航空用鋁合金板材及其生產方法技術

本發明專利技術提供了一種航空用鋁合金板材及其生產方法，涉及鋁合金板材生產領域。該生產方法包括：將鋁合金原料熔煉、鑄造、雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸；其中，雙級均勻化處理包括：將鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，空冷；鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。該生產方法有利于提升制得的航空用鋁合金板材的綜合性能，使其性能更均勻，強度更大。此外由上述航空用鋁合金板材的生產方法加工而得的航空用鋁合金板材，其強度高、耐久性和損傷容限強，綜合性能佳。

Aluminum alloy sheet for aviation and production method thereof

The invention provides an aluminum alloy plate for aviation and a production method thereof, relating to the production field of aluminum alloy plate. Including the production method: Aluminum Alloy raw material smelting, casting, hot rolling, two-stage homogenization treatment, two-stage solution after stretching; among them, two-stage homogenization treatment includes: Aluminum Alloy ingot with 10 ~ 40 DEG /h heating rate, heating to 460 to 470 DEG C, holding 20 ~ 25h, continue to heat up to 475 to 480 DEG C, holding 6 ~ 8h, air cooling; Aluminum Alloy raw materials by weight percentage: 25 to 35% solid aluminum scrap aluminum, 40 ~ 50%, 15 ~ 35% electrolyte. The production method is beneficial to improve the comprehensive performance of the aeronautical aluminum alloy plate, and make the performance of the aluminum alloy plate more uniform and more strength. In addition, the aviation aluminum alloy sheet produced by the production method of the above aviation aluminum alloy plate has high strength, durability and damage tolerance, and has good comprehensive performance.

