一种飞机机身用合金的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于侣基合金领域，具体设及一种飞机机身用合金。
【背景技术】
[0002] 飞机制造业主要相关的概念包括飞行器、航空器、民用航空器等。任何由人制造能 飞离地面在空间进行由人来控制的飞行的物体称为飞行器，在大气层中进行飞行的飞行器 称为航空器。民用航空器，是指除用于执行军事、海关、警察飞行任务外的航空器。21世纪 是飞机制造业和运输业快速发展的世纪，随着我国经济改革的逐步深化，国民经济迈入了 战略发展的第=步，对飞机产品的需求已经进入了快车道，运为发展我国的飞机制造业的 发展创造了极好的机遇。飞机制造业是技术制造业中高新技术最集中的领域，属于先进制 造技术。美国航空周刊情报网预测，2013~2017年的5年间，全球商用飞机和支线飞机的产量 将达到9287架，总价值超过9940亿美元。
[0003] 随着航空航天产业的快速发展，对飞行器重量、性能、能源消耗等要求地不断提 高，对材料也提出了更严格的要求。为降低重量、提高性能，通常采用减小飞行器部件尺寸 的办法，但该方法会导致材料灵敏度降低和疲劳寿命减少。航空工程师们认识到，发展高强 度轻质合金是最有效的减重方法。
[0004] 飞速发展的飞机制造业对制造飞机的原材料提出了更高的要求，而飞机机身所用 的合金材料的质量好坏将直接影响到飞行安全和飞机的使用寿命，如何提高飞机机身所用 的合金质量，是本行业技术人员所面临的一大难题。
[0005] 申请号200680047951.8的中国专利公开了一种用于飞机机身的高初度侣-铜-裡 板材，具有高强度、高初性和高抗腐蚀性，含有:2.1~2.8重量%的加、1.1~1.7重量%的^、0.1 ~0.8重量%的4旨、0.2~0.6重量%的]\%、0.2~0.6重量%的胞Je和Si的含量都小于或等于0.1重 量％，每种不可避免的杂质含量小于或等于0.05重量％，杂质总含量小于或等于0.15重量％， 该合金基本不含错;但是，制备过程复杂，操作参数难W精确控制，所制备的飞机机身硬度 欠佳。
[0006] 申请号201010146337.5的中国专利公开了一种用于飞机机身的蒙皮板，所述蒙皮 板包括与至少一种金属加强元件连接的蒙皮结构，所述蒙皮结构包括与金属加强元件相邻 接的聚合物基、碳纤维增强的蒙皮构件，其中，所述金属加强元件由含有3.5%至7%的Mg 并且优选地还含有至少0.05%至1.5%的Sc的Al-Mg合金制成;但是，该方法制备的飞机 机身蒙皮抵抗磁场、射线的能力较差。
【发明内容】
[0007] 为了克服上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种飞机机身所用的合金材 料，具有优良的抗腐蚀性能，机械强度高，合金中添加了稀上金属，能够消除磁场、射线及复 杂的气候环境对飞机的不良影响，有效地解决了上述问题。
[000引为了解决上述技术问题，本发明采取如下的技术方案： 一种飞机机身用合金，组成元素包括:筑、儘、铁、裡、锡、铜、儀、铭、铜、铺、铺、侣等，其 中，上述元素的重量份组成为:Sc的含量为0.01%~0.08%、Mn的含量为0.06%~1.5%、Ti的含量 为0.03%~0.04%、Li的含量为0.01%~0.04%、Sn的含量为0.05%~0.15%、Cu的含量为0.210/0~ 0.30%、化的含量为9.0%~12.0%、化的含量为0.18%~0.21%、1曰的含量为0.10%~0.20%、化的含 量为0.01%~0.02%、Dy的含量为0.01%~0.02%、Zn的含量为0.31%~0.42%、Y的含量为0.010/0~ 0.03%、化的含量为0.01%~0.03%、化的含量为0.50%~3.0%、H0的含量为0.20%~0.30%、饥的含 量为0.10%~0.50%，其余为Al。
[0009] 进一步的，所述一种飞机机身用合金，灯和Ni的量满足下式：9.2%<Cr + Ni< 12.1%〇
[0010] 进一步的，所述一种飞机机身用合金，化的含量为0.50%~2.0%，Eu的含量为0.01%~ 0.02%，H〇 的含量为 0.25%~0.30%，Pb 的含量为 0.20%~0.50%，Y 的含量为 0.02%~0.03〇/〇。
[0011] 更进一步的，所述一种飞机机身用合金，原料组分最佳重量百分比如下，Sc为 0.04%、]?11为1.0%、1'1为0.03%、^为0.03%、511为0.11%、〇1为0.24%、化为10.0%、化为0.20%、￥ 为 0.027%、1^日为0.16%、化为0.014%、07为0.016%、化为0.29%、611为0.014%、6'为1.5%、211为 0.38%、Pb 为0.20%，其余为Al。
[0012] W下，对本发明中采用的合金的成分组成的限定理由进行说明，成分组成中设及 的％指质量％。
