一种航空航天用抗冲击铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种航空航天用抗冲击铝合金材料及其制备方法。本发明专利技术旨在通过成分设计和工艺创新来发明专利技术创造一种新型第三代铝锂合金通过连铸连轧工艺生产，提升连铸连轧铝合金杆生产种类，为航空航天用铝合金材料提供一种新的选择。通过连铸连轧连续、高效的生产方式，促进铝锂合金行业的快速发展。发展。发展。

【技术实现步骤摘要】
一种航空航天用抗冲击铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于合金材料领域，具体涉及一种航空航天用抗冲击铝合金材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]航空航天为减轻自重，增加载重力，大量采用铝合金材料，目前主要以2系、7系高强铝合金为主，为满足其强度，需提升材料质量，2系、7系铝合金在加工过程中，由于需要淬火强化，脆性增加，提高了在使用过程中故障率。目前行业内制造2系、7系铝合金主要以热连轧+拉丝退火结合+淬火的生产工艺，热连轧由于加热能耗及效率问题，导致生产效率小。新型铝锂合金，由于有超高强度及更轻的质量，比强度高，成为各个国家大力发展的第三代铝合金材料，未来发展前景广阔，但由于铝锂合金由于锂合金及其活泼，制造难度非常高，行业内制造生产量非常少，由于其加工难度，限制其材料的发展。本专利技术利用新型中间合金添加方式，克服锂元素在铸造过程中活泼氧化的问题，利用新型浇包密封添加中间活泼金属，实现连铸连轧生产第三代铝锂合金产品及工艺。其产品抗拉强度可以达到650MPa以上，高于目前航空航天用7075铝合金170MPa。
[0003]由于铝锂合金由于锂合金及其活泼，制造难度非常高，行业内制造生产量非常少，由于其加工难度，限制其材料的发展，目前行业内都是使用真空熔炼加后续加工制造铝锂合金板材的加工工艺，但其成材率在50％以下，部分行业使用等离子喷射成型，其工艺制造效率低下，不适合大规模产品使用。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种航空航天用抗冲击铝合金材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005]S1：将铝合金熔化，加入铝硼合金反应，加入除钠精炼剂，精炼，得到铝液A；
[0006]S2：将所述铝液B升温，在线细化后加入锂进行二次合金化，得到铝液C；所述二次合金化于在线合金化紊流浇包中进行；所述在线细化的方式为：将升温后的铝液B和铝钛硼合金混合后，加入在线合金化紊流浇包中；
[0007]S3：将所述铝液B升温，在线细化，除杂后加入锂进行二次合金化，得到铝液C；所述二次合金化于在线合金化紊流浇包中进行；所述在线细化的方式为：将升温后的铝液B和铝钛硼合金混合；
[0008]S4：将所述铝液C进行浇铸，轧制，均质化退火后得到均质化铝合金材料；
[0009]S5：将所述均质化铝合金材料拉拔，恢复处理得到所述航空航天用抗冲击铝合金材料。
[0010]进一步地，所述步骤S1中，铝合金的纯度不小于99.90％。
[0011]进一步地，所述步骤S2中，升温至780
‑
800℃。
[0012]进一步地，所述步骤S2中，除钠精炼剂的含量为2kg/1000kg铝液B。
[0013]进一步地，所述步骤S2中，除钠精炼剂的加入方式为利用氩气吹入除钠颗粒精炼剂，吹入速度大于1.5kg/min。
[0014]进一步地，所述步骤S2中，除杂的方式为：静置60min，之后通过鼓吹氩气的方式将铝液上部的铝渣拔掉，静置180min后通过液压倾动的方式将铝液转移至浇铸炉当中，注意放铝口必须在炉子熔池中间靠上部位，避免在倾倒时将炉底和上部铝液倒出，进而保证转移铝液纯净度。
[0015]进一步地，所述步骤S3中，升温至800
‑
840℃。
[0016]本专利技术通过二次在线连续合金化：在浇包处连续加入及其活泼合金，避免合金氧化。
[0017]进一步地，所述步骤S3中，除杂的方式为在线除气和在线过滤。
[0018]所述在线合金化紊流浇包结构的设计，可以实现在线合金化，在浇道出设计紊流板，避免浇包里面铝液在浇铸过程中产生湍流，在线合金化时铝液翻滚产生液团，紊流板可以实现挡渣的效果。
[0019]进一步地，所述步骤S4中，浇铸的温度为708
‑
720℃，出坯温度为380
‑
460℃。
[0020]进一步地，所述步骤S4中，轧制的过程中，进轧温度为530
‑
560℃，终轧温度为300
‑
360℃。
