CN111674119B - 一种航空用包覆2系铝合薄板的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种航空用包覆2系铝合薄板的制备方法，包括：将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭；对所述优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板；对所述复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板；对所述热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板；对所述冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板。本发明备的航空用包覆2系铝合薄板均符合GB/T228中抗拉≤215MPa，以及伸长率≥14％的标准，同时实施例1‑3制备的航空用包覆2系铝合薄板具有油量的表面质量以及耐腐蚀能力，从而能是改善现有飞机蒙皮的性能。
Description
技术领域
本发明涉及航空铝合金薄板制造技术领域，更为具体地，涉及一种航空用包覆2系铝合薄板的制备方法。
背景技术
我国大飞机蒙皮长期以来主要使用的国外进口的2系铝合金，相关技术长期受到国外专利保护与技术封锁，近些年国内成立了民机铝合金产业联盟，逐步开始对大飞机用铝合金进行国产化研发并取得了快速的进展。2024铝合金O态包铝薄板以其具有高塑性、低比重、较好的耐热性、高耐腐蚀性能等优点用作为大飞机机翼蒙皮替代材料被列入国家大飞机民机铝材重点研发项目。2024铝合金属于Al-Cu-Mg系铝合金，包铝薄板给予合金更高的抗腐蚀能力，足以满足飞机高安全性，长寿命的设计使用要求。2024合金0态包铝薄板在研制过程中存在包覆轧制过程中容易产生裂纹、板材厚度控制精度低等困难，使得后续应用状态的综合性能达不到技术设计要求。导致国产大飞机项目蒙皮材料一直依赖进口。
大型民机的蒙皮用材料，选用高强地、低密度、良好的耐热性及高抗损伤容限能力的2系铝合金薄板材料，常用2024-T351/2324-T3911等。本发明通过合金成分优化、复合铸造焊合工艺、冷热轧工艺配合等技术手段，开发出各项性能指标全面满足AMS QQ-A-250/5标准的性能要求一种民机蒙皮用2024合金O状态包铝薄板。
2024铝合金是Al-Cu-Mg系中一种，是可热处理强化的硬铝合金，具有高强度、低比重、较好的耐热性及疲劳强度等优点，是一种综合性能优良的、典型的高强度结构铝合金，被广泛应用于制造飞机骨架、肋梁、隔框、蒙皮以及航天卫星等航天器上高循环载荷的关键结构件。2024合金O状态包铝薄板作为可加工状态供应用于大型民机蒙皮用薄板，然而现有技术以生产满足AMS QQ-A-250/5标准及客户需求为技术研发前提根据客户对于航空蒙皮薄板的使用环境及性能需求进行工艺优化及性能提升。机翼蒙皮2系铝合金在实际使用过程中，不仅要承受高速下气流的冲击，同时需要较高的耐腐蚀性能，剥落腐蚀要求P级。实际生产过程中由于板材厚度不均匀、包覆铝厚度均匀性差等问题导致整体板材不同位置的性能差异较大，也会导致使用过程中发生开裂、变形等，这些对于机翼蒙皮的使用寿命影响较大。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种航空用包覆2系铝合薄板，以解决目前的制备T4或T42态2024铝合金制备过程中性能不均匀，包覆率偏低及容易出现裂纹，包覆层厚度不均匀以及板型控制困难等无法很好的满足AMS QQ-A-250/5标准要求等问题。
本发明提供一种航空用包覆2系铝合薄板，包括：
将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭；
对所述优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板；
对所述复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板；
对所述热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板；
对所述冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板。