[0013] Sc: 0.01%~0.08%，La: 0.10%~0.20%，化：0.01%~0.02%，Dy: 0.01%~0.02%，Ho: 0.20〇/〇~ 0.30〇/〇，Eu: 0.01〇/〇~0.03〇/〇，化：0.50〇/〇~3.0〇/〇，Y: 0.01〇/〇~0.03〇/〇。La、Tb、Dy、Ho、Eu、化和Y 是稀± 元素，稀±元素加入侣合金中，能够提高合金材料的机械强度和抗腐蚀性，使侣合金烙铸时 增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球 化。还可降低烙体表面张力，增加流动性，有利于诱注成锭，对工艺性能有着明显的影响;使 制备的侣合金具有好的高溫强度和长期抗蠕变性能。本发明将合金中La含量规定为0.10%~ 0.20%，优选为0.03%; Sc为0.01%~0.08%，优选为0.04%;化为0.01%~0.02%，优选为0.014〇/〇; Dy为0.01%~0.02%，优选为0.016%; Ho为0.25%~0.30%，优选为0.29%; Eu为0.01%~0.02%，优 选为0.014%;6'为0.50%~2.0%，优选为1.5%;￥为0.02%~0.03%，优选为0.025%。稀±金属还能 消除磁场、宇宙射线及复杂的气候环境对飞机的不良影响，从何提高了飞机的使用寿命;同 时在承力相同的条件下，明显减轻结构件重量。
[0014] Ti是侣合金中常用的添加元素，铁与侣形成TiAb相，成为结晶时的非自发核屯、， 起细化铸造组织和焊缝组织的作用;还能起到变质剂作用，增加晶核，细化晶粒本发明将Ti 含量规定为0.03%~0.04%，优选为0.03%。化在侣合金中能提高合金的强度和硬度，降低耐蚀 性，能减少合金对模具的烙蚀，提高合金的焊接性能，本发明将材质中Ni含量规定为9.0%~ 12.0%，优选为10.0%。吐可W在侣中形成金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对 合金有一定的强化作用，还能改善合金初性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加泽火 敏感性，使阳极氧化膜呈黄色，本发明将侣合金材质中Cr含量规定为0.18%~0.21%，优选为 0.19%"Mn是一种弱脱氧剂合金中，不但有利于合金的抗蚀性，而且还能使合金的强度提高， 并能降低热裂纹倾向，改善合金的抗腐蚀性能和焊接性能。随着Mn含量增加，合金强度有所 提高，为适应航空条件，本发明将Mn含量规定为0.06%~1.5%，优选为1. l%Xu、Sn、Li、Zn、Pb 在侣合金中能提高流动性，增加热脆性，降低耐蚀性，可W略降低合金强度，但能改善切削 性能，调节得好可W改善合金的脆性，故本发明将侣合金材料中化含量规定为0.10%~ 0.50%，优选为0.20%; Li规定为0.01%~0.04%，优选为0.025%; Sn含量规定为0.50%~0.15%，优 选为0.11%; Cu含量规定为0.21%~0.30%，优选为0.26%; Zn含量规定为0.31%~0.42%，优选为 为 0.38〇/〇。
[0015] 本发明的另一个目的，在于提供采用如上所述的飞机机身用合金的制备方法，审U 备步骤包括： 步骤SOI:将Li、Sn、饥、Al烙融充分； 步骤S02:将化添加至步骤SOl的烙融金属液液面下，不与空气接触，待充分烙融后，揽 拌保溫20分钟~30分钟，使用冷却液快速冷却至室溫，得到合金粗胚； 步骤503:将5。、]?11、1'1、〇1、化、化、￥、1^曰、化、〇7、化、611、化^150°(：/111111~200°(：/111111的加 热速度加热至1900°C~1950°C，抽真空后加入合金粗胚，使各组分烙融充分后，Wl50°C/min ~200°C/min的降溫速率冷却至室溫，得到合金材料； 步骤S04:在480°C~505 °C之间的溫度均化所述合金材料； 步骤S05:控制拉伸所述板材至永久变形3%~6%; 步骤S06:对所述合金材料进行回火。
[0016] 进一步的，所述飞机机身用合金的制备方法，在步骤SOl中，所述^、511古13、41烙融 条件为：Wl50°C/min~200°C/min的加热速度加热至660°C~70(rC，烙融20分钟~30分钟。
[0017] 进一步的，所述飞机机身用合金的制备方法，在步骤S02中，所述快速冷却的条件 是Wl50°C/min~200°C/min的降溫速率降溫。
[0018] 进一步的，所述飞机机身用合金的制备方法，在步骤S04中，所述均化的时间为20 小时~30小时。
[0019] 进一步的，所述飞机机身用合金的制备方法，在步骤S06中，所述回火的方式是:在 440°C~470°C加热5小时~30小时。
[0020] 本发明的优点是： 本发明所提供的合金不但具有很好的机械强度，并且大幅度地提高了侣合金的抗腐蚀 性。Ti、Ni、Cr、Mn能够提高合金的硬度及抗腐蚀性，Cu、Sn、Li、Zn、饥对材料的初性进行加 强，同时不破坏材料原有的硬度，La、化、Dy、化、Eu、化和Y是稀±元素，加入到材料中能够 进一步地加强侣合金材料的抗腐蚀性，增加材料的受压及抗冲击性能，材料初步成型后在 480°C~505 °C之间均化20小时~30小时，能够促进合金中低烙点可溶解共晶相完全或接近完 全溶解，减少第二相的体积百分数，使合金铸锭化学成分分布趋于均匀，组织达到或接近平 衡状态，提高合金元素在基体中的固溶