CN117604294A - 一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7x50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法 - Google Patents

一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7x50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，7X50铝合金铸锭包括Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti和Zr；向铝熔体中通入Cl2和Ar2精炼；向铝熔体中加入Al‑Ti‑B合金丝在线晶粒细化；采用两级均匀化退火；采用梯度加热方式加热，采用反向挤压，挤压速度为0.4‑1.5mm/s；采用全包围拉伸夹持钳口拉伸。通过挤压处理及拉伸处理，使得到的锻坯内部质量均匀，并优化了锻坯的微观组织，有效避免了挤压圆棒质量残次不齐的问题，为后续锻造飞机起落架提供了有利的支持；通过该方法得到的锻坯，在锻造后，有效提高成品锻件的质量，降低锻件残次品率，从而降低成本。

Description

一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异 常长大的方法
技术领域
本发明涉及铝挤压材生产技术领域，具体涉及一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法。
背景技术
7X50铝合金具有低密度、高强度、高断裂韧性等优点，在航天航空、军工等领域得到了广泛应用，随着航天航空以及军工领域得迅速发展，对材料得综合性能要求越来越高；周边粗晶组织是铝合金热挤压过程中普遍存在的缺陷，会降低挤压制品的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀等力学性能，因此消除或减轻粗晶环结构对铝合金挤压行业非常重要。
7X50铝合金为代表的Al-Zn-Mg-Cu超高强铝合金拥有优良的综合性能，因此，被广泛应用于大飞机的结构件。挤压圆棒作为锻坯与铸锭相比，具有更加优异的内部冶金质量，且能够帮助锻件优化微观组织，降低锻件缺陷风险从而降低成本；然而由于挤压粗晶的影响，导致直径范围在200-240mm的大尺寸挤压圆棒作为锻坯使用受限。为了防止粗晶环结构的形成，使挤压圆棒可以作为锻坯使用，了解粗晶环结构变形条件和随后的热处理对所得晶粒结构的影响至关重要。
目前，在铝合金中表面粗晶的形成有不同的机制，可能与合金的种类有关，也可能与挤压棒外围的高应变速率有关；其中两种更具有科学意义，第一种理论以传统的形核长大理论为基础，与细晶组织的形成有关。第二种理论是基于动态再结晶形成细晶粒结构，然后是由于动态再结晶形成晶粒的异常生长导致粗晶环形成。目前对粗晶环的机理国内外学者进行了大量研究，但目前尚未达成共识，粗晶环产生原因分为挤压变形和固溶热处理两种，无论是哪一种原因导致的都对产品性能有着巨大的影响。因此如何抑制7X50挤压棒表层粗晶成为一个重要问题。
广西南南铝加工有限公司在2022年于专利CN164908264A中公布了一种能够消除2219挤压粗晶环的方法。通过开发特定的工艺一定程度上消除2219铝合金挤压棒粗晶环。此方法需要针对不同牌号的铝合金开发相对应工艺，耗费时间较长，生产成本较高。
中国科学院金属研究所在2016年于专利CN107151753A中公布了一种抑制A7N01铝合金表面粗晶环缺陷的方法。利用添加Sc元素抑制再结晶的发生从而细化微观组织。通过添加稀土Sc元素，可以达到再结晶的目的，但稀土的高价值不太适合应用于工业生产。
山东南山铝业有限公司在2018年于专利CN109136506B中公布了一种抑制2024粗晶环的方法，同时还得到了一种高强高韧的铝合金航空用型材。该专利主要应用在2024铝合金，但2系合金和7系合金在控制粗晶问题上是存在较大差异的。这也是我们继克服2024铝合金粗晶问题之后，首次实现大飞机7X50合金零粗晶。
发明内容
鉴于此，本发明提供了一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，包括铸锭合金成分配比、精炼处理、在线处理、均匀化退火、挤压处理和拉伸处理；针对目前挤压为锻造开坯一直存在大尺寸粗晶层，使得后续锻造工序加重、难度变大影响生产的问题，设置熔铸工艺和挤压工艺参数，抑制7X50铝合金表面粗晶缺陷，为生产出国产大型民用飞机起落架7X50铝合金锻件提供支持。
本发明的技术方案如下：
一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，包括铸锭合金成分配比、精炼处理、在线处理、均匀化退火、挤压处理和拉伸处理；
