[發(fā)明專(zhuān)利]一種耐疲勞損傷航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3鋁合金熱處理方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711321271.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108018508A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 申芳華;周梓榮;李文芳;田軍;孫振忠;鐘守炎;陳舉銘;黃輝宇;謝春曉;郭建文;鄧君;王康;王艷林;祝聞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞理工學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): C22F1/04
• 分類(lèi)號(hào): C22F1/04
• 代理公司: 北京卓恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 陳益思

本發(fā)明涉及一種耐疲勞損傷航空蒙皮用Al?Cu?Mg T3鋁合金熱處理方法，包括連續(xù)進(jìn)行的四個(gè)階段，依次為升溫退火段，等溫退火段，固溶處理段和冷卻段，升溫退火階段的處理步驟如下：將總長(zhǎng)度為10～30m的卷狀材料放入到升溫退火爐中，之后將以0.25～2K/s的升溫速率將升溫退火爐的爐內(nèi)溫度提升到280～400℃，之后以0.25～1m/s的放卷傳送速度送入等溫退火爐中；本發(fā)明通過(guò)分段連續(xù)式熱處理統(tǒng)籌協(xié)調(diào)調(diào)控合金中的晶粒尺寸、織構(gòu)、殘余第二相三個(gè)最主要的微結(jié)構(gòu)特征；三管齊下，進(jìn)一步提高航空用蒙皮Al?Cu?Mg T3鋁合金板材的疲勞性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及材料處理領(lǐng)域，尤其涉及一種耐疲勞損傷航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3鋁合金熱處理方法。

背景技術(shù)

Al-Cu-Mg-T3鋁合金具有較高強(qiáng)度、優(yōu)良的斷裂韌性和耐疲勞損傷性能，被波音、空客等航空巨頭廣泛應(yīng)用于制備大型客機(jī)的機(jī)身框架、翼梁、機(jī)身蒙皮材料等領(lǐng)域。其主要元素是Al、Cu和Mg，輔助元素有Mn，Ti等，還包括少量的Fe和Si雜質(zhì)元素，其合金的主要強(qiáng)化相為S相(Al2CuMg)。

從上世紀(jì)五十年代開(kāi)始，Al-Cu-Mg已經(jīng)從2024發(fā)展至2524甚至2624，主要是通過(guò)進(jìn)一步控制Fe、Si雜質(zhì)含量來(lái)進(jìn)一步提升性能。為了適應(yīng)更高的適航標(biāo)準(zhǔn)，相比于早期2024-T3合金，新一代的2524-T3合金的在性能上有較大幅度提升，如斷裂韌性增加了15～20％，疲勞壽命增加了30～40％，抵抗裂紋擴(kuò)展的能力提高了一倍，且合金的強(qiáng)度和耐蝕性能沒(méi)有明顯的降低。

面對(duì)新的國(guó)防安全需求，大型飛機(jī)的國(guó)產(chǎn)化刻不容緩，鑒于此，國(guó)內(nèi)開(kāi)始了高耐疲勞損傷Al-Cu-Mg T3鋁合金材料的自主研發(fā)，其成分為(Cuwt％＝4.0～4.5,Mgwt％＝1.2～1.6,Mnwt％＝0.45～0.7,Fewt％≤0.12,Siwt％≤0.06)；迄今為止，國(guó)內(nèi)相關(guān)牌號(hào)2E12在常規(guī)力學(xué)性能上已經(jīng)和國(guó)外2524相當(dāng)，但是耐疲勞損傷方面任存在差距。

鋁合金的疲勞行為比較復(fù)雜；概括起來(lái)，疲勞性能主要與第二相，晶粒尺寸，晶粒織構(gòu)等微結(jié)構(gòu)特征有關(guān)；從單因素以及定性的角度來(lái)看，較大的晶粒尺寸，增大Cube、Goss等有益織構(gòu)的含量，或者降低殘余第二相的含量均有助于降低穩(wěn)定擴(kuò)展階段的疲勞裂紋擴(kuò)展速率；但是，單一微結(jié)構(gòu)特征的調(diào)控已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的性能需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種耐疲勞損傷航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3鋁合金熱處理方法，通過(guò)分段連續(xù)式熱處理統(tǒng)籌協(xié)調(diào)調(diào)控合金中的晶粒尺寸、織構(gòu)、殘余第二相三個(gè)最主要的微結(jié)構(gòu)特征；三管齊下，進(jìn)一步提高航空用蒙皮Al-Cu-Mg T3鋁合金板材的疲勞性能。

為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種耐疲勞損傷航空蒙皮用Al-Cu-Mg T3鋁合金熱處理方法，包括連續(xù)進(jìn)行的四個(gè)階段，依次為升溫退火段，等溫退火段，固溶處理段和冷卻段，升溫退火階段的處理步驟如下：將總長(zhǎng)度為10～30m的卷狀材料放入到升溫退火爐中，之后以0.25～2K/s的升溫速率將升溫退火爐的爐內(nèi)溫度提升到280～400℃，之后以0.25～1m/s的放卷傳送速度送入等溫退火爐中。

優(yōu)選的，等溫退火階段的處理步驟如下：經(jīng)過(guò)升溫退火后進(jìn)入到等溫退火爐中的板材，在爐內(nèi)溫度為300～400℃的等溫退火爐中停滯20～40min，然后以0.25～5m/s的速度傳送到固溶爐中。

優(yōu)選的，固溶階段的處理步驟如下：經(jīng)過(guò)等溫退火后進(jìn)入到固溶爐中的板材，在爐內(nèi)溫度為495～515℃的固溶爐中停滯5～120min,然后以0.25～5m/s的速度傳送到冷卻室，進(jìn)行冷卻處理，冷卻段采用循環(huán)室溫水進(jìn)行淬火，淬火時(shí)間不超過(guò)7s，之后將其取出收卷。

本發(fā)明的有益效果為：