此外，优选的方案是，所述铝合金铸锭中包括如下元素：Si含量低于0.08％，Fe含量低于0.20％，Cu含量4.4％-4.8％，Mg含量1.3％-1.7％，Mn含量0.4％-0.8％，Cr含量低于0.1％，Zn含量小于0.3％，Ti含量低于0.1％，其他杂质元素，单个不超过0.05％，总和不超过0.15％，余量为铝。
此外，优选的方案是，在将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭前，还包括：
制备所述铝合金铸锭；其中，
制备所述铝合金铸锭，包括：
将铝合金薄板的原材料按照预设原材料配比加入容量炉中，在220℃±10℃下干燥40min±5min，加入电解液，在740℃±10℃下熔炼，得到混合原料熔体；其中，
当所述铝合金薄板的原材料开始融化时，加入覆盖剂；
当所述铝合金薄板的原材料的60-70％溶化后，开启电磁搅拌；
当所述铝合金薄板的原材料全部融化后，向融化的所述铝合金薄板的原材料中添加铝合金元素添加剂进行成分调整；
将所述混合原料熔体进行扒渣处理；
将扒渣处理后的混合原料熔体转移至保温炉中，在所述保温炉侧混合气体精炼40min±5min，当所述混合原料熔体温度达到705℃-710℃时，静置40min±5min后经在线过滤后，浇注成铝合金铸锭。
此外，优选的方案是，将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭，包括：
对所述铝合金铸锭进行去应力处理；
将去应力处理后的所述铝合金铸锭置于炉中加热至490℃-500℃，保温45h-50h，出炉后自然冷却。
此外，优选的方案是，对所述优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板，包括：
对所述优质均热铸锭进行双面铣面处理，得到光面铸锭；
采用1050纯铝板对所述光面铸锭的各铣面分别进行包覆处理，得到复合铸锭板；其中，所述包覆率公式为：
其中，a为每个铣面的包覆层厚度；b为优质均热铸锭厚度；
所述1050纯铝板的厚度为20mm-24mm；
对所述优质均热铸锭进行铣面处理处理时，铣面深度为20mm。
此外，优选的方案是，对所述复合铸锭板进行热轧处理前，还包括：
对包覆材进行表面刷磨处理，去除表面的氧化层；
采用航空煤油和砂纸对所述优质均热铸锭进行清理打磨处理。
此外，优选的方案是，对所述复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板，包括：
将所述复合铸锭板推进步进式推进炉中加热至400℃-480℃，采用热粗轧，其中，热粗轧19-21道次，前两道次焊合轧制，压下量为2mm-3mm，轧制速度0.35m/s，后17-19道次采用常规轧制模式，每道次压下量≤27mm，轧制速度≤2.0m/s，终轧温度为300℃-320℃，得到热轧后的复合铸锭板；
在对所述复合铸锭板进行热轧处理的过程中，
在第9道次开启时，刷辊内冷辅助润滑；
在第13道次时，全面开启乳液，提供充足润滑。
此外，优选的方案是，对所述热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板，包括：
对所述热轧后的复合铸锭板进行四道冷轧；
所述第一道冷轧的压下率为28±2％；
所述第二道冷轧的压下率为28±2％；
所述第三道冷轧的压下率为25±2％；
所述第四道冷轧的压下率为25±2％；
所述热轧后的复合铸锭板依次经过四道冷轧后得到冷轧后的复合铸锭板。
此外，优选的方案是，在对所述冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板的过程中，
将所述冷轧后的复合铸锭板在360℃-420℃下，保温2h；然后降温，降温速率为：≤20℃/h，降温至室温，将冷轧后的复合铸锭板出炉，得到航空用包覆2系铝合薄板。
从上面的技术方案可知，本发明提供的航空用包覆2系铝合薄板，通过配合轧制工艺优化：配合热轧和冷轧工艺(下压量及轧制速度)，确保板材厚度及包覆层厚度的均匀性，晶粒组织的均匀性。同时，根据包覆层厚度要求，通过对原始扁锭厚度、轧制工艺参数等，以最终包覆层厚度高于要求50％余量作为标准，设计包覆层厚度。而且增加润滑工艺：热轧道次中开启乳液润滑目的是为了兼顾轧制稳定性及阳极氧化表面质量。如在开始3或5道次开启润滑，由于热轧温度较高，会导致导致中间板上下面温差过大，造成翘曲轧废；在验证中发现，在第9道次慢慢开启辅助乳液润滑可以避免出现翘曲问题，然后后续奇数道次全面开启，生产出来的板材不仅保证了包覆板与基板之间的翘曲现象，同时由于后续有充足的润滑，阳极氧化表面质量达到P级。本发明通过大尺寸铸锭均匀化工艺的研究，确定了最佳均匀化工艺，使得经均匀化后结晶相得含量低于0.9％以下；热轧过程中的道次设置，润滑剂剂道次的使用以及冷轧变形量的控制，针对1.8-2.2mm薄板实现了包覆达到＞4％的设计目标，并成功的保证了包覆层厚度不均匀问题以及表面质量较差的问题；而表面阳极氧化后的质量为B级以上；解决了生产过程工艺不稳定问题。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为本发明的均热铸锭进行包覆处理图；
