一种飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件的制备方法与流程

本发明涉及铝合金模锻件制备领域。

背景技术：

航空、航天等高技术领域的发展要求铝合金具有更高的强度、韧性、耐蚀性、抗疲劳性等综合性能。航空发动机是飞机的心脏，其重要不言而喻，该模锻件采用2d70铝合金制造，该模锻件就是专为某型航空发动机研制的新材料模锻件，由于发动机工作环境的特殊，因而要求改模锻件必须高温耐热且综合性能良好。模锻件在生产过程中由于没有良好的工艺操作，导致模锻件低倍组织出现严重的涡流，穿流缺陷，导致模锻件在高速运转过程中断裂的概率大大增加，严重影响飞机安全。

技术实现要素：

本发明要解决现有模锻件的低倍组织出现严重的涡流、穿流缺陷，导致模锻件在高速运转过程中断裂的概率大大增加，严重影响飞机安全的技术问题，而提供一种飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件的制备方法。

一种飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件的制备方法，是按下列步骤进行的：

一、铸造2d70铝合金铸锭；其中2d70铝合金铸锭的直径为420mm，氢含量＜1.2ml/g；

二、将步骤一制备的铸锭进行清洗顶针孔，然后进行加热挤压，得到铝合金棒材毛坯；

三、在自由锻造水压机上，采用打弯机将步骤二制备的铝合金棒材毛坯进行打弯，然后进行加热锻造，得到l铝合金毛坯；

四、在万吨水压机上，采用大平砧将步骤三制备的l铝合金毛坯进行压扁；

五、将步骤四处理的压扁l铝合金毛坯放入模具中进行加热预压成型处理，得到预压锻件；

六、将步骤五制备的预压锻件进行蚀洗处理；

七、将步骤五所述的模具上下模倒换，在水压机上将步骤六处理后的预压锻件进行二次模压成型，得到成型的模锻件；

八、将步骤七得到的模锻件进行蚀洗处理；

九、将步骤八处理后的模锻件进行热处理，进行性能审核；

十、将步骤九审核合格的模锻件进行超声波探伤，得到所述飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件。

本发明的有益效果是：本发明生产的模锻件力学性能为：纵向抗拉强度大于500兆帕，屈服强度大于425兆帕、延伸率大于10％，电导率大于23.2ms/m，横向方向上抗拉强度大于470兆帕，屈服强度大于385兆帕、延伸率大于7％，电导率大于23.2ms/m。通过合理的生产锻造工艺，得到性能高，韧性高，电导率合格，低倍组织没有出现任何组织缺陷，承载能力高的模锻件。

本发明用于制备飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件。

附图说明

图1为实施例一采用的模具的结构示意图；

图2为实施例一制备的飞机机翼用高强高韧的铝合金模锻件的低倍组织穿流图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式一种飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件的制备方法，是按下列步骤进行的：

