[發明專利]一種鋁合金材料的制備方法

在審

• 申請號: 201710339767.0
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107164646A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 李承波;何克準;張江斌;張航;周文標;趙解揚
• 申請（專利權）人: 廣西南南鋁加工有限公司
• 主分類號: C22C1/02
• 分類號: C22C1/02;C22C21/10;C22F1/053;B21C37/02
• 代理公司: 南寧東智知識產權代理事務所(特殊普通合伙)45117
• 代理人: 巢雄輝,汪治興

技術領域

本發明屬于合金材料領域，涉及一種鋁合金材料的制備方法，特別是涉及一種高強高韌高淬透的鋁合金材料的制備方法。

背景技術

高強高韌、高淬透及高抗腐蝕性能的鋁合金板材，被廣泛運用于航空航天工業。近年來隨著飛機減重和安全性的要求，航空領域開始使用大型整體式鋁合金結構件，獲得了很好的減重效果，安全性也得到極大的提高。與此同時，就需要大規格高性能的鋁合金板材，所需板材的厚度越來越厚。而板材越厚，沿厚度方向的性能差異就越大，往往厚板心層的性能達不到使用要求。同時，鋁合金厚板用于航空工業也具有“水桶效應”，由于厚板心層性能不達標而限制了對其的使用。因此，高強高韌高淬透的7000系鋁合金是飛機用大型整體式結構件制造的關鍵材料。大型化和整體化的飛機結構件對高性能鋁合金厚板生產過程中的熱變形及熱處理環節提出了前所未有的挑戰，其中鋁合金厚板淬透性就是最致命的問題之一。

而現有的技術方案，是通過優化合金成分，降低合金中淬火敏感的Mg和Cu元素含量，提高合金中的Zn含量，提高Zn/Mg比值，嚴格控制微量元素Cr、Mn和Ti以及雜質元素Fe、Si的含量，開發出以7085、7081合金為代表的新一代航空用合金，滿足了厚度300mm以下厚板及鍛件制造的需求。

因此，現有技術的缺點主要體現在：

（1）表層力學性能比起成熟牌號如7050、7055等稍顯不足；

（2）只能滿足厚度300mm以下厚板及鍛件制造的需求；

（3）在板材厚度要求100mm以下的情況下不具有明顯優勢，還不足以完全取代7050、7055等常用合金。

發明內容

為克服現有技術中存在的航空厚板的力學性能低、厚板厚度有限的缺點，本發明的目的是提供一種創新的生產方法來制備高強高韌高淬透鋁合金材料，從而提高其力學性能，并且能制造厚板及鍛件厚度超過300mm的航空用鋁合金。

為實現上述目的，本發明使用的技術方案為：

一種鋁合金材料的制備方法，包括以下步驟：

S1：按重量取各金屬材料，各金屬材料的成分組成和重量百分 比 為：Zn 8~12wt%，Mg 1.0~2.4wt%，Cu 0.4~2.2wt%，Zr 0.05~0.25wt%，余量為Al及不可避免的雜質，并且，4.5≤Zn/Mg≤6，0.65≤Cu/Mg≤0.95；

S2：將上述的各金屬材料都投至高溫熔煉爐內進行熔煉，在熔煉過程中不斷調整各金屬材料的比例，直至滿足預定的要求；

S3：將步驟S2所得的金屬液進行鑄造，得到錠坯；

S4：將步驟S3所得的錠坯進行均熱處理；

S5： 將步驟S4所得的錠坯的頭尾切除并進行銑面，鋸切成400～600mm厚，1500~2000mm寬的坯料；

S6：將步驟S5所得的坯料在350～450℃下預熱4~20小時，得到鑄錠；

S7：將步驟S6所得的鑄錠軋制成厚度為50~400mm的厚板；

S8：將步驟S7所得的厚板送到輥底爐內進行固溶淬火處理；

S9：將步驟S8所得的板材進行拉伸處理，拉伸量為1%～3%；

S10：將步驟S9所得的板材進行時效處理；

S11：將步驟S10所得的板材進行檢驗，獲得合格的成品板材；

S12：將步驟S11所得的合格的成品板材按需求的規格進行鋸切。

優選的，所述步驟S1中各金屬材料的成分組成和重量百分比為：Zn 9~11wt%，Mg 1.2~2.2wt%，Cu 0.6~2.0wt%，Zr 0.10~0.20wt%，余量為Al及不可避免的雜質，并且，4.5≤Zn/Mg≤6，0.65≤Cu/Mg≤0.95。

優選的，所述步驟S2中的熔煉過程包括除氣除渣工序和過濾工序。

優選的，所述步驟S3中的鑄造采用激冷的鑄造技術，其中，鑄造溫度為670~725℃，鑄造速度為30~50mm/min，鑄造水流量為10~35m³/h，鑄造水溫為15~35℃。

優選的，所述步驟S4中的均熱處理采用多級逐步升溫的均勻化技術。

優選的，所述多級逐步升溫的均勻化技術為：第一級，溫度 300～420℃，時間 12～48h；第二級，溫度 425～450℃，時間 12～36h；第三級，溫度 455～475℃，時間 12～24h；第四級，溫度 476～495℃，時間 10～20h。

優選的，所述步驟S4中的均熱處理采用先高溫后低溫再高溫的均勻化技術。