[發明專利]一種航空用鋁合金扁鑄錠的制造方法

有效

• 申請號: 201710283950.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN107034397B
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發明（設計）人: 殷云霞;李海仙;劉洪;王金花;高新宇;黃巖超;馬月;姜德俊;張珺玲;王殿坤;孫慶福
• 申請（專利權）人: 東北輕合金有限責任公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;B22D11/117;B22D11/119;B22D11/11
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

一種航空用鋁合金扁鑄錠的制造方法，它涉及一種鋁合金鑄錠材料及其制造方法，本發明是要解決現有方法制造的鋁合金扁鑄錠因表面裂紋缺陷和探傷通過率低而導致鑄錠成品率低的問題。航空用鋁合金扁鑄錠是由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr％、Ni、Zn、Zr、Ti和余量的高純鋁作為熔煉原料而制成。方法：一、稱取熔煉原料；二、熔煉原料按順序進行熔煉；三、合金熔體放入電阻反射爐中進行鑄造得到鋁合金扁鑄錠。本發明采用現有熔鑄工藝并結合原料的科學配比及生產過程中的精細操作降低鑄錠裂紋缺陷的產生，并得到較為純凈的熔體，使鑄錠的成品率達到86％。本發明應用于鋁合金扁鑄錠制造領域。

技術領域

本發明涉及一種航空用鋁合金扁鑄錠及其制造方法。

背景技術

該產品屬Al-Zn-Mg-Cu系的超硬鋁，具有很高的強度，良好的斷裂韌性、抗應力腐蝕和抗剝落性，良好的淬火敏感性、抗壓應力等優點，其厚板被廣泛應用于機翼上蒙皮部件。但該合金因化學成分、相組成復雜,在鑄造時表現出極大的裂紋傾向，熔鑄工藝參數范圍極為狹窄，鑄造過程中經常出現裂紋廢品，熔體純凈度控制較困難，探傷通過率也比較低，其鑄錠成品率僅為60％，所以通過對該合金成分和工藝參數的控制，從而降低扁鑄錠裂紋傾向性，解決鑄錠表面裂紋缺陷和提高熔體純凈度，以提高鑄錠成品率。

發明內容

本發明是要解決現有方法制造的鋁合金扁鑄錠因表面裂紋缺陷和探傷通過率低而導致鑄錠成品率低的問題，提供了一種航空用鋁合金扁鑄錠錠及其制造方法。

本發明航空用鋁合金扁鑄錠是由按質量百分比Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu為1.9％～2.5％、Mn＜0.10％、Mg為2.0％～2.7％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn為5.9％～6.9％、Zr為0.08％～0.15％、Ti＜0.06％和余量的高純鋁錠為熔煉原料制造而成。

本發明航空用鋁合金扁鑄錠的制造方法按下列步驟實現：

一、按質量百分比Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu為1.9％～2.5％、Mn＜0.10％、Mg為2.0％～2.7％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn為5.9％～6.9％、Zr為0.08％～0.15％、Ti＜0.06％和余量的高純鋁錠的配比，稱取高純鋁錠、金屬Cu、金屬Mg、金屬Zn和Al-5Zr中間合金作為熔煉原料；

二、將步驟一稱取的熔煉原料加入到電阻反射爐中進行熔化，熔煉原料的加入順序為：先加入高純鋁錠，再加入金屬Cu和金屬Zn，然后加Al-5Zr中間合金，待熔體溫度為700～720℃時再加入金屬Mg，然后在720～760℃的條件下攪拌10～15min，取樣分析化學成分，合格后，覆蓋上熔劑后得到合金熔體；

三、將步驟二得到的合金熔體在720～760℃的溫度下導入電阻反射爐的靜置爐，通入氬氯混合氣體精煉15min后靜置10～30min，得到精煉后合金熔體，將精煉后合金熔體先流入在線除氣裝置，再流入過濾裝置，然后通過流盤在鑄造速度為55mm/min～60mm/min、鑄造溫度為700～715℃、鑄造冷卻水壓為0.01～0.05MPa和在線播種Al-5Ti-B絲的條件下的熔體注入結晶器中，進行半連續鑄造得到航空用鋁合金扁鑄錠；其中所述的高純鋁錠的純度為99.996％。

原料配比得到的航空用鋁合金扁鑄錠中，Mg和Zn的含量較高。Zn為5.9％～6.9％，Mg為2.0％～2.7％，Zn/Mg比接近3。Zn、Mg和Cu對熱處理效果的影響是不同的。增加Zn和Mg的濃度能同時提高淬火和時效效應，在合金中主要形成強化相MgZn₂。MgZn₂相在合金中的溶解度隨溫度的降低而急劇下降，具有很強的時效硬化能力。在固溶限范圍內，提高Zn、Mg的含量可以大大提高強度，但會導致合金的韌性和抗應力腐蝕性能降低。在其溶解度范圍內向含有Zn和Mg的合金中加入2％～3％的Cu，能同時提高強度、相對延伸率、塑性、耐蝕性和重復加載抗力。在超高強鋁合金中保持較高的Zn/Mg比是得到良好性能的基礎，Cu主要通過固溶方式強化合金性能。