[发明专利]一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法

说明书

一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法，它涉及一种铝合金铸锭材料及其制造方法，本发明是要解决现有方法制造的铝合金扁铸锭因表面裂纹缺陷和探伤通过率低而导致铸锭成品率低的问题。航空用铝合金扁铸锭是由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr％、Ni、Zn、Zr、Ti和余量的高纯铝作为熔炼原料而制成。方法：一、称取熔炼原料；二、熔炼原料按顺序进行熔炼；三、合金熔体放入电阻反射炉中进行铸造得到铝合金扁铸锭。本发明采用现有熔铸工艺并结合原料的科学配比及生产过程中的精细操作降低铸锭裂纹缺陷的产生，并得到较为纯净的熔体，使铸锭的成品率达到86％。本发明应用于铝合金扁铸锭制造领域。

技术领域

本发明涉及一种航空用铝合金扁铸锭及其制造方法。

背景技术

该产品属Al-Zn-Mg-Cu系的超硬铝，具有很高的强度，良好的断裂韧性、抗应力腐蚀和抗剥落性，良好的淬火敏感性、抗压应力等优点，其厚板被广泛应用于机翼上蒙皮部件。但该合金因化学成分、相组成复杂,在铸造时表现出极大的裂纹倾向，熔铸工艺参数范围极为狭窄，铸造过程中经常出现裂纹废品，熔体纯净度控制较困难，探伤通过率也比较低，其铸锭成品率仅为60％，所以通过对该合金成分和工艺参数的控制，从而降低扁铸锭裂纹倾向性，解决铸锭表面裂纹缺陷和提高熔体纯净度，以提高铸锭成品率。

发明内容

本发明是要解决现有方法制造的铝合金扁铸锭因表面裂纹缺陷和探伤通过率低而导致铸锭成品率低的问题，提供了一种航空用铝合金扁铸锭锭及其制造方法。

本发明航空用铝合金扁铸锭是由按质量百分比Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu为1.9％～2.5％、Mn＜0.10％、Mg为2.0％～2.7％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn为5.9％～6.9％、Zr为0.08％～0.15％、Ti＜0.06％和余量的高纯铝锭为熔炼原料制造而成。

本发明航空用铝合金扁铸锭的制造方法按下列步骤实现：

一、按质量百分比Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu为1.9％～2.5％、Mn＜0.10％、Mg为2.0％～2.7％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn为5.9％～6.9％、Zr为0.08％～0.15％、Ti＜0.06％和余量的高纯铝锭的配比，称取高纯铝锭、金属Cu、金属Mg、金属Zn和Al-5Zr中间合金作为熔炼原料；

二、将步骤一称取的熔炼原料加入到电阻反射炉中进行熔化，熔炼原料的加入顺序为：先加入高纯铝锭，再加入金属Cu和金属Zn，然后加Al-5Zr中间合金，待熔体温度为700～720℃时再加入金属Mg，然后在720～760℃的条件下搅拌10～15min，取样分析化学成分，合格后，覆盖上熔剂后得到合金熔体；

三、将步骤二得到的合金熔体在720～760℃的温度下导入电阻反射炉的静置炉，通入氩氯混合气体精炼15min后静置10～30min，得到精炼后合金熔体，将精炼后合金熔体先流入在线除气装置，再流入过滤装置，然后通过流盘在铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造温度为700～715℃、铸造冷却水压为0.01～0.05MPa和在线播种Al-5Ti-B丝的条件下的熔体注入结晶器中，进行半连续铸造得到航空用铝合金扁铸锭；其中所述的高纯铝锭的纯度为99.996％。

原料配比得到的航空用铝合金扁铸锭中，Mg和Zn的含量较高。Zn为5.9％～6.9％，Mg为2.0％～2.7％，Zn/Mg比接近3。Zn、Mg和Cu对热处理效果的影响是不同的。增加Zn和Mg的浓度能同时提高淬火和时效效应，在合金中主要形成强化相MgZn₂。MgZn₂相在合金中的溶解度随温度的降低而急剧下降，具有很强的时效硬化能力。在固溶限范围内，提高Zn、Mg的含量可以大大提高强度，但会导致合金的韧性和抗应力腐蚀性能降低。在其溶解度范围内向含有Zn和Mg的合金中加入2％～3％的Cu，能同时提高强度、相对延伸率、塑性、耐蚀性和重复加载抗力。在超高强铝合金中保持较高的Zn/Mg比是得到良好性能的基础，Cu主要通过固溶方式强化合金性能。