本发明涉及一种潜水器用高压壳体铝合金模锻件的制备方法。
背景技术：
随着我国航海事业的发展，对潜水艇的性能要求越来越高，潜水艇中的壳体锻件是主要受力构件，要求壳体具有高耐应力腐蚀，高强度及断裂韧性，要求纵向抗拉强度≥535mpa,屈服强度≥450mpa,延伸率≥10％，研究出一种具有结构强度大、耐应力腐蚀性能好、断裂韧性好的模锻件，满足航海发展的需要，提高潜水器壳体的使用寿命，可以使我国逐渐掌握同类技术，为降低潜水器的制造成本奠定基础。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决潜水器用高压壳体模锻件耐应力腐蚀性能，强度及断裂韧性差的问题，提供了潜水器用高压壳体铝合金模锻件的制备方法。
本发明潜水器用高压壳体铝合金模锻件的制备方法按照以下步骤进行：
一、铝合金铸锭的加热：
将ф350mm×600mm的圆形铝合金铸锭上的顶针孔进行清理，铸锭的加热温度为420℃～450℃，保温4～8小时，炉内降温至380℃～400℃后进行出炉锻造；
二、锻造模锻成型用毛坯
步骤一的铸锭出炉时进行开锻测温，铸锭开锻温度为380℃～400℃，终锻温度为370℃～390℃；将步骤一加热后的铝合金铸锭经过两次锻造拔长，滚圆锻至ф290的圆棒，沿轴线方向均匀切开，得到毛坯；
三、将毛坯加热至温度为400℃～450℃，然后在模具温度为380℃～420℃、10000吨立式模压机开锻温度为400℃～450℃的条件下，进行三次润滑模压成型，得到锻件；
四、将锻件在温度为50℃～70℃、质量浓度为20％～30％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂5～20分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为20％～40％hno3的酸槽中中和洗白3～8分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为50～80℃的热水槽中冲洗；
五、将经过步骤四处理的锻件在温度为455℃～470℃的条件下，淬火保温90～180分钟，淬火所用水的温度为50℃～70℃，锻件出炉时淬火转移时间为5～15秒，淬火料筐在水中升降15～20次，然后在水中停留10～20分钟，再转移至时效炉中，加热至单级时效金属的温度为130℃～140℃，然后保温12～18小时；时效炉中加热和保温的时间为18～20小时，得到模锻件；
六、将步骤五得到的模锻件在温度为50℃～70℃、质量浓度为10％～20％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂20～30分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为20％～40％hno3的酸槽中中和洗白3～8分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为50～80℃的热水槽中冲洗；然后采用超声脉冲反射检测进行探伤，合格即得到潜水器用高压壳体铝合金模锻件。
本发明制造的潜水器用高压壳体铝合金模锻件不仅满足标准要求，纵向抗拉强度可达552-556mpa,屈服强度为480mpa,延伸率为12-14％，35℃的条件下，在质量浓度为3.5％的nacl溶液中腐蚀20d，应力腐蚀无断裂，其他满足gjb2351标准，满足了航海发展的需要，提高了潜水器壳体的使用寿命使用寿命，满足潜水器用高压壳体模锻件制造要求。
附图说明
图1为实施例1步骤三制备的毛坯的示意图；
图2为实施例1制备的潜水器用高压壳体铝合金模锻件示意图
图3为实施例1制备的潜水器用高压壳体铝合金模锻件的低倍图。
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：本实施方式潜水器用高压壳体铝合金模锻件的制备方法按照以下步骤进行：
一、铝合金铸锭的加热：
将ф350mm×600mm的圆形铝合金铸锭上的顶针孔进行清理，铸锭的加热温度为420℃～450℃，保温4～8小时，炉内降温至380℃～400℃后进行出炉锻造；
三、锻造模锻成型用毛坯
步骤一的铸锭出炉时进行开锻测温，铸锭开锻温度为380℃～400℃，终锻温度为370℃～390℃；将步骤一加热后的铝合金铸锭经过两次锻造拔长，滚圆锻至ф290的圆棒，沿轴线方向均匀切开，得到毛坯；
三、将毛坯加热至温度为400℃～450℃，然后在平砧锻造温度为380℃～420℃、10000吨立式模压机开锻温度为400℃～450℃的条件下，进行三次润滑模压成型，得到锻件；
四、将锻件在温度为50℃～70℃、质量浓度为20％～30％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂5～20分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为20％～40％hno3的酸槽中中和洗白3～8分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为50～80℃的热水槽中冲洗；
五、将经过步骤四处理的锻件在温度为455℃～470℃的条件下，淬火保温90～180分钟，淬火所用水的温度为50℃～70℃，锻件出炉时淬火转移时间为5～15秒，淬火料筐在水中升降15～20次，然后在水中停留10～20分钟，再转移至时效炉中，加热至单级时效金属的温度为130℃～140℃，然后保温12～18小时；时效炉中加热和保温的时间为18～20小时，得到模锻件；
六、将步骤五得到的模锻件在温度为50℃～70℃、质量浓度为10％～20％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂20～30分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为20％～40％hno3的酸槽中中和洗白3～8分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为50～80℃的热水槽中冲洗；然后采用超声脉冲反射检测进行探伤，合格即得到潜水器用高压壳体铝合金模锻件。
本实施方式制造的潜水器用高压壳体铝合金模锻件不仅满足标准要求，纵向抗拉强度可达552-556mpa,屈服强度为480mpa,延伸率为12-14％，35℃的条件下，在质量浓度为3.5％的nacl溶液中腐蚀20d，应力腐蚀无断裂，其他满足gjb2351标准，满足了航海发展的需要，提高了潜水器壳体的使用寿命使用寿命，满足潜水器用高压壳体模锻件制造要求。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述铝合金铸锭中元素的质量百分含量为：