图2为本发明制备的航空用包覆2系铝合薄板的包覆厚度的曲线图；
图3为本发明在制备航空用包覆2系铝合薄板过程中9道次后润滑剂后的表面阳极氧化质量图。
具体实施方式
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
针对前述提出的现有的航空用高性能2024合金T42态包铝薄板在研制过程中板材包铝厚度不均匀，包铝层开裂，板型控制难，化铣粗糙度差等综合性能偏低问题等问题，提出了一种覆航空用包覆2系铝合薄板，采用本发明的方法能够制备出各项性能指标全面满足AMS QQ-A-250/5标准的性能要求的民机蒙皮用2024合金T42状态包铝薄板。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的覆膜支撑剂的制备方法，图1示出了根据本发明实施例的对优质均热铸锭进行包覆处理图。
如图1所示，本发明提供的航空用包覆2系铝合薄板，包括：
S110、将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭；
S120、对优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板；
S130、对复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板；
S140、对热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板；
S150、对冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板。
通过配合热轧和冷轧工艺(下压量及轧制速度)，确保板材厚度及包覆层厚度的均匀性，晶粒组织的均匀性；可以根据包覆层厚度要求，通过对原始扁锭厚度、轧制工艺参数等，以最终包覆层厚度高于要求50％余量作为标准，设计包覆层厚度；通过铝合金铸锭进行均匀化工艺处理，能够增加冷轧后退火再结晶组织均匀性，晶粒的均匀性能够影响合金的粗糙度及抗腐蚀性能等。以及选择合适的固溶温度不仅能够最大程度上消除残留第二相，能够保证较高的过饱和固溶度，为后续自然时效提供充分的溶质原子，使2系合金态强度达到较高水平。
作为本发明的优选方案，铝合金铸锭中包括如下元素：Si含量低于0.08％，Fe含量低于0.20％，Cu含量4.4％-4.8％，Mg含量1.3％-1.7％，Mn含量0.4％-0.8％，Cr含量低于0.1％，Zn含量小于0.3％，Ti含量低于0.1％，其他杂质元素，单个不超过0.05％，总和不超过0.15％，余量为铝。
采用上述铝合金铸锭制备出的航空用包覆2系铝合薄板强度更高，性能更好。
作为本发明的优选方案，在将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭前，还包括：
制备铝合金铸锭；其中，
制备铝合金铸锭，包括：
将铝合金薄板的原材料按照预设原材料配比加入容量炉中，在220℃±10℃下干燥40min±5min，加入电解液，在740℃±10℃下熔炼，得到混合原料熔体；其中，
当铝合金薄板的原材料开始融化时，加入覆盖剂；
当铝合金薄板的原材料的60-70％溶化后，开启电磁搅拌；
当铝合金薄板的原材料全部融化后，向融化的所述铝合金薄板的原材料中添加铝合金元素添加剂进行成分调整；
将混合原料熔体进行扒渣处理；
将扒渣处理后的混合原料熔体转移至保温炉中，在保温炉侧混合气体精炼40min±5min，当混合原料熔体温度达到705℃-710℃时，静置40min±5min后经在线过滤后，浇注成铝合金铸锭。
采用上述方法制备出的铝合金铸锭质量更好，其中，在铝合金铸锭制备过程中，在线过滤包括：SNIF除气、添加细化剂(Al5Ti1B点入量1.5-2.0kg/t)、CCF双层过滤等过程；过程中，含氢量小于0.08mL/100g，Na含量2ppm以内，Ca含量3ppm以内。渣尺寸20μm以上去除率95％以上。保证熔体中氢、渣含量满足航空铝合金要求。浇筑后的铝合金铸锭为400-620mm(厚)×1200-2200mm(宽)×2000-8000mm(长)扁锭合金，便于后续的包覆。