[0021]具体的，所述步骤S4中，轧制的过程中，将坯料通过在线二次提温，将坯料温度提升至530
‑
560℃，然后进入轧机进行轧制变形，终轧温度300
‑
360℃将其变形至的圆杆，然后将其收装成卷。
[0022]进一步地，所述步骤S4中，均质化退火的具体操作为：降温至室温(25
±
5℃)，升温至180
‑
220℃，保温5
‑
7h；升温至350
‑
370℃，保温15
‑
18h；升温至480
‑
500℃，保温78
‑
82h后冷却至90
‑
110℃。
[0023]具体的，所述步骤S4中，均质化退火的具体操作为：将的圆杆放入充氮烘箱进行均质化退火，以3℃/min升温速度，升温至200℃，保温6h，然后利用真空泵抽出烘箱内空气，抽至
‑
0.1MPa，然后充入氮气至0MPa，将温度升温至360℃，保温16h之后，将其升温至490℃，保温80h，然后让其随炉冷却，在冷却时，利用真空泵随时充入氮气，让其炉内压强保持稳定。待烘箱内温度低于100℃后打开烘箱，取出样品。
[0024]进一步地，所述步骤S5中，拉拔的具体操作为：将均质化处理后的产品按照每道次压缩15
‑
25％，进行4次冷变形。
[0025]进一步地，所述步骤S5中，恢复处理的具体操作为：以2
‑
4℃/min的速度升温至260
‑
300℃，保温3
‑
5h；升温至430
‑
440℃，保温16
‑
20h，冷却至90
‑
110℃后进行二次拉拔。
[0026]具体的，所述恢复处理的具体操作为：将拉拔后的线材放入烘箱，按照3℃/min升温速度升温至280℃，保温4h，然后将烘箱进行抽真空充氮气，按照相同升温速度，升温至435℃，保温18h，然后随炉冷却，冷却时要及时补充氮气。冷却至100℃以下之后打开炉门，取出线材之后冷却至室温之后进行后续拉拔。将线材拉拔至规格后进行后续加工。
[0027]本专利技术还提供一种上述制备方法制备得到的航空航天用抗冲击铝合金材料，由以下重量百分比的组分组成：
[0028]Si：0.05
‑
0.15％，Fe：0.08
‑
0.2％，Mn：0.1
‑
0.5％，Mg：3.0
‑
3.60％，Cu：0.4
‑
0.55％，Li：1.3
‑
1.7％，Sr：0.05
‑
0.10％，Be：0.08
‑
0.16％以及Ti：0.02
‑
0.05％，余量为Al和其他不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空航天用抗冲击铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将铝合金熔化，加入铝硼合金反应，加入除钠精炼剂，精炼，得到铝液A；S2：向所述铝液A升温后加入铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金、铝锶合金、铝铍合金和镁，混合后加入除钠精炼剂，二次精炼，除杂，得到铝液B；S3：将所述铝液B升温，在线细化，除杂后加入锂进行二次合金化，得到铝液C；所述二次合金化于在线合金化紊流浇包中进行；所述在线细化的方式为：将升温后的铝液B和铝钛硼合金混合；S4：将所述铝液C进行浇铸，轧制，均质化退火后得到均质化铝合金材料；S5：将所述均质化铝合金材料拉拔，恢复处理得到所述航空航天用抗冲击铝合金材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，铝合金的纯度不小于99.90％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，升温至780
‑
800℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，升温至800
‑
840℃。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，浇铸的温度为708
‑
720℃，出坯温度为380
‑
460℃。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，轧制的过程中，进轧温度为530
‑
560℃，终轧温度为300
‑
360℃。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，均质化退火的具体操作为：降温至室温，升温至180
‑
2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桓，赵立洋，宋健磊，李小凤，段妍彤，田胤发，张佳辉，
申请(专利权)人：江苏亨通电力特种导线有限公司，
类型：发明
国别省市：