[發明專利]高強韌性鋁合金航天材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811345120.X
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109252073A
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 姜淑珍;梁建勝;張小祿;李通;吳顯楊
• 申請（專利權）人: 天津立中合金集團有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/03;C22C1/06
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 陳娟

本發明涉及一種高強韌性鋁合金航天材料及其制備方法，該材料的組分及質量百分含量為：Si：6.50％?7.50％、Mg：0.35％?0.45％、Ti：0.12?0.25％、Be：0.02?0.05％、Fe≤0.35％、Cu≤0.1％、Zn≤0.1％、1/2Fe≤Mn≤2/3Fe。本發明通過加入硼酸鈉和鋁錳中間合金提高材料的延伸率。硼酸鈉的加入使雜質元素鐵的容限由0.20％(質量百分比)提高到0.35％(質量百分比)，且延伸率由4?6％提高到10％以上，滿足航天用合金材料高強韌性的要求，取代進口。

技術領域

本發明屬于鋁合金材料制備領域，涉及高強韌性鋁合金鑄件材料，尤其是高強韌性鋁合金航天材料及其制備方法。

背景技術

鋁合金是目前航天用量很大的金屬材料，占到金屬材料用量的80％左右。航空材料輕量化已經成為國內外航空工業界的研究熱點。航空輕量化的主要途徑之一為材料的輕量化。鋁合金材料具有密度小、比強度高等一系列優點，是替代鋼材的理想材料。研究鋁合金新材料攻破制備技術使高強韌航空鋁合金材料國產化越來越迫切。

航天產品為了保證高的力學性能，使用ZL114A鋁合金材料，此合金流動性、抗熱裂傾向、抗縮松傾向和氣密性等工藝性能較好，是航空鋁鑄件常用的幾種鑄造合金之一，但材料成分要求Fe含量較低，在合金熔化澆鑄過程中，需要采取措施控制合金液的Fe含量。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種航天用高強韌性鋁合金材料及其制備方法，關鍵技術：使雜質元素鐵的容限由0.2％(質量百分比)提高到0.35％(質量百分比)，且延伸率由4-6％提高到10％以上，滿足航天用材的要求，取代進口。

本發明解決技術問題所采用的技術方案是：

一種高強韌鋁合金航天材料，其組分及質量百分含量為：

一種高強韌性鋁合金材料的制備方法，步驟如下：

(1)將AlSi7合金錠投入熔煉爐中熔化，熔化溫度750-770℃；

(2)然后將AlTi10、AlBe3、AlMn10、硼酸鈉投入反射爐中，攪拌5-10min，升溫至760-780℃；

(3)按總投料的0.1％-0.2％稱取精煉劑，以惰性氣體氮氣為載體將精煉劑均勻的噴入鋁合金熔體內，噴粉時間控制在20-30min，靜置5min，將鋁液表面的浮渣撈出；

(4)用鐘罩將金屬鎂壓入鋁合金熔體內部至金屬鎂全部熔化，迅速攪拌5min；

(5)爐內鋁液靜置10min，調整鋁液溫度至700±10℃，打開爐組放水裝置，開始澆鑄；

(6)澆鑄過程，鋁合金液經過爐后靜波及爐后雙轉子除氣，進入模具內部凝固成錠。

而且，所述的AlSi7合金錠為Si含量在7-7.5％范圍內的鋁硅中間合金。

而且，所述的硼酸鈉為含有無色晶體的白色粉末，分子式為Na₂B₄O₇.H₂O。

而且，所述的AlTi10為Ti含量在9％-11％的鋁鈦中間合金錠。

而且，所述的AlBe3為Be含量在2.5％-3.5％的鋁鈹中間合金錠。

而且，所述的AlMn10為Mn含量在9％-11％的鋁錳中間合金錠。

本發明高強韌性鋁合金航天材料在ZL114A的基礎上進行優化：

①增加Mn/Fe比例控制范圍：1/2-2/3；