一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法技术

一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法，涉及一种铝合金板材的制造方法。目的是解决现有方法制造的航空器用铝合金大规格板材存在力学强度差和韧性低的问题。方法：熔炼和铸造得到铸锭；将铸锭进行热轧得到板材；将板材放入辊底式淬火炉中淬火，将淬火后的板材进行拉伸，拉伸后将板材置于时效炉中进行时效处理。本发明专利技术采用半连续铸造工艺结合铝合金铸锭原料的科学配比，以及先进的热处理工艺，有效提高了铝合金板材的力学强度以及韧性。本发明专利技术适用于铝合金大规格板材的制造。适用于铝合金大规格板材的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种铝合金板材的制造方法。

技术介绍

[0002]随着科学技术的发展时代不断进步，国产民用航空器制造质量和韧性方面又有了新的发展方向。铝合金作为国产民用航空器的主要材料之一，随着国产民用航空器的高强、高韧需求的提高，对铝合金的高强、高韧也随之有了更高的需求。
[0003]在实际应用中，国产民用航空器用铝合金的优势非常明显，而现有方法制造的航空器用铝合金大规格板材存在力学强度差和韧性低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决现有方法制造的航空器用铝合金大规格板材存在力学强度差和韧性低的问题，提出航空器用铝合金大规格板材的制造方法。
[0005]本专利技术航空器用铝合金大规格板材的制造方法以下步骤进行：
[0006]一、熔炼和铸造：
[0007]按重量百分比为Cu：2.0％～2.5％、Mg：1.9％～2.3％、Zn：7.9％～8.4％、Mn≤0.05，Zr≤0.2和余量为Al称取Cu板、Mg锭、Zn锭、铝锰中间合金、铝锆中间合金和Al锭为原料，将原料进行熔炼和铸造，得到铸锭；其中，铸锭中杂质Si或Fe质量百分比小于0.4％，铸锭中杂质Ni或Cr质量百分比小于0.1％；
[0008]二、热轧成板材：
[0009]首先将铸锭加热至350℃～480℃，然后进行热轧，得到板材；
[0010]三、热处理：
[0011]将步骤二得到的板材放入辊底式淬火炉中，在430℃～470℃的条件下加热90min～120min，然后打开炉门进行淬火，将淬火后的板材进行拉伸，拉伸后将板材置于时效炉中进行时效处理；时效处理工艺为：首先加热至100℃并保温200min～1200min，然后升温至160℃并保温120min，最后降温至100℃～160℃并保温900min～1200min，出炉空冷。
[0012]本专利技术原理和有益效果为：
[0013]1、本专利技术中，Mg元素是变形铝合金中使用最广泛、最有效的合金元素之一；Mg元素的主要作用是通过固溶强化和与其他元素形成一系列的可溶的金属化合物强化相来提高合金的强度。
[0014]Cu元素作为主要元素之一，铝铜合金富铝部分温度达到548℃时，铜在铝中的较大溶解度为5.65％，温度降到302℃时，铜的溶解度为0.45％。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。
[0015]Zn元素作为主要元素之一，锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5％提高到12％时，可明显
增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力较大。如在Al－Zn－Mg基础上加入铜元素，形成Al－Zn－Mg－Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中较大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。
[0016]2、本专利技术采用半连续铸造工艺结合铝合金铸锭原料的科学配比，以及先进的热处理工艺，有效提高了铝合金板材的力学强度以及韧性，解决了现有方法制备的国产民用航空器用铝合金大规格板材力学性能差和韧性低的问题。
[0017]3、本专利技术所得铝合金大规格板材的比重小，仅为钢的1/3，可减轻重量，节约能耗，增加载重量；并且力学性能好，延长了使用年限；焊接和加工成型性能好，利于后期加工；铝废料易于回收，可以循环使用，同时，不燃烧，遇火安全。
具体实施方式
[0018]本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意合理组合。
[0019]具体实施方式一：本实施方式航空器用铝合金大规格板材的制造方法以下步骤进行：
[0020]一、熔炼和铸造：
[0021]按重量百分比为Cu：2.0％～2.5％、Mg：1.9％～2.3％、Zn：7.9％～8.4％、Mn≤0.05，Zr≤0.2和余量为Al称取Cu板、Mg锭、Zn锭、铝锰中间合金、铝锆中间合金和Al锭为原料，将原料进行熔炼和铸造，得到铸锭；其中，铸锭中杂质Si或Fe质量百分比小于0.4％，铸锭中杂质Ni或Cr质量百分比小于0.1％；
