直升机用AL‑Zn‑Mg‑Cu铝合金圆盘模锻件的制造方法与流程

本发明涉及一种AL-Zn-Mg-Cu系热处理强化新型铝合金模锻件的制造方法。

背景技术：

武器装备的轻量化是一种发展趋势，随着铝合金发展的越来越成熟，铝合金代替钢铁减重的需求也越来越多。由于某机型，为此，针对该结构件的需求，研制了一种AL-Zn-Mg-Cu系热处理强化新型铝合金模锻件，来代替原钢铁件，来实现飞机减重的目的。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决对飞机进行减重的技术问题，提供了一种直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的制造方法。

直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的制造方法如下：

一、铸造铝合金铸锭：

铸造铝合金铸锭，铸锭规格为260mm×260mm×410mm，铝合金铸锭中元素的质量百分含量为：Si为≤0.1％，Fe为≤0.12％，Cu为0.5％～1.0％，Mn为≤0.2～0.4％，Mg为2.0％～3.0％，Cr为0.20％，Zn为10.5％～12.5％，Zr为0.08％～0.30％，Sc为0.20％～0.50％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.10％，其余为Al；其中铝合金铸锭进行双级过滤、双级除气并进行铸造；

二、将步骤一得到的铸造铝合金铸锭放置在退火炉中，在380℃～415℃的温度下保温8h～12h进行第一级均匀化退火，然后在445℃～465℃的温度下保温15h～20h进行第二级均匀化退火，出炉空冷，得到毛坯；

三、将步骤二得到的毛坯加热至温度为420℃～450℃，保温6～8小时，然后进行自由锻造，控制自由锻造时平砧温度为350℃～420℃，采用3000吨水压机，进行锻造，得到直径为480mm的圆饼；

四、将步骤三得到的直径为480mm的圆饼在5000吨立式模锻水压机上进行模锻成型两次，每模压成型一次并进行一次蚀洗切边，得到模锻件；

五、将步骤四得到的模锻件进行蚀洗、修伤、切边，切后毛边的残留量小于或等于2mm；

六、将步骤五修伤后的模锻件进行热处理，控制淬火温度为460℃～470℃，保温时间为120～180min，淬火时的用水温度是60℃～80℃，一级时效的温度为107℃，保温6～8小时；二级时效的温度为145℃，保温10～14小时，即得直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件。

步骤四中进行模锻成型两次，圆饼第一次模锻成型的欠压量为15mm，第二次模锻成型的欠压量为5mm。

步骤五中所述蚀洗的过程如下：

将模锻件在温度为60℃，质量浓度为15％的NaOH的碱槽液中蚀洗脱脂15分钟，再在室温、质量浓度为20％～40％的HNO3的酸槽中中和洗白5分钟。

将本发明制造的直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件进行纵向拉力、高倍组织、低倍组织、断口组织、硬度、应力腐蚀、电导率的检测。检测所得数值满足：纵向：Rm＞810MPa；Rp0.2＞680MPa；A＞5％；HBS。

附图说明

图1是实验一中所得直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的结构示意图；

图2是实验一中制备直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的锻压流程工艺图；

图3是实验一中制备直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的锻压流程工艺图；

图4是实验一中制备直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的锻压流程工艺图；

图5是实验一中制备直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的锻压流程工艺图；。

具体实施方式

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

具体实施方式一：本实施方式直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的制造方法如下：

一、铸造铝合金铸锭：

铸造铝合金铸锭，铸锭规格为260mm×260mm×410mm，铝合金铸锭中元素的质量百分含量为：Si为≤0.1％，Fe为≤0.12％，Cu为0.5％～1.0％，Mn为≤0.2～0.4％，Mg为2.0％～3.0％，Cr为0.20％，Zn为10.5％～12.5％，Zr为0.08％～0.30％，Sc为0.20％～0.50％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.10％，其余为Al；其中铝合金铸锭进行双级过滤、双级除气并进行铸造；

二、将步骤一得到的铸造铝合金铸锭放置在退火炉中，在380℃～415℃的温度下保温8h～12h进行第一级均匀化退火，然后在445℃～465℃的温度下保温15h～20h进行第二级均匀化退火，出炉空冷，得到毛坯；

三、将步骤二得到的毛坯加热至温度为420℃～450℃，保温6～8小时，然后进行自由锻造，控制自由锻造时平砧温度为350℃～420℃，采用3000吨水压机，进行锻造，得到直径为480mm的圆饼；

