一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，屬于鋁合金材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]6056鋁合金是一種Al-Mg-S1-Cu合金，因其強(qiáng)度高，塑性好，具有優(yōu)良的可焊性、耐腐蝕性和切削加工性等，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。隨著我國航空航天技術(shù)的高速發(fā)展，對飛機(jī)機(jī)身用鋁合金材料的性能要求越來越高，最大化降低機(jī)身重量，而6056鋁合金的密度已經(jīng)無法滿足現(xiàn)有的技術(shù)要求，因此急需開發(fā)一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，在保證鋁合金的力學(xué)性能和加工性能的基礎(chǔ)上，降低其重量。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足下列要求:Si0.6-1.2、Mg 0.5-1.0、Cu 0.4-0.8, Zn0.2-0.5、Mn 0.5-1、Li 1.6-2.2、Be 1.0-1.5、V 0.2-0.4、Ti 0.05-0.1、Ca 0.05-0.15、Fe 0.04-0.08、Nb 0.3-0.5、Ge 0.05-0.08、In 0.04-0.06、Sc 0.02-0.04、Tb 0.01-0.03，余量為鋁進(jìn)行配料，將爐料投入中頻感應(yīng)爐，加熱至720-760°C，待爐料全部熔化，攪拌20-30min，扒渣，檢測合金成分并調(diào)整；然后加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉溫度為710_730°C，精煉時(shí)間為15-20min，精煉完畢后靜置20_30min，扒渣后采用半連續(xù)鑄造的方法進(jìn)行澆鑄，鑄造溫度為705-725°C ；
(2)將板坯先以80-100°C/h升溫至150-200°C，保溫2_3h，再以100_150°C /h升溫至380-420°C，保溫 3-6h，然后以 80_90°C /h 降溫至 180-240°C，保溫 2_3h，再以 120-160°C /h升溫至440-480 V，保溫4-8h，然后以50-70 V /h降溫至260-320 V，保溫2_3h，再以100-150。。/h 升溫至 490-520°C，保溫 5-10h ；
(3)將上述均勻化處理后的板坯進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為420-460°C，熱軋變形量不小于80% ;將熱軋板放入0-3°C冰鹽水中降溫至50°C以下，然后以100-150°C /h升溫至240-2800C，保溫 2-3h，再以 60_80°C /h 升溫至 420_460°C，保溫 4_6h，然后以 40_60°C /h降溫至360-390 V，保溫3-4h，再以50-70 V /h降溫至220-260 V，保溫2_3h，再以120-1400C /h升溫至480-500°C，保溫l_2h，水淬冷卻至室溫；
(4)將上述水淬后的熱軋板進(jìn)行冷軋，冷軋變形量為40-60%,然后將冷軋板以80-100°C/h 升溫至 180-220°C，保溫 4_6h，再以 70_90°C/h 升溫至 320_360°C，保溫 3_4h，再以 50-60°C /h 升溫至 420-450°C，保溫 2_3h，然后以 60-80°C /h 降溫至 240-280°C，保溫4-5h，再以100-150°C /h升溫至495-515°C，保溫l_2h，水淬冷卻至室溫；
(5)將上述水淬后的冷軋板控制拉伸至永久變形1-5%，然后以50-60°C/h升溫至105-125°C，保溫5-10h，空冷至室溫后再以70-80°C /h升溫至150_170°C，保溫10_15h，空冷至室溫，經(jīng)精整、檢查驗(yàn)收、包裝即得成品。
[0005]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鈉10-15、氯化鉀5_10、碳酸鑭4_8、二氟化鋪6_12、氟硼酸鈉3_6、二氧化欽4_8、氧化鑰2_4、天青石10-15、白云石5-10、螢石12-18、凹凸棒土 8-14 ;b.將上述天青石、白云石、螢石、凹凸棒土混合均勻，粉碎過200-300目篩，然后加入適量的水濕法球磨12-24h，110-120°C干燥l_2h，再在780-840°C煅燒20-30min，升溫至1220_126(TC繼續(xù)煅燒l_2h，水淬，濕法球磨，烘干，過200-300目篩，待用；c.將氯化鈉和氯化鉀混合均勻，加熱至810-840°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌20-30min，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的顆粒，濕法球磨，烘干，過200-300目篩即可。