專利名稱：彈用超高強(qiáng)度鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別是用于制造航空中小口徑彈藥藥筒的鋁合金。
背景技術(shù)：
為了使航空彈藥輕量化，航空彈藥藥筒的重量應(yīng)盡可能輕，而采用鋁合金材料制 造航空中小口徑彈藥藥筒是降低航空彈藥藥筒重量最有效的手段。但是，采用鋁合金材料 制造航空彈藥藥筒最大的技術(shù)障礙是鋁合金材料的強(qiáng)度，目前，普通超硬鋁合金的強(qiáng)度只 能達(dá)到560MPa，用其制造的彈藥藥筒在320MPa 700MPa的高膛壓、IOOOOrpm 40000rpm 的高轉(zhuǎn)速下易出現(xiàn)橫向脹大、開裂，從而導(dǎo)致彈藥退殼困難，不能連發(fā)，并且有底火漏煙、底 火脫落等現(xiàn)象，在11000 76000G高過載條件下易出現(xiàn)變形。這些問題嚴(yán)重影響了彈藥輕 量化的實(shí)施，若要克服這些缺陷，彈用鋁合金材料的強(qiáng)度必須要達(dá)到680MPa，而目前普通超 硬鋁合金卻不能滿足該要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種彈用超高強(qiáng)度鋁合金，使其強(qiáng)度能夠達(dá)到彈用鋁合金材 料的強(qiáng)度要求。本發(fā)明所述彈用超高強(qiáng)度鋁合金的合金成分為Zn 8 12%、Mg 1 3%、Cu 1 3%、Mn 0. 1 0. 5%, Cr 0. 1 0. 5%, Zr 0. 1 0. 5%、Ti :0· 1 0. 5%、RE :0· 1 0. 5%、Be :0· 1 0. 5%、Β :0· 1 0. 2%，F(xiàn)e 與 Si的總和小于0.3%，余量為Al，所述百分比為重量百分比。本發(fā)明在原Al-Zn-Mg-Cu系合金的基礎(chǔ)上，大幅度提高了 Zn、Cu、Mg的含量，使Zn、 Mg和Cu的總和在10%以上，并添加了少量的Mn、Cr、Zr、Ti等合金元素，同時(shí)控制Fe、Si
有害雜質(zhì)的含量。Zn和Mg是主要的強(qiáng)化元素，其共同存在時(shí)會(huì)形成η (MgZn2)和T(Al2Ife2Zn3)相， n和T相在Al中溶解度很大，且隨溫度升降劇烈變化。MgZn2在共晶溫度下溶解度達(dá)28%， 在室溫下降低到4 5%，有很強(qiáng)的時(shí)效強(qiáng)化效果，Zn和Mg含量的提高可使合金強(qiáng)度、硬度 大大提高。Cu與其它元素能產(chǎn)生強(qiáng)化相而提高合金的強(qiáng)度，同時(shí)，Cu能降低晶界與晶內(nèi)電位 差，還可以細(xì)化晶界沉淀相，但對(duì)晶界無析出帶的寬度(PFZ)影響較小，其可抑制沿晶開裂 的趨勢(shì)，因而改善了合金的抗應(yīng)力腐蝕能力。加入少量的Mn、Cr、Zr等合金元素，可在鑄錠均勻化退火時(shí)產(chǎn)生彌散的質(zhì)點(diǎn)，阻止 位錯(cuò)及晶界的遷移，從而提高了再結(jié)晶溫度，有效地阻止了晶粒的長(zhǎng)大，并保證在加熱工及 熱處理后保持未再結(jié)晶或部分再結(jié)晶組織，使合金強(qiáng)度提高的同時(shí)，具有較好的抗應(yīng)力腐 蝕性能。通過控制合金中Fe、Si有害雜質(zhì)的含量，來提高合金材料的韌性。本發(fā)明所述彈用超高強(qiáng)度鋁合金的熔煉試驗(yàn)在井式電阻爐中進(jìn)行，熔煉原材料采用高純 Al、純 Zn、純 Mg，合金元素 Cu、Mn、Cr、Zr 分別以 Al_50Cu、Al-lOMn、Al_5Cr、Al_3Zr 等中間合金形式加入，熔煉溫度控制在700 800°C，精煉溫度控制在700 750°C，靜置 30 45min后進(jìn)行澆鑄，其鑄態(tài)組織如圖1所示。采用分光光度計(jì)、原子吸收光譜儀，以及等離子發(fā)射光譜儀檢測(cè)試驗(yàn)合金中Zn、 Mg、Cu、Mn、Cr、Fe、Si、Zr、RE、Be、B等元素的含量，試驗(yàn)合金的成份均控制在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。在原始鑄錠組織中，沿晶界分布著大量共晶組織，枝晶網(wǎng)厚且連續(xù)。