【技術實現步驟摘要】
航空用鋁合金板材及其生產方法
本專利技術涉及鋁合金板材生產領域，具體而言，涉及一種航空用鋁合金板材及其生產方法。
技術介紹
7150鋁合金的綜合性能較好，適于用來生產大規格厚板和鍛件。隨著飛機的大型化和結構件的整體化越加苛求各向異性小、性能均勻性高的材料。目前，制造大型運輸機和客機的機翼壁板需要長度達20m以上的7150-T7751合金板材，但是國產板材的性能不均勻。大飛機主要結構件尚需進口。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種航空用鋁合金板材的生產方法，通過工藝的改進以生產出高強度、耐久性和損傷容限強的航空用鋁合金板材。本專利技術的另一目的在于提供一種由上述航空用鋁合金板材的生產方法加工而得的航空用鋁合金板材，其強度高、耐久性和損傷容限強，綜合性能佳。本專利技術的實施例是這樣實現的：一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造熔體形成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸；其中，雙級均勻化處理鋁合金鑄錠包括：將鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，空冷；鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。一種航空用鋁合金板材，其是利用上述航空用鋁合金板材的生產方法加工而得。本專利技術實施例的航空用鋁合金板材及其生產方法的有益效果是：本專利技術實施例中采用雙級均勻化處理以及雙級固溶處理的聯合處理方式，可使合金產品充分固溶，并且合金中第二相粒子充分溶解，難溶或不溶粒子隨變形流線分布，形成過飽合固溶體，使合金的斷裂韌性增加。由該生產方法加工制得的航空用鋁合金板材的強度高，綜合性能更均勻、更強。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。圖1為本專利技術實施例2提供的航空用鋁合金板材經三級時效后在分辨率為500nm的條件下的組織結構示意圖；圖2為本專利技術實施例2提供的航空用鋁合金板材經三級時效后在分辨率為200nm的條件下的組織結構示意圖；圖3為本專利技術對比例中T6態經過120℃/24h時效處理后在分辨率為0.5um的條件下的TEM觀察結果；圖4為本專利技術對比例中T6態經過120℃/24h時效處理后在分辨率為0.2um的條件下的TEM觀察結果；圖5為本專利技術對比例中RRA態經過190℃/20min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；圖6為本專利技術對比例中RRA態經過190℃/40min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；圖7為本專利技術對比例中RRA態經過190℃/60min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；圖8為本專利技術對比例中RRA態經過190℃/60min時效處理后在分辨率為100nm的條件下的TEM觀察結果；圖9為本專利技術對比例中T73態經過110℃/8h+177℃/8h時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果。具體實施方式下面將結合實施例對本專利技術的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本專利技術，而不應視為限制本專利技術的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造熔體形成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸。具體地，步驟S1、熔煉包括：按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，在720℃～760℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料50％～60％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。固體鋁料是成分為Al的固體，具體為鋁錠，廢鋁料為相同的合金成分的角邊料，例如：重熔用鋁錠、鑄錠鋸切頭尾料、熱軋板材切頭尾料中的一種或多種。需要說明的是，術語“滲透加入”表示將Zn錠加入至熔體中，Zn錠不沉于爐底，也不浮于表面，即為滲透加入。在鑄造步驟之前還包括：步驟S2——多級凈化處理：在對熔體進行多級凈化處理時，先進行S201：混合氣精煉。將熔體轉移到保溫爐，進行爐側Ar和Cl2混合氣精煉，成分合格及鑄造準備充分后，熔體靜置適當時間。通過向鋁合金液內吹入既不溶于鋁合金液又不與氫氣發生反應的惰性氣體，獲得無氫氣泡。由于這些小氣泡在上浮過程中，一方面會吸附Al2O3等夾雜物，另一方面還會夾住氮氣或者氬氣氣泡和合金液接觸面間的壓力差，將溶于合金液中的氫吸入氣泡內。當吸附了夾雜物和/或氫的氣泡上浮到液面被排除后，可以達到去氣和除渣的目的。本實施例中采用Ar和Cl2混合氣進行精煉，其中，活性氣體氯氣不溶于鋁合金液，但能和鋁及溶于鋁合金液中的氫發生強烈的化學反應，生成不溶于鋁合金液的HCl和AlCl3氣體。由于反應生成的這些氣體和未參加反應的Cl2這都能起吸附氫氣和氧化夾雜物的作用，所以其精煉效果比使用單一氣體氬氣或者氬氣要好得多。一般在通氯氣進行簡練處理時，鋁合金液的溫度一般控制在690～720℃，但通氯氣時間則依不同的合金系而有所不同。雖然通氯氣精煉的效果較好，但整套設備比較復雜，并且氯氣有毒性，對人體有害和對設備、環境有腐蝕作用，因此本實施例中，將Cl2和Ar混合使用，與通氯氣精煉相比，通混合氣體精煉的精煉時間節省一半，并且由于使用了氬氣，減輕了氯氣對人體及設備的腐蝕作用，從而使工作條件也得到較大改善。混合氣精煉結束后，再進行S202：除氣除雜。除氣除雜：在熔體溫度700℃～730℃條件下，將熔體經SNIF除氣設備進行熔體除氣；然后將30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分別加熱至600～750℃，使熔體依次經過30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾。本實施例提供的熔體先經過Ar和Cl2混合氣進行精煉，能夠去除熔體內的氣體和雜質，進一步再利用SNIF除氣設備進行熔體除氣，以及30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾，使得熔體的含氣量和含雜量進一步降低，同時泡沫陶瓷板加熱后，能夠有效防止泡沫陶瓷板堵塞，又有效去除熔體夾雜物。此外，根據渣氣伴生的原理，在除去夾雜物的同時，熔體中的氫也會進一步下降。通過兩次除雜除氣，極大地降低了熔體內的含氣和含雜量，為鑄造表面潔凈細膩、色澤均一的鋁合金鑄錠奠定了基礎。在除氣除雜之后，多級凈化處理還包括S203：晶粒細化。往熔體中加入變質劑，熔體與變質劑的質量比為100：0.01～0.03。加入變質劑能夠改善結晶過程，優選利用Al5Ti1B晶粒細化絲作為變質劑。熔體凈化采用多級聯合熔體凈化技術，使鑄錠冶金質量達到高純化的水平，使鑄錠冶金質量滿足：晶粒度1級；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜50K/kg。產品的成形本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造所述熔體形成鋁合金鑄錠，所述鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸；其中，雙級均勻化處理所述鋁合金鑄錠包括：將所述鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，空冷；所述鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。

【技術特征摘要】
1.一種航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造所述熔體形成鋁合金鑄錠，所述鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸；其中，雙級均勻化處理所述鋁合金鑄錠包括：將所述鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，空冷；所述鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。2.根據權利要求1所述的航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，雙級固溶處理所述鋁合金鑄錠包括：將熱軋后的所述鋁合金鑄錠于460～470℃下，保溫0.5～3h，繼續升溫至475～478℃，保溫0.5～2h，立即進行水冷。3.根據權利要求1所述的航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，在拉伸所述鋁合金板材之后，還包括對所述鋁合金板材進行三級時效處理：第一級時效：升溫至121℃，保溫23～25h，第二級時效：繼續升溫至180～190℃，保溫20min～1.5h；以及第三級時效：接著于121℃，保溫23～25h。4.根據權利要求3所述的航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，在所述第一級時效后的升溫速度為1～5℃/min。5.根據權利要求3所述的航空用鋁合金板材的生產方法，其特征在于，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：程仁策，呂正風，張華，孟凡林，孫學明，羅杰，陶志民，黃同瑊，于芳，徐崇義，張帆，張啟東，王博，趙俊鳳，
申請(專利權)人：山東南山鋁業股份有限公司，煙臺南山學院，
類型：發明
國別省市：山東,37