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明在6056鋁合金成分基礎(chǔ)上加入一定比例的鋰、鈹，可降低合金密度5-10%左右，彈性模量也提高了 3-6%左右，降低了鋁合金的重量，提高了鋁合金的力學(xué)性能，同時(shí)加入了微量的Ge、In、Sc、Tb等元素，可以顯著改善鋁合金的高溫?zé)岱€(wěn)定性。本發(fā)明制得的鋁合金材料強(qiáng)度高，密度低，韌性高，塑性好，耐熱性好，且具有優(yōu)良的可焊性、耐腐蝕性和切削加工性等,完全滿足飛機(jī)機(jī)身材料的性能要求。
【具體實(shí)施方式】
[0007]—種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足下列要求:Si0.6-1.2、Mg 0.5-1.0、Cu 0.4-0.8, Zn0.2-0.5、Mn 0.5-1、Li 1.6-2.2, Be 1.0-1.5、V 0.2-0.4、Ti 0.05-0.UCa 0.05-0.15, Fe0.04-0.08,Nb 0.3-0.5,Ge 0.05-0.08, In 0.04-0.06, Sc 0.02-0.04,Tb 0.01-0.03，余量為鋁進(jìn)行配料，將爐料投入中頻感應(yīng)爐，加熱至740°C，待爐料全部熔化，攪拌25min，扒渣，檢測合金成分并調(diào)整；然后加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉溫度為720°C，精煉時(shí)間為20min，精煉完畢后靜置30min，扒渣后采用半連續(xù)鑄造的方法進(jìn)行澆鑄，鑄造溫度為715°C ；
(2)將板坯先以90°C/h升溫至180°C，保溫3h，再以120°C /h升溫至420°C，保溫5h，然后以80°C /h降溫至220°C，保溫3h，再以140°C /h升溫至460°C，保溫6h，然后以60°C /h降溫至280°C，保溫2h，再以120°C /h升溫至510°C，保溫7h ；
(3)將上述均勻化處理后的板坯進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為450°C，熱軋變形量不小于80%；將熱軋板放入2°C冰鹽水中降溫至50°C以下，然后以150°C/h升溫至260°C，保溫3h，再以70°C /h升溫至440°C，保溫5h，然后以50°C /h降溫至370°C，保溫4h，再以60°C /h降溫至250°C，保溫3h，再以130°C /h升溫至490°C，保溫2h，水淬冷卻至室溫；
(4)將上述水淬后的熱軋板進(jìn)行冷軋,冷軋變形量為50%,然后將冷軋板以90°C/h升溫至210°C，保溫5h，再以80°C /h升溫至340°C，保溫3h，再以60°C /h升溫至430°C，保溫2h，然后以70°C /h降溫至260°C，保溫4h，再以120°C /h升溫至505°C，保溫Ih，水淬冷卻至室溫；
(5)將上述水淬后的冷軋板控制拉伸至永久變形2%，然后以60°C/h升溫至115°C，保溫8h，空冷至室溫后再以80°C /h升溫至165°C，保溫12h，空冷至室溫，經(jīng)精整、檢查驗(yàn)收、包裝即得成品。
[0008]所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量(kg)的原料:氯化鈉10、氯化鉀10、碳酸鑭5、三氟化鈰8、氟硼酸鈉4、二氧化鈦6、氧化鑰3、天青石15、白云石5、螢石16、凹凸棒土 12 ;b.將上述天青石、白云石、螢石、凹凸棒土混合均勻，粉碎過200目篩，然后加入適量的水濕法球磨24h，120°C干燥lh，再在820°C煅燒25min，升溫至1240°C繼續(xù)煅燒lh，水淬，濕法球磨，烘干，過250目篩，待用；c.將氯化鈉和氯化鉀混合均勻，加熱至830°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌20min，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的顆粒，濕法球磨，烘干，過300目篩即可。