7X50铝合金铸锭的合金成分配比，包括下述重量百分比的组分：
Si≤0.10%，Fe≤0.10%，Cu 2.3-2.5%，Mn≤0.08，Mg 2.2-2.5%，Cr≤0.02%，Zn6.00-6.60%，Ti 0.03-0.06%，Zr 0.10-0.12%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.03%，合计不超0.10%；
精炼处理，向铝熔体中通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼；
在线处理，向精炼后的铝熔体中加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理；
均匀化退火，第一级均匀化退火制度：在460-470℃的条件下，保温8-10h，升温速率≤40℃/h；第二级均匀化退火制度：在474-480℃的条件下，保温22-24h，升温速率≤40℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至100℃以下方可出炉；
挤压处理，圆铸锭采用梯度加热方式加热，温度梯度为10-20℃/m；圆铸锭头端温度与挤压筒内侧温度相同，模具温度＞圆铸锭头端温度；
挤压过程采用反向挤压的方式，挤压速度为0.4-1.5mm/s；反向等温挤压 组织均匀，拉伸变化均匀，尺寸稳定；
拉伸，采用全包围拉伸夹持钳口，区别于常规的上下平钳口和上下V型钳口，全包裹式钳口与料的接触面积更大，使挤压型材局部表面受到的剪切力更小，减少表面晶粒储能，进而避免晶粒长大；全包裹式钳口体积小，易于装卸；全包裹钳口夹持效果好，可以耗费较小的拉伸力，可以保证在较小的拉伸率下，也可以保证拉伸均匀和拉伸效果，拉伸后，每任意300mm长度上，弯曲度≤1.0mm，每1000mm长度上弯曲度≤2.0mm，达到一次拉伸即可达到高精度尺寸控制要求，无需进行拉伸后的压力整形，进一步提高效率，节省成本。
优选的，在精炼处理中，当铝熔体温度达到725-745℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼，精炼时间控制为30-60min，静置后再次进行除渣、化学成分检测取样。
优选的，在在线处理中，将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理，流经上下双层陶瓷过滤板进行除渣处理，来进一步达到净化熔体的目的。
优选的，上下双层陶瓷过滤板中，上层为30PPi，下层为50ppi。
优选的，挤压处理，过程如下：
s1，模具加热：
采用箱式模具炉将模具加热至400-420℃，并在该温度下保温8-10h，确保挤压模具芯部工作带达到温度要求；
s2，圆铸锭加热：
圆铸锭长度范围1000-2000mm；采用工频感应加热炉的梯度加热方式，将圆铸锭头端加热至370-390℃，尾端加热至350-370℃，温度梯度设定为10-20℃/m；
挤压时，圆铸锭头端（温度高的一端）先通过模具进行挤压。工频炉加热区域分为6个区，每个区域设有可插入式热电偶，感应加热线圈均匀覆盖在每个加热区，系统根据设定的铸锭温度梯度以及每个区域对应的热电偶探测温度，实时调整加热功率，精准自动控制铸锭每个区域的温度；
s3，挤压筒加热：
将挤压筒内层加热至370-390℃，并在该温度下保温1-2h；
s4，挤压：
待模具、圆铸锭、挤压筒加热均达到工艺要求后，将模具、圆铸锭先后通过机械手装入挤压机内，采用反向挤压的模式进行挤压，设定挤压速度0.4-1.5mm/s，起始挤压轴速设定为0.4mm/s，挤压机根据设定轴速自动升压，当挤压压力达到突破压力（最大压力）并出现下降时，设备自动开始以每次0.05mm/s进行提速，提速时间控制在60s以内；当挤压轴速提至要求设定的最大轴速时停止提速，即进入平稳挤压阶段；挤压结束后由牵引机作用；挤压轴速设定与圆铸锭加热温度挂钩，原则为高温低速；
优选的，在拉伸中，采用具备双动拉伸能力的拉伸机，控制拉伸率≤0.5%。
优选的，全包围拉伸夹持钳口的夹持长度为300-400mm，相较于常规平钳口需要夹持长度600-800mm，具有减少成本浪费，提高成品率的优点。
优选的，7X50铝合金铸锭的合金成分配比后，使用1级废料进行配料；1级废料的使用比例≤40%；1级废料为铸锭压余和/或挤压制品的切除废料。
优选的，该方法还包括熔炼处理，过程为炉气温度设定根据铝熔体温度进行调整，炉气温度设定范围780-1050℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样。
