专利名称：一种航空航天用铝合金铆钉线材及其制造方法
技术领域：
本发明涉及ー种铝合金铆钉线材及其制造方法。
背景技术：
铝合金材料使用范围广，在エ业上可以应用于建筑、电子电器、运输、航空、航天等各个领域，通过铝合金铆钉线材加工制造航空航天用铝合金铆钉，利用铝合金铆钉的形变或过盈连接被铆接件的航空器件。目前，我国某项航空用产品需要ー种特殊铆钉，要求此种铝合金H13态线材抗拉强度达到235N/mm2，T73态丝材的抗拉强度达到485N/mm2，规定非比例延伸强度达到400N/mm2，断后伸长率达到10%，抗剪切强度达到283N/mm2。但现有エ艺生产的各类铝合金铆钉线材无法满足航空用品的应用要求。
发明内容
本发明目的为了解决现有铆钉线材抗拉強度，规定非比例延伸強度，断后延伸率和抗剪切强度较低的问题，而提供了ー种航空航天用铝合金铆钉线材及其制造方法。本发明航空航天用铝合金铆钉线材中元素的质量百分比为锌(Zn):5.7% 6.7%、镁(Mg):1.9% 2.6%、铜(Cu):2.0% 2.6%、锆(Zr):0.08% 0.15%、硅(Si):≤ 0.12%、铁(Fe):≤0.15%、锰(Mn):≤ 0.1%、铬(Cr):≤0.04%、钛(Ti):≤ 0.06% 和余量的铝(Al)。其中航空航天用铝合金铆钉线材中杂质元素的质量百分比Si彡0.12%、Fe≤0.15%、Mn:v0.1%和Cr:≤0.04%来源于铝锭及中间合金，此范围内的杂质对铝合金铆钉线材的性能没有影响。本发明航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法按下列步骤实现:一、按元素的质量百分比为 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:≤ 0.12%、Fe .≤ 0.15%、Mn .≤ 0.1%、Cr:≤ 0.04%、Ti .≤ 0.06% 和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料，将原料加入到熔炼炉中，在720°C 760°C的温度下熔炼3 4小时，得到铝合金熔液；ニ、将步骤一制得的铝合金熔液在温度为725°C 750°C，铸造速度为90mm/min 95mm/min，冷却水强度为0.0lMPa 0.03MPa和冷却水温度为10°C 20°C的条件下铸造成直径为170mm 174mm的铸棒；三、将步骤ニ制得的铸棒切断，切断后每段铸棒长度为450mm 500mm ;四、将切断后的铸棒车去表面的氧化皮，得到直径为160 164mm的铝合金铸锭；五、在退火温度为460°C 475°C的条件下将铝合金铸锭退火处理32小时，得到退火后的铝合金铸锭；六、再将退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为375°C 420°C ;七、将经步骤六加热后的铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在380°C 420°C的温度下，挤压得到￠1 Omm 0>12臟铝合金线材；八、然后将步骤七得到的铝合金线材在380°C 425°C下进行中间退火，保温1.5 3小时；九、将步骤八经中间退火后的铝合金线材在变形率为25% 30%的条件下通过拉伸模具冷拉，得到航空航天用铝合金铆钉线材。本发明通过优化合金成分，铝合金铸锭经过挤压之后采用优化的退火和冷拉エ艺，达到了航空航天用产品需要的特殊铆钉的综合性能需求，通过本发明的制备方法得到的航空航天用铝合金铆钉线材为H13态铝合金铆钉线材，铝合金铆钉线材实体尺寸和表面质量良好，エ业生产中成型性能好，综合力学性能得到提高，通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验测得航空航天用铝合金铆钉线材的抗拉强度不小于235N/mm2 ；T73态丝材的抗拉强度不小于485N/mm2、规定非比例延伸強度不小于400N/mm2、断后伸长率不小于10%、抗剪切强度不小于283N/mm2。通过GB/T3250《铝及铝合金铆钉线与铆钉剪切试验方法及铆钉线铆接试验方法》试验T73态丝材的抗剪强度不小于283N/mm2。本发明应用于航空航天用铝合金铆钉的加工制造。
具体实施例方式具体实施方式