[0009]經(jīng)檢驗(yàn)該鋁合金的性能為:密度2.48kg/m3，抗拉強(qiáng)度472Mpa，屈服強(qiáng)度為316Mpa，伸長率為 18.4%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 按照元素質(zhì)量百分?jǐn)?shù)滿足下列要求:Si 0.6-1.2, Mg 0.5-1.0、Cu 0.4-0.8, Zn0.2-0.5、Mn 0.5-1、Li 1.6-2.2、Be 1.0-1.5、V 0.2-0.4、Ti 0.05-0.1、Ca 0.05-0.15、Fe 0.04-0.08、Nb 0.3-0.5、Ge 0.05-0.08、In 0.04-0.06、Sc 0.02-0.04、Tb 0.01-0.03，余量為鋁進(jìn)行配料，將爐料投入中頻感應(yīng)爐，加熱至720-760°C，待爐料全部熔化，攪拌20-30min,扒渣，檢測合金成分并調(diào)整；然后加入精煉劑進(jìn)行精煉，精煉溫度為710_730°C，精煉時(shí)間為15-20min，精煉完畢后靜置20_30min，扒渣后采用半連續(xù)鑄造的方法進(jìn)行澆鑄，鑄造溫度為705-725°C ； 將板坯先以80-100°C /h升溫至150-200°C，保溫2-3h，再以100_150°C /h升溫至380-420°C，保溫 3-6h，然后以 80-90°C /h 降溫至 180_240°C，保溫 2_3h，再以 120-160°C /h升溫至440-480 V，保溫4-8h，然后以50-70 V /h降溫至260-320 V，保溫2_3h，再以100-150。。/h 升溫至 490-520°C，保溫 5-10h ； 將上述均勻化處理后的板坯進(jìn)行熱軋，熱軋溫度為420-460°C，熱軋變形量不小于80% ;將熱軋板放入0-3 °C冰鹽水中降溫至50°C以下，然后以100-150 V /h升溫至240-2800C，保溫 2-3h，再以 60_80°C /h 升溫至 420_460°C，保溫 4_6h，然后以 40_60°C /h降溫至360-390 V，保溫3-4h，再以50-70 V /h降溫至220-260 °C，保溫2_3h，再以120-1400C /h升溫至480-500°C，保溫l_2h，水淬冷卻至室溫； 將上述水淬后的熱軋板進(jìn)行冷軋，冷軋變形量為40-60%，然后將冷軋板以80-100°C /h升溫至180-220 V，保溫4-6h，再以70-90 V /h升溫至320-360 V，保溫3_4h，再以50-600C /h 升溫至 420-450°C，保溫 2_3h，然后以 60-80°C /h 降溫至 240_280°C，保溫 4_5h，再以100-150°C /h升溫至495-515°C，保溫l_2h，水淬冷卻至室溫； 將上述水淬后的冷軋板控制拉伸至永久變形1_5%，然后以50-60°C /h升溫至105-125°C，保溫5-10h，空冷至室溫后再以70-80°C /h升溫至150_170°C，保溫10_15h，空冷至室溫，經(jīng)精整、檢查驗(yàn)收、包裝即得成品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，其特征在于，所述的精煉劑制備方法如下:a.稱取以下重量份的原料:氯化鈉10-15、氯化鉀5-10、碳酸鑭4-8、二氟化鋪6-12、氟硼酸鈉3-6、二氧化欽4-8、氧化鑰2-4、天青石10-15、白z?石5-10、螢石12-18、凹凸棒土 8-14 ;b.將上述天青石、白云石、螢石、凹凸棒土混合均勻，粉碎過200-300目篩，然后加入適量的水濕法球磨12-24h，110_120°C干燥l_2h，再在780_840°C煅燒20-30min，升溫至1220-1260°C繼續(xù)煅燒l_2h，水淬，濕法球磨，烘干，過200-300目篩，待用；c.將氯化鈉和氯化鉀混合均勻，加熱至810-840°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步驟b制得的粉末，攪拌20-30min，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的顆粒，濕法球磨，烘干，過200-300目篩即可。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種飛機(jī)機(jī)身用低密度鋁合金板材的制備方法，該鋁合金中各元素的質(zhì)量百分含量為：Si0.6-1.2、Mg0.5-1.0、Cu0.4-0.8、Zn0.2-0.5、Mn0.5-1、Li1.6-2.2、Be1.0-1.5、V0.2-0.4、Ti0.05-0.1、Ca0.05-0.15、Fe0.04-0.08、Nb0.3-0.5、Ge0.05-0.08、In0.04-0.06、Sc0.02-0.04、Tb0.01-0.03，余量為鋁。本發(fā)明在6056鋁合金成分基礎(chǔ)上加入一定比例的鋰、鈹，可降低合金密度5-10%左右，彈性模量也提高了3-6%左右，降低了鋁合金的重量，提高了鋁合金的力學(xué)性能，同時(shí)加入了微量的Ge、In、Sc、Tb等元素，可以顯著改善鋁合金的高溫?zé)岱€(wěn)定性。
【IPC分類】C22C21-00, C22C1-06, C22F1-04
【公開號】CN104862536
【申請?zhí)枴緾N201410064427
【發(fā)明人】胡蔚
【申請人】成都智利達(dá)科技有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2014年2月26日