优选的，该方法还包括铸造处理，用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，铝熔体温度控制在735-745℃时方可进行铸造。
优选的，该方法还包括车皮锯切，将均匀化退火结束后圆铸锭进行表面车皮处理，并锯切至指定的长度；无粗晶环可以省去锻件开坯前的车皮工序，缩短生产流程，降低生产成本，提高生产效率，同时获得优异的组织，获得组织均匀，应力释放的坯料。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明中，通过合理的合金成分配比，并配合精炼处理，有效降低了成本；通过在挤压处理中增加铸锭预热保温时间并使用全包围拉伸夹持钳口，有效提高了锻坯中粗晶的稳定性，且有效减少了粗晶层厚度，达到了控制锻坯晶粒异常长大的目的，利于锻坯后续应用。
2、本发明中，通过挤压处理及拉伸处理，使得到的锻坯内部质量均匀，并优化了锻坯的微观组织，克服了大尺寸（直径范围为200-240mm）挤压圆棒中的粗晶产生及异常长大的问题，且相较于目前对铸锭处理后锻造，有效避免了挤压圆棒质量残次不齐的问题，实际生产过程中为后续锻造飞机起落架提供了有利的支持；通过该方法得到的锻坯，在锻造后，有效提高成品锻件的质量，降低锻件残次品率，从而降低成本。
3、本发明中，针对目前挤压为锻造开坯一直存在大尺寸粗晶层，使得后续锻造工序加重、难度变大影响生产的问题，设置熔铸工艺和挤压工艺参数，抑制7X50铝合金表面粗晶缺陷，为生产出国产大型民用飞机起落架7X50铝合金锻件提供支持。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为铸锭装载在工频感应加热炉内的前端照片。
图2为铸锭装载在工频感应加热炉内的尾端照片。
图3为插入式电偶的工频感应加热炉照片。
图4为工频感应加热炉内区域编号和热电偶照片。
图5为工频感应加热炉装载头端还有装有一组插入式热电偶测温。
图6为温度变化示意图。
图7为全包裹环绕式夹持钳照片。
图8为全包裹环绕式夹持钳口夹持痕迹照片。
图9为实施例1得到的挤压圆棒锻坯的挤压头端照片。
图10为实施例1得到的挤压圆棒锻坯的挤压尾端照片。
图11为实施例1得到的挤压圆棒锻坯制备得到的侧撑杆照片。
图12为对比例1得到的挤压圆棒锻坯的挤压头端照片及显微组织图。
图13为对比例2上下平钳口照片。
图14为对比例2上下平钳口的夹持痕迹照片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，过程如下：
（1）合金成分配比：
7X50铝合金铸锭包括下述重量百分比的组分：
Si 0.10%，Fe 0.10%，Cu 2.4%，Mn 0.08，Mg 2.4%，Cr 0.02%，Zn 6.30%，Ti 0.04%，Zr 0.11%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.03%，合计不超0.10%；
（2）配料：
7X50合金铸锭压余及挤压制品的切除废料，使用比例共为40%；
（3）熔炼处理：
炉气温度设定为900℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样；在熔体温度达到700℃以上时，开启电磁搅拌，电磁搅拌持续运行至熔体转炉前；
（4）精炼处理：
当铝熔体温度达到730℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼；精炼时间控制为40min，静置后再次进行除渣、化学成分检测取样；
（5）在线处理：
将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体需采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理，流经上下双层陶瓷过滤板（上层30PPi+下层50ppi）进行除渣处理，来进一步达到净化熔体的目的；
（6）铸造处理：
采用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，起铸温度735℃；
（7）均匀化退火：
将铸造完成后的圆铸锭进行双级均匀化退火；第一级均匀化退火制度：在465℃温度下，保温9h，升温速率35℃/h；第二级均匀化退火制度：在477℃温度下，保温24h,升温速率35℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至90℃出炉；
（8）车皮锯切：
将均匀化结束后圆铸锭进行表面车皮处理，并锯切至指定的长度；圆铸锭长度为1000mm；
（9）挤压处理：
s1，模具加热：
采用箱式模具炉将模具加热至400℃，并在该温度下保温10h，确保挤压模具芯部工作带达到温度要求；
s2，圆铸锭加热：