作为本发明的优选方案，将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭，包括：
对铝合金铸锭进行去应力处理；
将去应力处理后的所述铝合金铸锭置于炉中加热至490℃-500℃，保温45h-50h，出炉后自然冷却。
采用两道均匀化工艺处理是考虑到冷轧后退火再结晶组织均匀性，晶粒的均匀性能够影响合金的粗糙度及抗腐蚀性能等。以及选择合适的固溶温度不仅能够最大程度上消除残留第二相，能够保证较高的过饱和固溶度，为后续自然时效提供充分的溶质原子，使合金强度达到较高水平，通过大尺寸铸锭均匀化工艺的研究，确定了最佳均匀化工艺参数，使得经均匀化后结晶相得含量低于0.9％以下。
作为本发明的优选方案，对优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板，包括：
对优质均热铸锭进行双面铣面处理，得到光面铸锭；
采用1050纯铝板对光面铸锭的各铣面分别进行包覆处理，得到复合铸锭板；其中，包覆率公式为：
其中，a为每个铣面的包覆层厚度；b为优质均热铸锭厚度；
1050纯铝板的厚度为20mm-24mm；
对优质均热铸锭进行铣面处理处理时，铣面深度为20mm。
在包覆处理过程中，设计目标包覆率比规范要求包覆率要求值高1.0±0.4％。如，按照规格要求，1.8mm-2.2mm厚的航空用包覆2系铝合薄板规范要求包覆率≥4％，则包覆板采用20mm-24mm纯铝板。根据包覆层厚度要求，通过对原始扁锭厚度、轧制工艺参数等，以最终包覆层厚度高于要求50％余量作为标准，设计包覆层厚度。
作为本发明的优选方案，对复合铸锭板进行热轧处理前，还包括：
对包覆材进行表面刷磨处理，去除表面的氧化层；
采用航空煤油和砂纸对优质均热铸锭进行清理打磨处理。
生产前对包覆材进行表面刷磨处理，去除表面的氧化层，保证焊合轧制时包覆材与芯铸锭接触面有效焊合；使用航空煤油、砂纸对芯铸锭进行严格的清理打磨，去除表面油污及杂质，避免了层间夹渣的形成。以避免包覆板在后续使用过程中出现“穿包”的风险。
作为本发明的优选方案，对复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板，包括：
将复合铸锭板推进步进式推进炉中加热至400℃-480℃，采用热粗轧，其中，热粗轧19-21道次，前两道次焊合轧制，压下量为2mm-3mm，轧制速度0.35m/s，后17-19道次采用常规轧制模式，每道次压下量≤27mm，轧制速度≤2.0m/s，终轧温度为300℃-320℃，得到热轧后的复合铸锭板；
在对复合铸锭板进行热轧处理的过程中，
在第9道次开启时，刷辊内冷辅助润滑；
在第13道次时，全面开启乳液，提供充足润滑。
配合热轧和冷轧工艺(下压量及轧制速度)，确保板材厚度及包覆层厚度的均匀性，晶粒组织的均匀性。热轧过程中的道次设置，润滑剂剂道次的使用以及冷轧变形量的控制，实现了包覆达到＞2％的设计目标，并成功的保证了包覆层厚度不均匀问题以及表面质量较差的问题；而表面阳极氧化后的质量为B级以上。
作为本发明的优选方案，对热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板，包括：
所述第一道冷轧的压下率为28±2％；
所述第二道冷轧的压下率为28±2％；
所述第三道冷轧的压下率为25±2％；
所述第四道冷轧的压下率为25±2％；
所述热轧后的复合铸锭板依次经过四道冷轧后得到冷轧后的复合铸锭板。
以制备1.8mm-2.2mm厚薄板为例，将热轧后厚度为7.0mm-8.0mm的复合铸锭板经过4道冷轧至2.0mm-3.0mm，经过冷轧后，保证了设计包覆率达到4.5-5％，规范要求包覆率≥4％，比规范要求增加了20％左右，同板材包覆的最厚点与最薄点相差0.12mm，远低于要求公差±0.4mm。表面质量良好，未有裂纹等缺陷产生，同时较好的解决了包覆层厚度不均匀的难题。
作为本发明的优选方案，在对冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到O态包覆铝薄板的过程中，
将所述冷轧后的复合铸锭板在360℃-420℃下，保温2h；然后降温，降温速率为：≤20℃/h，降温至室温，将冷轧后的复合铸锭板出炉，得到航空用包覆2系铝合薄板。获得较高延伸率及完全再结晶状态的组织。
