一种航空级轻质高强度合金型材及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种航空级轻质高强度合金型材及其制备方法，所述一种航空级轻质高强度合金型材，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：1.9%

【技术实现步骤摘要】
一种航空级轻质高强度合金型材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金型材
，尤其涉及一种航空级轻质高强度合金型材及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝是银白色金属，密度为2.70，熔点为657℃。铝及其合金材料由于其高的强度/重量比、易成型加工以及优异的物理、化学性能，在电子、电力、航空、化工、建材、交通等许多工业部门及日常生活中，得到广泛的应用。
[0003]随着我国航空航天事业的迅猛发展，对基础材料提出了更加苛刻的要求。在要求挤压型材截面尺寸增大，定尺长度加长的同时，要求挤压型材性能具有更高强韧性匹配。而现有的合金型材在使用时存在不够轻质高强度的问题，不能很好的适用于航空领域，因此亟需一种航空级轻质高强度合金型材以解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种航空级轻质高强度合金型材及其制备方法。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种航空级轻质高强度合金型材，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：1.9%
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2.2%、Mg：2.2%
‑
2.6%、Zn：9.2%
‑
9.8%、Zr：0.10%
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0.13%、Ti：0.2%
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0.7%、Bi：0.15%
‑
0.4%、Nb：0.1%
‑
0.3%和余量为Al的熔炼原料制成。
[0006]一种航空级轻质高强度合金型材的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达740
‑
780℃时，依次加入镁锭、Al
‑
20wt%Cu 中间合金、Al
‑
5wt%Zr 中间合金、Al
‑
1wt%Ti 中间合金，搅拌均匀后继续升温至 755
‑
785℃，依次加入 Al
‑
5wt%Bi 中间合金、Al
‑
3wt%Nb 中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20
‑
30min，使成分均匀；步骤2：调整熔化炉内温度至755
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760℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1
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2%，精炼25
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30min后扒渣，静置15
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25min，取样分析、调整至合格，以气体流量为1
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2L/min通氩气除气精炼15
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20min，扒渣，升温至755
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760℃，保温静置10
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15min后即可出炉浇注，浇注温度为680
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700℃；步骤3：将步骤（2）得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至完全熔化后，以气体流量为2
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3L/min通60%N2+40%CO混合气体除气精炼15
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20min，扒渣后静置20
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30min，静置后出炉浇注，浇注温度为700
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710℃；步骤4：将步骤3得到的重熔铸坯放入均匀化处理炉中进行均匀化处理后，进行挤压成型得到合金型材，对得到的铝合金型材拉伸机张力矫直，得到张力矫直后的铝合金型材。
[0007]优选的，步骤4中所述的均匀化处理，包括以下步骤：先在350
‑
450℃下保温4
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6h，
空冷至室温，再在470
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500℃下保温5
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10h，然后强风冷却至210
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280℃，保温2
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3h，空冷至室温。
[0008]优选的，步骤4中所述的挤压成型，包括以下步骤：在温度为420℃～440℃的条件下，使用挤压机将型材坯料挤压成型材，得到热挤压型材。
[0009]优选的，步骤4中的张力矫直的拉伸量控制为2.7％～3.2％。
[0010]优选的，所述精炼剂由无水氯化镁和冰晶石按（90
‑
99）%:（1
‑
10）%的重量配比混合而成。
[0011]优选的，所述精炼剂的制备方法包括以下步骤：按（90
‑
99）%:（1
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10）%的重量配比将无水氯化镁和冰晶石混合，然后加热至700～800℃，使之熔融；对溶体进行搅拌，使熔体均匀，然后冷却至熔体固化；将固化的原料破碎、造粒，得到精炼剂。