圆铸锭长度为1000mm；采用工频感应加热炉进行分区控温和梯度加热，将长度1000mm圆铸锭头端加热至370℃，尾端加热至360℃，尾端温度低于头端温度，实现等温挤压，温度梯度设定为10℃/m；铸锭加热到温后保温60min；
挤压时，圆铸锭头端（温度高的一端）先通过模具进行挤压；工频感应加热炉加热区域分为6个区，每个区域设有可插入式热电偶，感应加热线圈均匀覆盖在每个加热区，系统根据设定的铸锭温度梯度以及每个区域对应的热电偶探测温度，实时调整加热功率，精准自动控制铸锭每个区域的温度；见图1-图6；通过图3可以看到缠绕的线圈和每个区域设置的插入式热电偶；结合图6可以看出圆铸锭的温度分布；
s3，挤压筒加热：
将挤压筒内层加热至370℃，并在该温度下保温1h；
s4，挤压：
待模具、圆铸锭、挤压筒加热均达到工艺要求后，将模具、圆铸锭先后通过机械手装入挤压机内，采用150MN挤压机，反向挤压模式，挤压棒直径210mm，挤压比8.2；起始挤压速度0.4mm/s，40s内将挤压速度提升至平稳阶段挤压速度1.5mm/s；
（10）拉伸：
ss1，拉伸设备：采用2000T双动夹头拉伸机；
ss2，钳口工装：全包裹环绕式钳口控制，拉伸率为0.4%；全包裹环绕式钳口见图7，全包裹环绕式钳口夹持痕迹见图8；
ss3，夹持长度：320mm；
ss4，尺寸检测：
实测直径尺寸：+0-0.6mm，高于GB/T 3191最高精度要求；
实测弯曲度：任意300mm长度上，弯曲度0.4mm，每1000mm长度上弯曲度0.8mm，高于GB/T 3191最高精度要求；
ss5，低倍检测：经对挤压圆棒进行全截面取样，样品尺寸φ210mm*长度50mm，对其进行固溶热处理及浸入式淬火，固溶热处理工艺为480±3℃*150min，经铣面后，按照GB/T3246.2变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法要求进行检测，检测结果为挤压头端（图9）和尾端（图10）均无粗晶环，高于GB/T 3191最高精度要求；
将该实施例得到的锻坯制造的侧撑杆见图11。
实施例2
一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，过程如下：
（1）合金成分配比：
7X50铝合金铸锭包括下述重量百分比的组分：
Si 0.08%，Fe 0.08%，Cu 2.4%，Mn 0.05，Mg 2.3%，Cr 0.01%，Zn 6.20%，Ti 0.03%，Zr 0.10%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.03%，合计不超0.10%；
（2）配料：
7150合金铸锭压余及挤压制品的切除废料，使用比例共为30%；
（3）熔炼处理：
炉气温度设定为800℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样；在熔体温度达到700℃以上时，开启电磁搅拌，电磁搅拌持续运行至熔体转炉前；
（4）精炼处理：
当铝熔体温度达到735℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼；精炼时间控制为30min，静置后再次进行除渣、化学成分检测取样；
（5）在线处理：
将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体需采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理，流经上下双层陶瓷过滤板（上层30PPi+下层50ppi）进行除渣处理，来进一步达到净化熔体的目的；
（6）铸造处理：
采用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，起铸温度740℃；
（7）均匀化退火：
将铸造完成后的圆铸锭进行双级均匀化退火；第一级均匀化退火制度：在470℃温度下，保温8h，升温速率35℃/h；第二级均匀化退火制度：在480℃温度下，保温22h,升温速率35℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至85℃出炉；
（8）车皮锯切：
将均匀化结束后圆铸锭进行表面车皮处理，并锯切至指定的长度；圆铸锭长度为2000mm；
（9）挤压处理：
s1，模具加热：
采用箱式模具炉将模具加热至420℃，并在该温度下保温8h，确保挤压模具芯部工作带达到温度要求；
s2，圆铸锭加热：
圆铸锭长度为2000mm；采用工频感应加热炉进行分区控温和梯度加热，将长度2000mm圆铸锭头端加热至390℃，尾端加热至370℃，尾端温度低于头端温度，实现等温挤压，温度梯度设定为20℃/m；铸锭加热到温后保温80min；