以下为本发明的实施例。
实施例1
1、铝合金铸锭经化学分析，Si含量为0.05％，Fe含量为0.15％，Cu含量为4.6％，Mg含量为1.6％，Mn含量为0.6％，Cr含量为0.06％，Zn含量为0.25％，Ti含量为0.07％，其他杂质元素总和为0.13％，余量为铝。
2、铸锭经熔铸后，采用500℃保温48h均匀化处理，经均热后的铸锭未发现过烧、疏松、非金属夹杂等缺陷，第二相残留＜0.9％，铸锭质量优异。
3、在设计包覆率时，为了保证在后续轧制过程中不出现“穿包”风险，创新性的提出设计包覆率要比规范要求包覆率要求值高1.0±0.4％；
4、将复合铸锭板推进步进式推进炉加热至460℃，然后采用热粗，设置热粗轧20道次，前两道次焊合轧制，压下量控制2-3mm，轧制速度0.35m/s，关闭乳液，使包覆材与芯材在压力下焊合。后18道次采用常规轧制模式，每道次压下量控制24-27mm，轧制速度控制1.5-2.0m/s，终轧温度控制300-320℃，得热轧后的复合铝板，其厚度为7.5mm。
5、润滑工艺第9道次开启刷辊内冷辅助润滑，第13道次全面开启乳液，提供充足润滑。
6、冷轧工艺：将厚度为7.5mm为热轧后的复合铝板厚度板材经过4道冷轧至2.0mm，得冷轧后的复合铝板。
7、退火工艺：400℃保温2h，降温为18℃/h，温度降低至室温后出炉，得航空用包覆2系铝合薄板。
实施例2
1、铝合金铸锭经化学分析，Si含量为0.05％，Fe含量为0.15％，Cu含量为4.6％，Mg含量为1.6％，Mn含量为0.6％，Cr含量为0.06％，Zn含量为0.25％，Ti含量为0.07％，其他杂质元素总和为0.13％，余量为铝。
2、铸锭经熔铸后，采用490℃保温50h均匀化处理，经均热后的铸锭未发现过烧、疏松、非金属夹杂等缺陷，第二相残留＜0.9％，铸锭质量优异。
3、在设计包覆率时，为了保证在后续轧制过程中不出现“穿包”风险，创新性的提出设计包覆率要比规范要求包覆率要求值高1.0±0.4％；
4、将复合铸锭板推进步进式推进炉加热至470℃，然后采用热粗轧，设置热粗轧19道次，前两道次焊合轧制，压下量控制2-3mm，轧制速度0.35m/s，关闭乳液，使包覆材与芯材在压力下焊合。后17道次采用常规轧制模式，每道次压下量为19-26mm，轧制速度为2.0-3.0m/s，终轧温度控制300-320℃，得热轧后的复合铝板，其厚度为7.8mm。
5、润滑工艺第9道次开启刷辊内冷辅助润滑，第13道次全面开启乳液，提供充足润滑。
6、冷轧工艺：将厚度为7.8mm为热轧后的复合铝板厚度板材经过4道冷轧至2.1mm，得冷轧后的复合铝板。
7、退火工艺：制定410℃保温2h，降温为17℃/h，温度降低至室温后出炉，得航空用包覆2系铝合薄板。
实施例3
1、铝合金铸锭经化学分析，Si含量为0.05％，Fe含量为0.15％，Cu含量为4.6％，Mg含量为1.6％，Mn含量为0.6％，Cr含量为0.06％，Zn含量为0.25％，Ti含量为0.07％，其他杂质元素总和为0.13％，余量为铝。
2、铸锭经熔铸后，采用500℃保温45h均匀化处理，经均热后的铸锭未发现过烧、疏松、非金属夹杂等缺陷，第二相残留＜0.9％，铸锭质量优异。
3、在设计包覆率时，为了保证在后续轧制过程中不出现“穿包”风险，创新性的提出设计包覆率要比规范要求包覆率要求值高1.0±0.4％；
4、将复合铸锭板推进步进式推进炉加热至470℃，然后采用热粗，设置热粗轧21道次，前两道次焊合轧制，压下量控制2-3mm，轧制速度0.35m/s，关闭乳液，使包覆材与芯材在压力下焊合。后17-19道次采用常规轧制模式，每道次压下量为17-24mm，轧制速度为1.3-1.8m/s，终轧温度控制300-320℃，得热轧后的复合铝板，其厚度为7.4mm。
5、润滑工艺第9道次开启刷辊内冷辅助润滑，第13道次全面开启乳液，提供充足润滑。
6、冷轧工艺：将厚度为7.4mm为热轧后的复合铝板厚度板材经过4道冷轧至1.9mm，得冷轧后的复合铝板。
7、退火工艺：380℃保温2h，降温为16℃/h，温度降低至室温后出炉，得航空用包覆2系铝合薄板。
表一为实施例1-3中得到的航空用包覆2系铝合薄板的各项性能检测。
表一
综上所述，本发明实施例1-3制备的航空用包覆2系铝合薄板均符合AMS-QQ-250/5中抗拉≤215MPa，以及伸长率≥14％的标准，同时实施例1-3制备的航空用包覆2系铝合薄板具有油量的表面质量以及耐腐蚀能力，从而能是改善现有飞机蒙皮的性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (1)
