[發明專利]一種民機機翼上長桁用7系鋁合金型材的制造方法

有效

• 申請號: 202010255034.0
• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111676399B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 呂正風;孫有政;趙國群;李紅萍;曹善鵬;趙佳蕾;隋來智;馬軍星
• 申請（專利權）人: 山東南山鋁業股份有限公司;山東大學
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053;B22D11/18;B22D11/115;C21D1/42;C21D1/667;B21C23/21;B21C31/00;B21C29/02;B21C29/04;B21D3/00
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 宋迪

一種民機機翼上長桁用7系鋁合金型材及其制造方法，屬于民機用鋁合金型材制造領域，合金型材中各物質的質量百分比為：Cu含量2.1%?2.4%，Mg含量2.0%?2.2%，Zn含量7.8%?8.2%，Ti含量0.02%?0.06%，Zr含量0.08%?0.12%，Fe含量低于0.10%，Mn含量低于0.05%，Cr含量低于0.02%，其他雜質的含量低于0.15%，余量為Al。本發明通過采用模孔布局優化、鑄錠階梯加熱的等溫反向擠壓、低應力階梯淬火等技術手段，提高了型材橫向性能，降低了型材殘余應力，生產出滿足國產民機機翼上長桁使用需求的型材。

技術領域

本發明屬于民機用鋁合金型材制造領域，具體涉及一種民機機翼上長桁用7系鋁合金型材的制造方法。

背景技術

航空制造業水平是國家實力的重要標志，自1970年我國啟動首架大型民用飛機研制項目以來，我國航空制造業取得了明顯進步，特別是近十余年來，隨著我國經濟和民航工業的快速發展，航空運輸產業展現出了巨大的市場需求，研制具有自主知識產權的商用飛機作為國家目標之一被提上日程，相繼啟動了ARJ21新支線飛機和大型客機C919研制項目，ARJ21飛機于2016年正式投入航線運營，我國自主研制的大型噴氣式客機C919也于2017年5月5日在上海浦東國際機場實現完美首飛，表明我們國家航空制造業又向前邁進了一大步。在未來20年，全球商用飛機交付量將達4萬多架，總價值將達6萬億美元，其中我國新機交付量將達9000多架，占全球的22％。中國的民機之路將迎來快速發展期和廣闊的市場良機。

航空用關鍵材料與構件是飛機制造中的關鍵之一，但我國民機制造業在相關構件材料研發上仍相對落后，民機用航空鋁合金材料絕大多數需要進口，而技術含量更高的航空鋁合金型材則完全依賴進口。機翼上長桁是民機的關鍵構件，一般選用具有高強高韌、高耐蝕、高損傷容限與高疲勞壽命的7系超高強鋁合金型材制造，常用牌號及狀態有7055-T76511、7150-T6511等，其中7055系合金是美國鋁業公司研發的一種超7系鋁合金，具有高強度、高斷裂韌性、良好耐蝕性等諸多優點，被廣泛應用于制造機翼上長桁、機翼上壁板、機身隔框等關鍵結構件，在Boeing777與A380客機上均被大量應用，被業界稱為“王牌合金”。我國在7系鋁合金生產方面，也進行了較多的工藝改進，并改善了7系鋁合金的性能。

中國商用飛機有限責任公司2013年在專利CN103451583A中公開了生產飛機機翼長桁用型材的方法。采用噴射沉積技術生產7055坯錠，通過反向擠壓技術，實現了7055型材的擠壓成形，型材各項性能達到AMS4336標準的要求。

山東南山鋁業股份有限公司2016年于專利CN109295332A中公開了一種7系鋁合金型材及其制備方法。通過對7055合金的成分與熔鑄工藝進行系統優化，并配合合理的擠壓工藝，成功生產出各項性能滿足AMS4336標準要求的型材。

遼寧忠旺集團有限公司2018年于專利CN107604275A中公開了一種超高強7055鋁合金型材生產工藝。采用正向擠壓技術，通過模具優化，降低了擠壓抗力，結合離線固溶淬火與雙級時效，生產出滿足AMS4336標準要求的7055型材。

機翼上長桁在實際使用過程中受力方式復雜，用于民機機翼上長桁的型材，除了要滿足AMS4336的標準要求的L方向性能外，還需滿足一些LT方向的性能指標，例如LT方向強度和LT方向應力腐蝕性能等指標。民機機翼上長桁用型材不僅尺寸規格大，而且需要嚴格控制殘余應力，以避免在后續機加工過程中產生嚴重變形。但現有技術只是按照AMS4336的標準要求進行工藝研究和組織控制，沒有根據我國民機制造對機翼上長桁用7系鋁合金型材的服役條件和性能需求進行工藝優化與性能提升，因而，只能得到滿足AMS4336的標準要求的型材，而無法滿足民機機翼上長桁的使用需求。