挤压时，圆铸锭头端（温度高的一端）先通过模具进行挤压；工频感应加热炉加热区域分为6个区，每个区域设有可插入式热电偶，感应加热线圈均匀覆盖在每个加热区，系统根据设定的铸锭温度梯度以及每个区域对应的热电偶探测温度，实时调整加热功率，精准自动控制铸锭每个区域的温度；
s3，挤压筒加热：
将挤压筒内层加热至390℃，并在该温度下保温1.5h；
s4，挤压：
待模具、圆铸锭、挤压筒加热均达到工艺要求后，将模具、圆铸锭先后通过机械手装入挤压机内，采用150MN挤压机，反向挤压模式，挤压棒直径240mm，挤压比6.25；起始挤压速度0.4mm/s，60s内将挤压速度提升至平稳阶段挤压速度1.0mm/s；
（10）拉伸：
ss1，拉伸设备：采用2000T双动夹头拉伸机；
ss2，钳口工装：全包裹环绕式钳口控制，拉伸率为0.4%；
ss3，夹持长度：346mm；
ss4，尺寸检测：
实测直径尺寸：+0-0.8mm，高于GB/T 3191最高精度要求；
实测弯曲度：任意300mm长度上，弯曲度0.5mm，每1000mm长度上弯曲度0.9mm，高于GB/T 3191最高精度要求；
ss5，低倍检测：经对挤压圆棒进行全截面取样，样品尺寸φ240mm*长度50mm，其进行固溶热处理及浸入式淬火，固溶热处理工艺为480±3℃*150min，经铣面后，按照GB/T3246.2变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法要求进行检测，检测结果为挤压头端和尾端均无粗晶环。高于GB/T 3191最高精度要求。
对比例1
传统生产工艺，具体过程如下：
（1）合金成分配比：
Si 0.11%，Fe 0.14%，Cu 2.3%，Mn 0.07%，Mg 2.4%，Cr 0.01%，Zn 6.20%，Ti0.03%，Zr 0.10%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.05%，合计不超0.15%；
（2）配料：1级废料，7X50合金铸锭压余及挤压制品的切除废料，使用比例60%；
（3）熔炼处理：
炉气温度设定根据铝熔体温度进行调整，炉气温度设定范围780-1050℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样。 在熔体温度达到700℃以上时，开启电磁搅拌，电磁搅拌持续运行至熔体转炉前；
（4）精炼处理：
当铝熔体温度达到740℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼；
（5）在线处理：
将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体需采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理，流经上下双层陶瓷过滤板（上层30PPi+下层50ppi）进行除渣处理，来进一步达到净化熔体的目的；
（6）铸造处理：
采用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，起铸温度740℃；
（7）均匀化退火：
将铸造完成后的圆铸锭进行均匀化退火。第一级均匀化退火制度：在440℃温度下，保温10h，升温速率55℃/h；第二级均匀化退火制度：在460℃温度下，保温20h,升温速率55℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至120℃后出炉；
（8）车皮锯切：将均匀化结束后圆铸锭进行表面车皮处理，并锯切至指定的长度；
（9）挤压处理：
①模具加热：采用箱式模具炉将模具加热至400℃，并在该温度下保温8h；
②圆铸锭加热：采用工频感应加热炉，不采取梯度加热，将长度1000mm的铸锭头端和尾端均加热至370℃，到温后，直径上机挤压，不进行保温；
③挤压筒加热：挤压筒内层加热至360℃，并在该温度下保温30min；
④挤压：
采用150MN挤压机，正向挤压模式，挤压棒直径220mm，挤压比7.4；起始挤压速度0.2mm/s，20s内将挤压速度提升至平稳阶段挤压速度1.5mm/s；
（10）拉伸：
①拉伸设备：采用2000T双动夹头拉伸机；
②钳口工装：全包裹环绕式钳口控制，拉伸率小于等于0.5%；
③夹持长度：346mm；
④尺寸检测：
实测直径尺寸：+1.0/-2.6mm,仅达到C级尺寸要求；
实测弯曲度：任意300mm长度上，弯曲度0.4mm，每1000mm长度上弯曲度0.8mm，高于GB/T 3191最高精度要求；
⑤低倍检测：经对挤压圆棒进行全截面取样，样品尺寸φ220mm*长度50mm，对其进行固溶热处理及浸入式淬火，固溶热处理工艺为480±3℃*150min，经铣面后，按照GB/T3246.2变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法要求进行检测，检测结果为挤压头端粗晶环3mm，尾端粗晶环5mm，见图12。