si为≤0.5％，fe为≤0.5％，cu为1.2％～2.0％，mn为0.15％～0.30％，mg为2.0％～3.0％，zr为0.16％～0.30％，zn为5.1～6.1％，ti为≤0.10％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.10％，其余为al；
铝合金铸锭进行双级过滤、双级除气，液态氢含量≤0.18ml/100g。其他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：步骤一中将铝合金铸锭加热至温度为430℃～445℃，并保温4.5小时。其他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：步骤二中锻造毛坯的模具为常温。其他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：步骤三进行三次润滑模压成型的方法为：模压前采用压缩空气清除模具模膛内的赃物，然后安装上下模，采用沙锭油掺杂石墨作为润滑剂，锻件出炉时每横排料盘的第一件和最后一件的开锻温度和终锻温度均为380℃～400℃，将锻件用天车吊到上料架上，按顺序推入模膛，镦压毛坯，锻造在10000吨水压机进行，锻件进行三次模锻成型，终压时进行两次润滑上压，然后抬车放气后再润滑上压，模具温度为380℃～410℃。其他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：步骤四中在温度为60℃、质量浓度为25％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂20分钟。其他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：步骤四和步骤六中在室温、质量浓度为30％hno3的酸槽中中和洗白5分钟。其他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在温度为459℃～465℃的条件下，淬火保温90分钟，锻件出炉时淬火转移时间为10秒，且淬火料筐在水中升降15次，然后在水中停留15分钟。其他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：步骤六中在温度为60℃、质量浓度为15％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂30分钟。其他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：步骤四中铸锭开锻温度为390℃，终锻温度为380℃。其他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：潜水器用高压壳体铝合金模锻件的制备方法按照以下步骤进行：
一、铝合金铸锭的加热：
将ф350mm×600mm的圆形铝合金铸锭上的顶针孔进行清理，铸锭的加热温度为440℃，保温4.5小时，炉内降温至390℃后进行出炉锻造；
二、锻造模锻成型用毛坯
步骤一的铸锭出炉时进行开锻测温，铸锭开锻温度为390℃，终锻温度为380℃；将步骤一加热后的铝合金铸锭经过两次锻造拔长，滚圆锻至ф290的圆棒，沿轴线方向均匀切开，得到毛坯(如图1所示)；
三、将毛坯加热至温度为440℃，然后在模具温度为400℃、10000吨立式模压机开锻温度为400℃～450℃的条件下，进行三次润滑模压成型，得到锻件；具体方法为：模压前采用压缩空气清除模具模膛内的赃物，然后安装上下模，采用沙锭油掺杂石墨作为润滑剂，锻件出炉时每横排料盘的第一件和最后一件的开锻温度和终锻温度均为380℃～400℃，将锻件用天车吊到上料架上，按顺序推入模膛，镦压毛坯，锻造在10000吨水压机进行，锻件进行三次模锻成型，终压时进行两次润滑上压，然后抬车放气后再润滑上压。
四、将锻件在温度为60℃、质量浓度为25％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂20分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为30％hno3的酸槽中中和洗白5分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为70℃的热水槽中冲洗；
五、将经过步骤四处理的锻件在温度为459℃～465℃的条件下，淬火保温90分钟，淬火所用水的温度为60℃，锻件出炉时淬火转移时间为10秒，淬火料筐在水中升降15次，然后在水中停留15分钟，再转移至时效炉中，加热至单级时效金属的温度为135℃，然后保温18小时；时效炉中加热和保温的时间为18～20小时，得到模锻件；
六、将步骤五得到的模锻件在温度为60℃、质量浓度为15％的naoh的碱槽液中蚀洗脱脂30分钟，然后在室温的冷水槽中洗净碱液，再在室温、质量浓度为30％hno3的酸槽中中和洗白5分钟，在室温的冷水槽中洗净酸液，最后在水温为70℃的热水槽中冲洗；然后采用超声脉冲反射检测进行探伤，合格即得到潜水器用高压壳体铝合金模锻件。
本实施例步骤一中所述铝合金铸锭中元素的质量百分含量为：
si为≤0.5％，fe为≤0.5％，cu为1.2％～2.0％，mn为0.15％～0.30％，mg为2.0％～3.0％，zr为0.16％～0.30％，zn为5.1～6.1％，ti为≤0.10％，单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.10％，其余为al；
铝合金铸锭进行双级过滤、双级除气，液态氢含量≤0.18ml/100g。
本实施例制备的潜水器用高压壳体铝合金模锻件的结构示意图如图2所示，低倍图如图3所示，对本实施例制备的铝合金模锻件进行性能测试，纵向抗拉强度可达556mpa,屈服强度为480mpa，延伸率为14％，35℃的条件下，在质量浓度为3.5％的nacl溶液中腐蚀20d，应力腐蚀无断裂，其他满足gjb2351标准，由此可知，本实施例制造的潜水器用高压壳体铝合金模锻件不仅满足标准要求，具有结构强度大、耐应力腐蚀好、断裂韧性好等特点，满足了航海发展的需要，提高了潜水器壳体的使用寿命使用寿命。满足潜水器用高压壳体模锻件制造要求。