1.一种航空用包覆2系铝合薄板的制备方法，其特征在于，包括：
将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭；
对所述优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板；
对所述复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板；
对所述热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板；
对所述冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板；所述铝合金铸锭中包括如下元素：Si含量低于0.08％，Fe含量低于0.20％，Cu含量4.4％-4.8％，Mg含量1.3％-1.7％，Mn含量0.4％-0.8％，Cr含量低于0.1％，Zn含量小于0.3％，Ti含量低于0.1％，其他杂质元素，单个不超过0.05％，总和不超过0.15％，余量为铝；
在将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭前，还包括：
制备所述铝合金铸锭；其中，
制备所述铝合金铸锭，包括：
将铝合金薄板的原材料按照预设原材料配比加入容量炉中，在220℃±10℃下干燥40min±5min，加入电解液，在740℃±10℃下熔炼，得到混合原料熔体；其中，
当所述铝合金薄板的原材料开始融化时，加入覆盖剂；
当所述铝合金薄板的原材料的60-70％溶化后，开启电磁搅拌；
当所述铝合金薄板的原材料全部融化后，向融化的所述铝合金薄板的原材料中添加铝合金元素添加剂进行成分调整；
将所述混合原料熔体进行扒渣处理；
将扒渣处理后的混合原料熔体转移至保温炉中，在所述保温炉侧混合气体精炼40min±5min，当所述混合原料熔体温度达到705℃-710℃时，静置40min±5min后经在线过滤后，浇注成铝合金铸锭；
将铝合金铸锭进行两道均匀化工艺处理，获得残余第二相体积分数小于0.9％的优质均热铸锭，包括：
对所述铝合金铸锭进行去应力处理；
将去应力处理后的所述铝合金铸锭置于炉中加热至490℃-500℃，保温45h-50h，出炉后自然冷却；
对所述优质均热铸锭进行包覆处理，得到复合铸锭板，包括：
对所述优质均热铸锭进行双面铣面处理，得到光面铸锭；
采用1050纯铝板对所述光面铸锭的各铣面分别进行包覆处理，得到复合铸锭板；其中，包覆率公式为：
其中，a为每个铣面的包覆层厚度；b为优质均热铸锭厚度；
所述1050纯铝板的厚度为20mm-24mm；
对所述优质均热铸锭进行铣面处理时，铣面深度为20mm；
对所述复合铸锭板进行热轧处理前，还包括：
对包覆材进行表面刷磨处理，去除表面的氧化层；
采用航空煤油和砂纸对所述优质均热铸锭进行清理打磨处理；
对所述复合铸锭板进行热轧处理，得到热轧后的复合铸锭板，包括：
将所述复合铸锭板推进步进式推进炉中加热至400℃-480℃，采用热粗轧，其中，热粗轧19-21道次，前两道次焊合轧制，压下量为2mm-3mm，轧制速度0.35m/s，后17-19道次采用常规轧制模式，每道次压下量≤27mm，轧制速度≤2.0m/s，终轧温度为300℃-320℃，得到热轧后的复合铸锭板；
在对所述复合铸锭板进行热轧处理的过程中，
在第9道次开启时，刷辊内冷辅助润滑；
在第13道次时，全面开启乳液，提供充足润滑；
对所述热轧后的复合铸锭板进行冷轧处理，得到冷轧后的复合铸锭板，包括：
对所述热轧后的复合铸锭板进行四道冷轧；
第一道冷轧的压下率为28±2％；
第二道冷轧的压下率为28±2％；
第三道冷轧的压下率为25±2％；
第四道冷轧的压下率为25±2％；
所述热轧后的复合铸锭板依次经过四道冷轧后得到冷轧后的复合铸锭板；
在对所述冷轧后的复合铸锭板进行退火处理，得到航空用包覆2系铝合薄板的过程中，
将所述冷轧后的复合铸锭板在360℃-420℃下，保温2h；然后降温，降温速率为：≤20℃/h，降温至室温，将冷轧后的复合铸锭板出炉，得到航空用包覆2系铝合薄板。
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Citations (3)
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