对比例2
传统生产工艺，具体过程如下：
（1）合金成分配比：
Si 0.10%，Fe 0.14%，Cu 2.4%，Mn 0.08%，Mg 2.4%，Cr 0.01%，Zn 6.20%，Ti0.03%，Zr 0.10%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.05%，合计不超0.15%；
（2）配料：1级废料：7150合金铸锭压余及挤压制品的切除废料，使用比例50%；
（3）熔炼处理：
炉气温度设定根据铝熔体温度进行调整，炉气温度设定范围900℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样；在熔体温度达到700℃以上时，开启电磁搅拌，电磁搅拌持续运行至熔体转炉前；
（4）精炼处理：当铝熔体温度达到745℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼，精炼40min；
（5）在线处理：将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体需采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理，流经上下双层陶瓷过滤板（上层30PPi+下层50ppi）进行除渣处理，来进一步达到净化熔体的目的；
（6）铸造处理：采用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，起铸温度740℃；
（7）均匀化退火：将铸造完成后的圆铸锭进行均匀化退火。第一级均匀化退火制度：在445℃温度下，保温7h，升温速率50℃/h；第二级均匀化退火制度：在465℃温度下，保温25h,升温速率50℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至110℃后出炉；
（8）车皮锯切：将均匀化结束后圆铸锭进行表面车皮处理，并锯切至指定的长度；
（9）挤压处理：
①模具加热：采用箱式模具炉将模具加热至390℃，并在该温度下保温5h；
②圆铸锭加热：采用工频感应加热炉，通过分区控温和梯度加热，将长度1000mm的铸锭头端加热至380℃，尾端加热至370℃，温度梯度设定为10℃/m；铸锭加热到温后保温10min；
③挤压筒加热：挤压筒内层加热至380℃，并在该温度下保温40min；
④挤压：
采用150MN挤压机，反向挤压模式，挤压棒直径230mm，挤压比6.8；起始挤压速度0.2mm/s，30s内将挤压速度提升至平稳阶段挤压速度1.5mm/s；
（10）拉伸：
①拉伸设备：采用850T单动夹头拉伸机；
②钳口工装：上下平钳口，拉伸率1.5%；见图13-图14；
③夹持长度：653 mm；
④尺寸检测：
实测直径尺寸：+0.5/-1.5mm；
实测弯曲度：任意300mm长度上，弯曲度3.0mm，每1000mm长度上弯曲度6.0mm，仅满足GB/T 3191-2010普通级要求；
⑤低倍检测：分在距离挤压头端653mm和挤压尾端1000mm位置取样，样品尺寸φ240mm*长度50mm，对其进行固溶热处理及浸入式淬火，固溶热处理工艺为480±3℃*150min，淬火时间≤15s；按照GB/T 3246.2变形铝及铝合金制品组织检验方法第2部分：低倍组织检验方法要求进行检测，检测结果为挤压头端粗晶环4mm，尾端粗晶环7mm。
通过能量分析，拉伸机钳口夹持位置变形量更大，储能更大，切取拉伸夹持位置处（带有夹持痕）试样，按照上述固溶要求进行固溶和低倍检测，发现头端夹持位置粗晶环7mm，尾端粗晶环夹持位置10mm，粗晶问题更严重。
通过对上述对比例1和2可以看出，控制铸锭头端和尾端温度，实现等温挤压，并将铸锭保温时间作为控制变量，随着保温时间的增加，粗晶环（层）厚度越小；将拉伸率作为控制变量，随着拉伸率的增大，粗晶环(层)厚度越大，这与理论分析也完全吻合：从挤压比和拉伸率的角度上看都是增加了变形储能，为动态在结晶中晶粒的异常长大提供了能量起伏条件。
本发明中，
高精度：截面尺寸公差-直径控制精度：GB/T 3191-2010中表2对于直径200-240mm的最高等级圆棒直径允许偏差（+0/-1.85mm），实际控制能力≤（+0/-1.00mm）mm；
形位尺寸公差-弯曲度控制精度：GB/T 3191-21010直径＞150-200mm，弯曲度超高精级要求为“任意300mm长度上，弯曲度≤1.5mm，每米长度上≤3.0mm”，实际控制能力“任意300mm长度上，弯曲度≤0.5mm，每米长度上≤1.0mm”高于标准超高精级；控制方法：全包裹式拉伸钳口；