四、将步骤三得到的直径为480mm的圆饼在5000吨立式模锻水压机上进行模锻成型两次，每模压成型一次并进行一次蚀洗切边，得到模锻件；

五、将步骤四得到的模锻件进行蚀洗、修伤、切边，切后毛边的残留量小于或等于2mm；

六、将步骤五修伤后的模锻件进行热处理，控制淬火温度为460℃～470℃，保温时间为120～180min，淬火时的用水温度是60℃～80℃，一级时效的温度为107℃，保温6～8小时；二级时效的温度为145℃，保温10～14小时，即得直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件。

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二中在390℃～405℃的温度下保温9h～11h进行第一级均匀化退火，然后在450℃～460℃的温度下保温16h～19h进行第二级均匀化退火。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之一不同的是步骤二中在400℃的温度下保温10h进行第一级均匀化退火，然后在455℃的温度下保温18h进行第二级均匀化退火。其它与具体实施方式一或二之一相同。

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中将步骤二得到的毛坯加热至温度为440℃，保温7小时。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三中自由锻造时平砧温度为360℃～400℃。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三中自由锻造时平砧温度为380℃。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四中进行模锻成型两次，圆饼第一次模锻成型的欠压量为15mm，第二次模锻成型的欠压量为5mm。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五中所述蚀洗的过程如下：

将模锻件在温度为60℃，质量浓度为15％的NaOH的碱槽液中蚀洗脱脂15分钟，再在室温、质量浓度为20％～40％的HNO3的酸槽中中和洗白5分钟。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六中控制淬火温度为462℃～468℃，保温时间为130～170min，淬火时的用水温度是62℃～78℃，一级时效的温度为107℃，保温6.5～7.5小时；二级时效的温度为145℃，保温11～13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六中控制淬火温度为465℃，保温时间为140min，淬火时的用水温度是70℃，一级时效的温度为107℃，保温7小时；二级时效的温度为145℃，保温12小时。其它与具体实施方式一至九之一相同。

采用下属实验验证本发明效果：

实验一：

结合图1直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件的制造方法如下：

一、铸造铝合金铸锭：

铸造铝合金铸锭，铸锭规格为260mm×260mm×410mm，铝合金铸锭中元素的质量百分含量为：Si为≤0.1％，Fe为≤0.12％，Cu为0.5％～1.0％，Mn为≤0.2～0.4％，Mg为2.0％～3.0％，Cr为0.20％，Zn为10.5％～12.5％，Zr为0.08％～0.30％，Sc为0.20％～0.50％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.10％，其余为Al；其中铝合金铸锭进行双级过滤、双级除气并进行铸造；

二、将步骤一得到的铸造铝合金铸锭放置在退火炉中，在380℃～415℃的温度下保温8h～12h进行第一级均匀化退火，然后在445℃～465℃的温度下保温15h～20h进行第二级均匀化退火，出炉空冷，得到毛坯；

三、将步骤二得到的毛坯加热至温度为420℃～450℃，保温6～8小时，然后进行自由锻造，控制自由锻造时平砧温度为350℃～420℃，采用3000吨水压机，按照图2、图3、图5的次序或者图2、图4、图5的次序进行锻造，得到直径为480mm的圆饼；

四、将步骤三得到的直径为480mm的圆饼在5000吨立式模锻水压机上进行模锻成型两次，每模压成型一次并进行一次蚀洗切边，得到模锻件；

五、将步骤四得到的模锻件进行蚀洗、修伤、切边，切后毛边的残留量小于或等于2mm；

六、将步骤五修伤后的模锻件进行热处理，控制淬火温度为460℃～470℃，保温时间为120～180min，淬火时的用水温度是60℃～80℃，一级时效的温度为107℃，保温6～8小时；二级时效的温度为145℃，保温10～14小时，即得直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件。

将直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件进行纵向拉力、高倍组织、低倍组织、断口组织、硬度、应力腐蚀、电导率的检测。检测所得数值满足：纵向：Rm＞810MPa；Rp0.2＞680MPa；A＞5％；HBS。

将合格的直升机用AL-Zn-Mg-Cu铝合金圆盘模锻件逐渐进行100％超声波接触法检测，探伤合格后的模锻件进行成品包装。即完成用AL-Zn-Mg-Cu系热处理强化新型铝合金模锻件的制造。