[0022]二、热轧成板材：
[0023]首先将铸锭加热至350℃～480℃，然后进行热轧，得到板材；
[0024]三、热处理：
[0025]将步骤二得到的板材放入辊底式淬火炉中，在430℃～470℃的条件下加热90min～120min，然后打开炉门进行淬火，将淬火后的板材进行拉伸，拉伸后将板材置于时效炉中进行时效处理；时效处理工艺为：首先加热至100℃并保温200min～1200min，然后升温至160℃并保温120min，最后降温至100℃～160℃并保温900min～1200min，出炉空冷。
[0026]1、本实施方式中，Mg元素是变形铝合金中使用最广泛、最有效的合金元素之一；Mg元素的主要作用是通过固溶强化和与其他元素形成一系列的可溶的金属化合物强化相来提高合金的强度。
[0027]Cu元素作为主要元素之一，铝铜合金富铝部分温度达到548℃时，铜在铝中的较大溶解度为5.65％，温度降到302℃时，铜的溶解度为0.45％。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。
[0028]Zn元素作为主要元素之一，锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量从0.5％提高到12％时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成Mg/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀开裂抗力较大。如在Al－Zn－Mg基础上加入铜元素，形成Al－
Zn－Mg－Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中较大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。
[0029]2、本实施方式采用半连续铸造工艺结合铝合金铸锭原料的科学配比，以及先进的热处理工艺，有效提高了铝合金板材的力学强度以及韧性，解决了现有方法制备的国产民用航空器用铝合金大规格板材力学性能差和韧性低的问题。
[0030]3、本实施方式所得铝合金大规格板材的比重小，仅为钢的1/3，可减轻重量，节约能耗，增加载重量；并且力学性能好，延长了使用年限；焊接和加工成型性能好，利于后期加工；铝废料易于回收，可以循环使用，同时，不燃烧，遇火安全。
[0031]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一所述Cu板、Mg锭、Zn锭、铝锰中间合金、铝锆中间合金和Al锭的纯度为99.9％以上。
[0032]具体实施方式三：本实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法，其特征在于：航空器用铝合金大规格板材的制造方法以下步骤进行：一、熔炼和铸造：按重量百分比为Cu：2.0％～2.5％、Mg：1.9％～2.3％、Zn：7.9％～8.4％、Mn≤0.05，Zr≤0.2和余量为Al称取Cu板、Mg锭、Zn锭、铝锰中间合金、铝锆中间合金和Al锭为原料，将原料进行熔炼和铸造，得到铸锭；二、热轧成板材：首先将铸锭加热至350℃～480℃，然后进行热轧，得到板材；三、热处理：将步骤二得到的板材放入辊底式淬火炉中，在430℃～470℃的条件下加热90min～120min，然后打开炉门进行淬火，将淬火后的板材进行拉伸，拉伸后将板材置于时效炉中进行时效处理；时效处理工艺为：首先加热至100℃并保温200min～1200min，然后升温至160℃并保温120min，最后降温至100℃～160℃并保温900min～1200min，出炉空冷。2.根据权利要求1所述的一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法，其特征在于：步骤一所述Cu板、Mg锭、Zn锭、铝锰中间合金、铝锆中间合金和Al锭的纯度为99.9％以上。3.根据权利要求1所述的一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法，其特征在于：步骤一所述熔炼工艺为：首先将Cu板、Mg锭、Zn锭和Al锭加入到电阻反射炉内，然后加入铝锰中间合金和铝锆中间合金，电阻反射炉加热至775～785℃，每19～21分钟搅拌一次，共搅拌3～5次，搅拌期间保持熔体温度在775～785℃；然后采用Ar
‑
Cl2混合气体精炼9～11min，最后覆盖上熔剂，得到合金熔体。4.根据权利要求3所述的一种航空器用铝合金大规格板材的制造方法，其特征在于：所述熔剂按照质量百分比由38％
‑
46％的MgCl2、5％
‑
8％BaC...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯超，高新宇，王春晖，马月，万旭，张雪濛，刘玉龙，赵国奇，
申请(专利权)人：东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：