一、铸造2d70铝合金铸锭；

二、将步骤一制备的铸锭进行清洗顶针孔，然后进行加热挤压，得到铝合金棒材毛坯；

三、在自由锻造水压机上，采用打弯机将步骤二制备的铝合金棒材毛坯进行打弯，然后进行加热锻造，得到l铝合金毛坯；

四、在万吨水压机上，采用大平砧将步骤三制备的l铝合金毛坯进行压扁；

五、将步骤四处理的压扁l铝合金毛坯放入模具中进行加热预压成型处理，得到预压锻件；

六、将步骤五制备的预压锻件进行蚀洗处理；

七、将步骤五所述的模具上下模倒换，在水压机上将步骤六处理后的预压锻件进行二次模压成型，得到成型的模锻件；

八、将步骤七得到的模锻件进行蚀洗处理；

九、将步骤八处理后的模锻件进行热处理，进行性能审核；

十、将步骤九审核合格的模锻件进行超声波探伤，得到所述飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中2d70铝合金铸锭的直径为420mm，氢含量＜1.2ml/g。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中加热挤压时，铸锭到温后保温5小时，控制压筒温度420℃～450℃，挤压速度为1.5米/s，铝合金棒材毛坯尺寸为φ110mm～φ120mm，长度为1700mm。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三锻造时，铝合金棒材毛坯的加热温度为430℃～460℃，控制开锻温度为420℃～460℃，终锻温度为400℃～420℃。其它与具体实施方式一至三之一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤四中压扁时模具温度为400℃～420℃，l铝合金毛坯开锻温度为400℃～440℃，终锻温度为390℃～410℃，l铝合金毛坯压扁厚度为30mm～40mm。其它与具体实施方式一至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤五中模具的温度为400℃～450℃，l铝合金毛坯开锻温度为430℃～450℃，终锻温度为420℃～430℃，l铝合金毛坯总加热保温时间在4h～12h，预压的欠压量为10～12mm。其它与具体实施方式一至五之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤六中所述的蚀洗处理时，先在温度为70℃～80℃，质量浓度为17％的naoh碱槽液中蚀洗脱脂15～20分钟，然后洗净碱液，再在质量浓度为30％～40％的hno3酸槽中中和洗白5分钟，洗净酸液，最后在水温为60℃的热水槽中冲洗锻件。其它与具体实施方式一至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤七中上模和下模内采用沙锭油及锻造成型脱模剂作为润滑剂，控制模具的温度为400℃～450℃，予压锻件开锻温度为430℃～450℃，终锻温度为410℃～430℃，予压锻件总加热保温时间为8h～12h；两次模压成型，第一次的欠压量为7～9mm，第二次的欠压量为0～3mm。其它与具体实施方式一至七之一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：步骤九中热处理时，淬火的保温时间为90～120分钟，淬火所用水的温度是40℃～50℃；淬火后的模锻件在100t矫直机进行预矫，翘曲量小于1.1mm；时效温度为190～198℃，保温12小时。其它与具体实施方式一至八之一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同的是：步骤十一所述超声波探伤采用水浸探伤，水温为35℃～45℃。其它与具体实施方式一至九之一相同。

采用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例一：

本实施例一种飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件的制备方法，按下列步骤进行的：

一、铸造2d70铝合金铸锭；其中2d70铝合金铸锭的直径为420mm，氢含量＜1.2ml/g；

二、将步骤一制备的铸锭进行清洗顶针孔，然后进行加热挤压，得到铝合金棒材毛坯；加热挤压时，铸锭到温后保温5小时，控制压筒温度420℃，挤压速度为1.5米/s，铝合金棒材毛坯尺寸为φ120mm，长度为1700mm；

三、在自由锻造水压机上，采用打弯机将步骤二制备的铝合金棒材毛坯进行打弯，然后进行加热锻造，得到l铝合金毛坯；锻造时，铝合金棒材毛坯的加热温度为460℃，控制开锻温度为430℃，终锻温度为400℃；

四、在万吨水压机上，采用大平砧将步骤三制备的l铝合金毛坯进行压扁；压扁时模具温度为420℃，l铝合金毛坯开锻温度为440℃，终锻温度为400℃，l铝合金毛坯压扁厚度为30mm；

五、将步骤四处理的压扁l铝合金毛坯放入模具中进行加热预压成型处理，得到预压锻件；其中模具的温度为430℃，l铝合金毛坯开锻温度为450℃，终锻温度为420℃，l铝合金毛坯总加热保温时间在10h，预压的欠压量为10mm；

六、将步骤五制备的预压锻件进行蚀洗处理；所述的蚀洗处理时，先在温度为70℃℃，质量浓度为17％的naoh碱槽液中蚀洗脱脂20分钟，然后洗净碱液，再在质量浓度为40％的hno3酸槽中中和洗白5分钟，洗净酸液，最后在水温为60℃的热水槽中冲洗锻件；

七、将步骤五所述的模具上下模倒换，在水压机上将步骤六处理后的预压锻件进行二次模压成型，得到成型的模锻件；其中，上模和下模内采用沙锭油及锻造成型脱模剂作为润滑剂，控制模具的温度为420℃，预压锻件开锻温度为450℃，终锻温度为430℃，预压锻件总加热保温时间为10h；两次模压成型，第一次的欠压量为9mm，第二次的欠压量为3mm；

八、将步骤七得到的模锻件进行蚀洗处理；

九、将步骤八处理后的模锻件进行热处理，进行性能审核；热处理的淬火温度为535℃，淬火的保温时间为120分钟，淬火所用水的温度是50℃；淬火后的模锻件在100t矫直机进行预矫，翘曲量小于1.1mm；时效温度为198℃，保温12小时；

十、将步骤九审核合格的模锻件进行超声波探伤，得到所述飞机机翼用高强高韧铝合金模锻件；所述超声波探伤采用水浸探伤，水温为40℃。

图1为实施例一采用的模具的结构示意图；

图2为实施例一制备的飞机机翼用高强高韧的铝合金模锻件的低倍组织穿流图。

本实施例生产的模锻件力学性能为：纵向抗拉强度大于500兆帕，屈服强度大于425兆帕、延伸率大于10％，电导率大于23.2ms/m，横向方向上抗拉强度大于470兆帕，屈服强度大于385兆帕、延伸率大于7％，电导率大于23.2ms/m。通过合理的生产锻造工艺，得到性能高，韧性高，电导率合格，低倍组织没有出现任何组织缺陷，承载能力高的模锻件。