[发明专利]一种铝合金棒材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金棒材的制造方法。

背景技术

2D70铝合金是应用广泛的航空器用中强度变形铝合金材料，化学组成与相组成都极为复杂，易生成难熔的化合物，合金中主要元素含量、配比以及杂质含量对铸锭和成品的组织和性能有很大的影响。现有的2D70 T6铝合金的抗拉强度为390MPa、屈服强度为335MPa、延伸率为6.0%，力学性能低，限制了铝合金的在航空器上的广泛应用；现有的制造方法制备的2D70铝合金常常出现粗晶组织，而且铸锭易开裂。

发明内容

本发明是为了解决现有的2D70铝合金的力学性能低，现有的制造方法制备出的2D70铝合金常常出现粗晶组织，铸锭易开裂的问题，提供一种铝合金棒材的制造方法。

本发明的铝合金棒材按质量百分比由按质量百分比由92.45%～94.85%的Al、2.0%～2.6%的Cu、1.2%～1.8%的Mg、0.1%～0.25%的Si、0.9%～1.4%的Fe、0.05%～0.1%的Ti和0.9%～1.4%的Ni制成。

本发明的一种铝合金棒材的制造方法按以下步骤进行：一、按铝合金棒材中元素的质量百分比Al：92.45%～94.85%、Cu：2.0%～2.6%、Mg：1.2%～1.8%、Si：0.1%～0.25%、Fe：0.9%～1.4%、Ti：0.05%～0.1%和Ni：0.9%～1.4%分别称取重熔用铝锭、电解铜、纯镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝镍中间合金、铝钛中间合金和铝钛硼晶粒细化剂，其中铝钛硼晶粒细化剂中的Ti与铝钛中间合金中的Ti的摩尔比为1：3～6，然后将重熔用铝锭、电解铜、纯镁锭、铝硅中间合金、铝铁中间合金、铝镍中间合金、铝钛中间合金加入到干燥的熔炼炉中熔炼成铝合金熔液；二、将步骤一中所得的铝合金熔液铸造成铝合金圆铸锭；三、将经步骤二制得的铝合金圆铸锭进行均匀化退火；四、将经步骤三处理的铝合金圆铸锭进行挤压处理得到铝合金棒材半成品；五、将经步骤四得到的铝合金棒材半成品进行淬火处理；六、将经步骤五处理的铝合金棒材半成品进行时效处理，即得到本发明的铝合金棒材。

所述步骤一中的熔炼是按如下步骤进行的：a、先将重熔用铝锭、铝钛中间合金、铝硅中间合金、铝铁中间合金和铝镍中间合金加入到熔炼炉中，加热；b、当加入的重熔用铝锭及中间合金熔化下塌前按熔炼炉中金属质量的0.5%～0.6%加入覆盖剂，然后加入电解铜，加热搅拌使电解铜全部熔化；c、加入纯镁锭，再按熔炼炉中金属质量的0.5%～0.6%加入覆盖剂，在温度为740℃～765℃的条件下熔炼15min～30min；d、用体积比为Ar：Cl₂=31～33.5：1的Ar-Cl₂混合气体精炼使每100克熔体中的氢含量≤0.2ml，合格后再将熔体导入静置炉中，静置30min，得到铝合金熔液。所述的步骤b和c中覆盖剂为市售的2＃熔剂。

所述步骤二中的铸造是按如下步骤进行的：c、将铝钛硼晶粒细化剂置于陶瓷管过滤器口上端，然后将熔炼后得到的铝合金熔液经过陶瓷管过滤器和泡沫陶瓷板过滤器过滤后浇注，浇注的同时将铝钛硼晶粒细化剂匀速插入陶瓷管过滤器口，使铝钛硼晶粒细化剂中的元素均匀熔入合金熔液中，在温度为720℃～740℃、水压为0.05MPa～0.10MPa、速度为20mm/min～25mm/min的条件下铸造成φ482mm×500mm～600mm的铝合金圆铸锭。

所述步骤三中的均匀化退火条件是：先将铝合金圆铸锭加热到525℃～540℃、保温3h～5h，然后再将铝合金圆铸锭的温度降至490℃～500℃并保持15h～17h。

所述步骤四中挤压处理的条件是：先将铝合金圆铸锭加热至420℃～450℃并保温1h～2h，然后将铝合金圆铸锭放置在温度为380℃～450℃的φ300mm的挤压机挤压筒内，以0.5m/min的挤压速度、2.6的挤压比将铝合金圆铸锭挤压成棒材半成品。

所述的步骤五中淬火条件是：温度为525℃～530℃、保温时间为1h～2h、转移时间＜30s、冷却水的温度为＜35℃、采用双面淬火方式。

所述的步骤六中的时效条件是：温度为190℃～200℃、保温时间为20h～24h。

所述步骤一中重熔用铝锭的质量纯度≥99.8%、电解铜的质量纯度≥99.9%、镁锭的质量纯度≥99.7%、铝硅中间合金是Al-22%Si、铝铁中间合金是Al-10%Fe、铝钛中间合金是Al-4%Ti、铝镍中间合金是Al-21%Ni。