一种提高ZL114A铝合金机械性能的工艺方法与流程

文档序号:11060097阅读:4016来源:国知局

本发明涉及铝合金熔模铸造的技术领域,特别是涉及真空熔铸铝合金熔模铸造的技术领域,涉及一种提高ZL114A铝合金机械性能的工艺方法。



背景技术:

航空标准中的ZL114A铝合金,属高强度铸造铝合金,在航空型号标准中,ZL114A铝合金相当于A357.0,其T6状态下Rm≥320Mpa,RP0.2≥250MPa,A%≥5.0%,该标准要求数据较高,铸件热处理后不容易达到标准要求,尤其RP0.2和A%测试结果和标准差距较大,直接影响到铸件的交付和航空武器装备的交付使用。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是:解决真空熔炼浇注条件下ZL114A铝合金铸件,其机械性能满足航空型号标准。

本发明的技术方案是:经生产ZL116的经验数据对比,Si含量适当降低时,延伸率有所增加,而合金中Be含量适当提高时,合金的强度明显增加。故在满足技术标准的前提下,采取降低合金成分中的Si含量,适当增加合金中杂质元素Be的含量,有助于得到合理的合金组织,为后续的热处理做好组织准备。同时,在固溶处理时,适当提高固溶温度,延长固溶时间,获得基体组织中过饱和固溶体,在时效处理中过饱和固溶体中的原子扩散而发生沉淀,形成不同状态沉 淀相,使合金得到强化。

为验证此观点,将ZL114A合金在其它生产参数相同,合金成分中Si、Be含量进行调整;固溶温度提高,固溶时间延长,进行正交对比试验。经试验,将合金中Si含量控制在6.5~6.8%,Be含量控制在0.035~0.065%范围内,固溶温度定为545℃,固溶时间延长到14h以上,均可得到满足标准要求的机械性能。具体实现步骤如下所示:

步骤1、在炉体内的浇注区域放入预热后的壳体铸件模壳;

步骤2、在熔炼坩埚内加入ZL114A及ZL116合金锭和纯铝,保证金属液成分Si:6.5~6.8%,Be:0.035~0.065%;

步骤3、闭合炉盖,开启真空泵对炉体内部抽真空至真空度为80Pa以下时通电升温,待合金锭等全部熔化后,测温至620-625℃,浇注壳体铸件模壳;

步骤4、浇注完成后,5s内破真空,开启炉盖并取出浇注后的壳体模壳;

步骤5、最后清壳并在545℃、14h以上固溶,160℃、7.5h以上时效处理,完成壳体的制备。

本发明的有益效果是:通过采用真空熔炼加真空浇注并控制合金中化学成分浇注ZL114A铝合金铸件,采用545℃×14h固溶处理制度,得到满足标准要求的机械性能,且经过多批次验证机械性能稳定,满足了航空武器装备对高强度铝合金铸件需求,为生产高强度ZL114A铝合金铸件的制备提供了一个新的选择途径。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行进一步的详细说明:

某装备使用的ZL114A(也即型号标准中的A357.0)铝合金壳体铸件,需要满足T6状态下Rm≥320MPa,RP0.2≥250MPa,A%≥5.0%要求,故此采用了本发明的真空熔炼加真空浇注熔模铸造,并在铸造过程,将合金成分中Si含量调整6.7%,用ZL116增加合金中Be含量到0.062%浇注成铸件和试样,并在545℃×14h固溶,160℃×7.5h时效。即:首先在炉体内的浇注区域放入预热后的壳体铸件模壳(模组上附带机性试样模壳),在熔炼坩埚内加入A357.0及ZL116合金锭和纯铝等(合金配料成分Si:6.7%,Be:0.060%),然后闭合炉盖并开启真空泵对炉体内部抽真空至真空度为80Pa时通电升温,待合金锭等全部熔化后,测温至620+5℃,浇注壳体铸件模壳;浇注完成后5s内破真空,开启炉盖并取出浇注后的壳体模壳;最后清壳并在545℃×14h固溶,160℃×7.5h时效,完成壳体的制备。在经上述工艺制备的A357.0合金铸件连续4批,进行拉力试验和成分检测。

试验结果验证:连续四批拉力实验结果和化学成分均满足A357.0合金标准要求,满足了航空武器装备的发展对高强度铝合金铸件的使用要求,为获得高强度A357.0铝合金铸件的制备提供了一个新的选择途径。

检测结果如下:

注:标准热处理制度:(535~545)℃×(8~20)h固溶,(150~170)℃×(6~10)h时效。

实际热处理制度:545℃×14h固溶,160℃×7.5h时效。

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