[0012]本专利技术的有益效果为：在合金原料中添加少量百分比的Ti、Bi、Nb，使得合金在质量较低的状况时，能够有效提高合金强度，使其适用于航空领域，且在制备过程添加的精炼剂由无水氯化镁和冰晶石混合而成，使用时，其熔点低于铝液的精炼温度，在冶炼过程中不会产生精炼剂夹杂，且在冶炼过程中不用添加升温剂，减少了铝液的烧损量；且在精炼剂制备过程中利用无水氯化镁在生产过程中呈熔体的状态，直接向其中添加冰晶石，从而省去了重熔的步骤，提高精炼剂制备的效率，也降低了精炼剂的成本，从而降低了合金型材的制备成本。
具体实施方式
[0013]下面对本专利技术实施例中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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0014]实施例1按照重量比为90%：1%称取无水氯化镁和冰晶石，将无水氯化镁和冰晶石混合后加热至700℃，使之熔融；对溶体进行搅拌，使熔体均匀，然后冷却至熔体固化；将固化的原料破碎、造粒，得到精炼剂；按以下配方配比计算称取炉料：1.9%、Mg：2.2%、Zn：9.2%、Zr：0.10%、Ti：0.2%、Bi：0.15%、Nb：0.1%和余量为Al的熔炼原料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达740℃时，依次加入镁锭、Al
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20wt%Cu 中间合金、Al
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5wt%Zr 中间合金、Al
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1wt%Ti 中间合金，搅拌均匀后继续升温至 755℃，依次加入 Al
‑
5wt%Bi 中间合金、Al
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3wt%Nb 中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20min，使成分均匀；调整熔化炉内温度至755℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1%，精炼25min后扒渣，静置15min，取样分析、调整至合格，以气体流量为1L/min通氩气除气精炼15min，扒渣，升温至755℃，保温静置10min后即可出炉浇注，浇注温度为680℃；将上述得到的铸坯加入到熔化炉中，加热至完全熔化后，以气体流量为2L/min通60%N2+40%CO混合气体除气精炼15min，扒渣后静置20min，静置后出炉浇注，浇注温度为700℃；将上述得到的重熔铸坯放入均匀化处理炉中进行均匀化处理后，进行挤压成型得到合金型材，对得到的铝合金型材拉伸机张力矫直，得到张力矫直后的铝合金型材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空级轻质高强度合金型材，其特征在于，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：1.9%
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2.2%、Mg：2.2%
‑
2.6%、Zn：9.2%
‑
9.8%、Zr：0.10%
‑
0.13%、Ti：0.2%
‑
0.7%、Bi：0.15%
‑
0.4%、Nb：0.1%
‑
0.3%和余量为Al的熔炼原料制成。2.根据权利要求1所述的一种航空级轻质高强度合金型材，其特征在于，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：1.9%、Mg：2.2%、Zn：9.2%、Zr：0.10%、Ti：0.2%、Bi：0.15%、Nb：0.1%和余量为Al的熔炼原料制成。3.根据权利要求1所述的一种航空级轻质高强度合金型材，其特征在于，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：2.2%、Mg：2.6%、Zn：9.8%、Zr：0.13%、Ti：0.7%、Bi：0.4%、Nb：0.3%和余量为Al的熔炼原料制成。4.根据权利要求1所述的一种航空级轻质高强度合金型材，其特征在于，该铝合金型材是由元素质量百分含量为Cu：2.0%、Mg：2.4%、Zn：9.5%、Zr：0.25%、Ti：0.45%、Bi：0.27%、Nb：0.2%和余量为Al的熔炼原料制成。5.如权利要求1
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4任一所述的一种航空级轻质高强度合金型材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：按配方配比计算称取炉料，取铝锭、锌锭加入熔化炉中加热熔化，当熔液温度达740
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780℃时，依次加入镁锭、Al
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20wt%Cu 中间合金、Al
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5wt%Zr 中间合金、Al
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1wt%Ti 中间合金，搅拌均匀后继续升温至 755
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785℃，依次加入 Al
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5wt%Bi 中间合金、Al
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3wt%Nb 中间合金，炉料全部熔化后，搅拌20
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30min，使成分均匀；步骤2：调整熔化炉内温度至755
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760℃，通过氮气将精炼剂吹入至熔液面2/3处进行精炼，精炼剂用量为溶液重量的1
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2%，精炼25
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30min后扒渣，静置15
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【专利技术属性】
技术研发人员：李静，郭乙辰，
申请(专利权)人：山东蓝合智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：