由Al-Zn-Mg-Cu系合金相圖可知，本發(fā)明合金的鑄態(tài)組織由α -Al相、晶間非平衡 相(a+AlZnMgCu+CuMgAl2 三元共晶相)和夾雜相(Al-Cr、Al-Fe-Si、Al-Cu-Fe)組成。嚴(yán)格控制錠坯純凈化、均勻化和細(xì)晶化，并采用T6處理，合金強(qiáng)度達(dá)到700MPa以 上，延伸率達(dá)到6%以上。經(jīng)T6處理后合金的縱向和橫向組織圖分別如圖2和圖3所示。本發(fā)明彈用超高強(qiáng)度鋁合金的主要力學(xué)性能如表1 ；普通高強(qiáng)度鋁合金的主要力 學(xué)性能如表2。表1彈用超高強(qiáng)度鋁合金的主要力學(xué)性能 表2普通高強(qiáng)度鋁合金的主要力學(xué)性能 本發(fā)明所述彈用超高強(qiáng)度鋁合金的強(qiáng)度為700MPa，遠(yuǎn)大于普通高強(qiáng)度鋁合金的強(qiáng) 度，完全能夠達(dá)到彈用鋁合金材料強(qiáng)度680MPa級(jí)的要求，且延伸率可達(dá)到6%以上，故其 能夠用作制造航空中小口徑彈藥藥筒的鋁合金材料，用該鋁合金制造的藥筒經(jīng)多次實(shí)彈靶 試，完全能夠滿足發(fā)射要求，不會(huì)出現(xiàn)橫向脹大、開裂，以及底火漏煙、底火脫落等現(xiàn)象，并 且能夠大幅降低藥筒的重量，用本發(fā)明彈用超高強(qiáng)度鋁和金制造的彈藥藥筒的重量?jī)H為目 前同型號(hào)藥筒重量的38%。


圖1為本發(fā)明所述彈用超高強(qiáng)度鋁合金的鑄態(tài)組織圖；圖2為圖1所示鋁合金在經(jīng)T6處理后的縱向組織圖；圖3為圖1所示鋁合金在經(jīng)T6處理后的橫向組織圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施方式一該彈用超高強(qiáng)度鋁合金的合金成分為Zn :8%,Mg :3%、Cu :3%、Μη :0· l%,Cr :0· l%,Zr :0· l%,Ti :0· 5%, RE :0· 5%, Be :0. 5%、Β :0. l%，F(xiàn)e與Si的總和為0. 1%，余量為Al，所述百分比為重量百分比。實(shí)施方式二 該彈用超高強(qiáng)度鋁合金的合金成分為Zn :12%,Mg :l%、Cu :1%、Μη :0· 5%,Cr :0· 5%,Zr :0· 5%,Ti :0· 1%,RE :0· 1%, Be :0. 1%、Β :0. 2%，F(xiàn)e與Si的總和為0. 3%，余量為Al，所述百分比為重量百分比。實(shí)施方式三該彈用超高強(qiáng)度鋁合金的合金成分為Zn :10%,Mg :2%、Cu :2%、Μη :0· 3%,Cr :0· 3%,Zr :0· 3%,Ti :0· 3%,RE :0· 3%,
Be :0. 3%、B :0. 15%，F(xiàn)e與Si的總和為0. 2%，余量為Al，所述百分比為重量百分比。
權(quán)利要求
一種彈用超高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于，合金成分為Zn8～12％、Mg1～3％、Cu1～3％、Mn0.1～0.5％、Cr0.1～0.5％、Zr0.1～0.5％、Ti0.1～0.5％、RE0.1～0.5％、Be0.1～0.5％、B0.1～0.2％，F(xiàn)e與Si的總和小于0.3％，余量為Al，所述百分比為重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造航空中小口徑彈藥藥筒的鋁合金，合金成分為Zn8～12％、Mg1～3％、Cu1～3％、Mn0.1～0.5％、Cr0.1～0.5％、Zr0.1～0.5％、Ti0.1～0.5％、RE0.1～0.5％、Be0.1～0.5％、B0.1～0.2％，F(xiàn)e與Si的總和小于0.3％，余量為Al，該鋁合金的強(qiáng)度完全能夠達(dá)到彈用鋁合金材料的強(qiáng)度要求，用其制造的彈藥藥筒完全能夠滿足發(fā)射要求，藥筒重量?jī)H為目前同型號(hào)藥筒重量的38％。
文檔編號(hào)C22C21/10GK101928865SQ20101015630
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月27日
發(fā)明者吳護(hù)林, 張昭林, 張隆平, 易同斌, 李忠盛, 李立, 賈代金 申請(qǐng)人:中國(guó)兵器工業(yè)第五九研究所