[发明专利]一种铝合金模锻件的制造方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种铝合金模锻件的制造方法。

背景技术

Al-8.5Zn-2.5Mg-2.2Cu合金（属于7xxx 系合金）具有比强度高、加工性能好、抗腐蚀性能、高韧性、抗蠕变、耐腐蚀等优良的综合性能较好等优点，被广泛应用于各种飞机的机身、蒙皮、机翼梁、桁条以及飞机和火箭中的高强度结构零件等的制造，是航空航天领域中不可缺少的重要结构材料。

对于7系高强高韧铝合金，其铸造难度较其它铝合金来说要高，DC（Direct Chilling Casting）铸造的发明大大推动了铝合金加工技术的发展。此后，除了采用铸轧和带式连铸生产薄板坯之外，几乎所有用于压力加工的铝合金锭坯，都采用DC铸造技术制备。

铝合金的锭坯通常都采用立式DC铸造，为提高生产率，均采用多根连铸。但是立式连铸圆铸锭通常的直径都在F100mm以上[周家荣，铝合金熔铸问答[M]，北京，冶金工业出版社，1987，177]，小于这个尺寸的铸锭，铸造起来极其困难，所以大多企业都铸成直径较大的铸锭，挤压后再加工[王原库；李长宝，二次挤压管坯料生产的改进，轻合金加工技术，1987，No.10，11-15]。这样无疑增加了加工工序和加工成本，更为重要的是：对于力学性能要求较高的制品，很难达到性能指标的要求。

采用水平连铸也可以生产直径较小的铸锭，如直径为50-100mm。但是水平连铸的铸造速度低，一次只能生产几根，不可能实现多根（如6根以上）同时生产，同时需要随动锯等机构，因此生产率不高[小田岛康秀；藤井理史；柳本茂，水平连续铸造铝合金杆以及用于制造该杆的方法和设备，中国专利申请号200480014480]。

现有技术的7系铝合金还存在抗拉强度低、屈服强度低、延伸率小的问题。

发明内容

针对现在的7系铝合金存在抗拉强度低、屈服强度低、延伸率小的问题，本发明提供一种铝合金模锻件的制造方法，可较好地解决上述问题。

所述目的是通过如下方案实现的：

一种铝合金模锻件的制造方法，依次按以下步骤进行：

一、按照Al-8.5Zn-2.5Mg-2.2Cu合金模锻件中元素质量百分比Si≤0.12%，Fe≤0. 25%，Cu：2.0-2.6%， Mn≤0.10%，Mg：2.3-3.0%，Cr≤0.05%，Zn：8.0-9.0%，Ti≤0.03%，Zr：0.10-0.20%，Be：0.0002-0.002%，单个杂质≤0.05%，合计杂质≤0.1%，其余为Al，且Fe的质量百分比>Si的质量百分比进行配料，将原材料加入到干燥的熔炼炉中，并加热；

二、加热温度在700℃～750℃的条件下熔炼5～6h，然后按熔炼炉中金属质量的0.5%～0.6%加入覆盖剂，在700℃～750℃的条件下继续熔炼使熔炼炉内的材料在10h～14h的时间内全部熔化，开启搅拌，然后用氩气与氯气的体积比为31～33.5﹕1的Ar-Cl₂混合气体精炼，静置30min，得到铝合金熔液；

三、将铝钛硼晶粒细化剂置于流槽上端，将经步骤二得到的铝合金熔液依次经过30ppi和50ppi的陶瓷过滤片过滤后浇注至结晶器中，浇注的同时将铝钛硼晶粒细化剂以830-860mm/min的速度插入流槽中，使铝钛硼晶粒细化剂中的元素均匀熔入合金熔液中；铝钛硼细化剂与铝合金溶液重量比为1:80—90；

四、在温度为690℃～720℃、水压为0.03～0.10MPa、速度为140～200mm/min的条件下将步骤三所得的合金熔液铸造成铝合金圆铸锭；

五、将步骤四得到的圆铸锭车皮、锯切成锻造坯料；

六、将步骤五得到的铝合金圆铸锭加热到465℃～475℃、保温20h～25h，再空冷；

七、将步骤六得到的铝合金圆铸锭加热至350℃～380℃并保温2h，然后将铝合金圆铸锭放置在模锻机上锻造成模锻件半成品；

八、将步骤七得到的模锻件在温度为465℃～475℃、保温时间为0.5h～1.5h、转移时间＜30s、冷却液的温度为＜35℃的条件下淬火；

九、将步骤八得到的模锻件在温度为125℃～135℃、保温时间为14h～18h条件下时效。

步骤二中所述的覆盖剂是2号熔剂，按质量百分比由50%KCl和50% NaCl混合而成。

步骤四所述铝合金圆铸锭的直径为65—75mm。

步骤五中的锻造坯料规格为φ58～62mm×78～82mm。