零粗晶：GB/T 3191-2010 3.5低倍组织7系合金高精级粗晶环深度≤3mm，实际控制能力0粗晶。
尽管通过参考优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，包括铸锭合金成分配比、精炼处理、在线处理、均匀化退火、挤压处理和拉伸处理；
7X50铝合金铸锭的合金成分配比，包括下述重量百分比的组分：
Si≤0.10%，Fe≤0.10%，Cu 2.3-2.5%，Mn≤0.08，Mg 2.2-2.5%，Cr≤0.02%，Zn 6.00-6.60%，Ti 0.03-0.06%，Zr 0.10-0.12%，余量为Al及不可避免杂质；其中，不可避免杂质的单个含量不超0.03%，合计不超0.10%；
精炼处理，向铝熔体中通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼；
在线处理，向精炼后的铝熔体中加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理；
均匀化退火，第一级均匀化退火制度：在460-470℃的条件下，保温8-10h，升温速率≤40℃/h；第二级均匀化退火制度：在474-480℃的条件下，保温22-24h，升温速率≤40℃/h，二级均匀化保温结束后，将圆铸锭随炉冷却至100℃以下出炉；
挤压处理，圆铸锭采用梯度加热方式加热，温度梯度为10-20℃/m；圆铸锭头端温度与挤压筒内侧温度相同，模具温度＞圆铸锭头端温度；
挤压过程采用反向挤压的方式，挤压速度为0.4-1.5mm/s；
拉伸，采用全包围拉伸夹持钳口。
2.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，在精炼处理中，当铝熔体温度达到725-745℃时，通入Cl2和Ar2混合气体进行精炼，精炼时间控制为30-60min。
3.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，在在线处理中，将精炼炉内的铝熔体导入铸造流槽，加入Al-Ti-B合金丝进行在线晶粒细化处理，铝熔体采用旋转喷嘴惰性气体浮选法进行除氢处理。
4.如权利要求3所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，上下双层陶瓷过滤板中，上层为30PPi，下层为50ppi。
5.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，挤压处理，过程如下：
s1，模具加热：
采用箱式模具炉将模具加热至400-420℃，并在该温度下保温8-10h；
s2，圆铸锭加热：
圆铸锭长度范围1000-2000mm；采用工频感应加热炉的梯度加热方式，将圆铸锭头端加热至370-390℃，尾端加热至350-370℃，温度梯度设定为10-20℃/m；
挤压时，圆铸锭头端先通过模具进行挤压；
s3，挤压筒加热：
将挤压筒内层加热至370-390℃，并在该温度下保温1-2h；
s4，挤压：
待模具、圆铸锭、挤压筒加热均达到工艺要求后，将模具、圆铸锭先后通过机械手装入挤压机内，采用反向挤压的模式进行挤压，设定挤压速度0.4-1.5mm/s。
6.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，在拉伸中，采用具备双动拉伸能力的拉伸机，控制拉伸率≤0.5%。
7.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，全包围拉伸夹持钳口的夹持长度为300-400mm，相较于常规平钳口需要夹持长度600-800mm。
8.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，7X50铝合金铸锭的合金成分配比后，使用1级废料进行配料；1级废料的使用比例≤40%；1级废料为铸锭压余和/或挤压制品的切除废料。
9.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，该方法还包括熔炼处理，过程为炉气温度设定根据铝熔体温度进行调整，炉气温度设定范围780-1050℃，炉料全部熔化后，测量熔体温度对熔体进行扒渣、加镁锭、搅拌、扒渣、化学成分检测取样。
10.如权利要求1所述的抑制大飞机起落架侧撑杆用7X50铝合金锻坯表面晶粒异常长大的方法，其特征在于，该方法还包括铸造处理，用半连续铸造的方式进行铸造，铸造盘为4孔铸造盘，结晶器规格直径600mm，铝熔体温度控制在735-745℃时进行铸造。
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