一:本实施方式航空航天用铝合金铆钉线材中的元素质量百分比为Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%,Zr:0.08% 0.15%,Si .く 0.12%,Fe:く 0.15%、Mn:≤ 0.1%, Cr:≤ 0.04%、T1:≤ 0.06% 和余量的 Al 制成。本实施方式航空航天用铝合金铆钉线材通过优化合金成分，提高铆钉线材综合力学性能。
具体实施方式
ニ:本实施方式航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法按下列步骤实施:一、按元素的质量百分比为 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:彡 0.12%、Fe .く 0.15%、Mn .く 0.1%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.06% 和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料，将原料加入到熔炼炉中，在720°C 760°C的温度下熔炼3 4小时，得到铝合金熔液；ニ、将步骤一制得的铝合金熔液在温度为725°C 750°C，铸造速度为90mm/min 95mm/min，冷却水强度为0.0lMPa 0.03MPa和冷却水温度为10°C 20°C的条件下铸造成直径为170mm 174mm的铸棒；三、将步骤ニ制得的铸棒切断，切断后每段铸棒长度为450mm 500mm ;四、将切断后的铸棒车去表面的氧化皮，得到直径为160 164mm的铝合金铸锭；五、在退火温度为460°C 475°C的条件下将铝合金铸锭退火处理32小时，得到退火后的铝合金铸锭；六、再将退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为375°C 420°C ;七、将经步骤六加热后的铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在380°C 420°C的温度下，挤压得到￠1 Omm 0>12mm铝合金线材；八、然后将步骤七得到的铝合金线材在380°C 425°C下进行中间退火，保温1.5 3小时；九、将步骤八经中间退火后的铝合金线材在变形率为25% 30%的条件下通过拉伸模具冷拉，得到航空航天用铝合金铆钉线材。本实施方式铝合金铸锭经过挤压之后采用优化的退火和冷拉エ艺，达到了航空航天用产品需要的特殊铆钉综合性能需求，得到的铝合金铆钉线材实体尺寸和表面质量良好，综合力学性能得到提高。通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验测得航空航天用铝合金铆钉线材的抗拉强度不小于235N/mm2 ；T73态丝材的抗拉强度不小于485N/mm2,规定非比例延伸强度不小于400N/mm2，断后伸长率不小于10%，抗剪切强度不小于 283N/mm2。
具体实施方式
三:本实施方式与具体实施方式
ニ不同的是步骤ー按元素的质量百分比为 Zn:5.9% 6.5%、Mg:2.0% 2.5%、Cu:2.0% 2.4%、Zr:0.08% 0.13%、Si:く 0.10%、Fe .く 0.12%、Mn:彡 0.05%、Cr:彡 0.04%、Ti .く 0.05% 和余量的 Al 称取纯铝锭、
纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料。其它步骤及參数与具体实施方式
二相同。
具体实施方式
四:本实施方式与具体实施方式
ニ或三不同的是步骤ー按元素的质量百分比为 Zn:6.2%、Mg:2.2%、Cu:2.1%、Zr:0.1%、S1:0.05%、Fe:0.08%、Mn:0.05%、Cr:
0.02%、T1:0.03%和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ或三相同。
具体实施方式
五:本实施方式与具体实施方式
ニ至四之一不同的是步骤一在735°C的温度下熔炼3.5小吋。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至四之一相同。
具体实施方式
六:本实施方式与具体实施方式
ニ至五之一不同的是步骤ニ铝合金熔液在温度为730°C，铸造速度为93mm/min，冷却水强度为0.02MPa和冷却水温度为15°C的条件下鋳造。其它步骤 及參数与具体实施方式
ニ至五之一相同。
具体实施方式
七:本实施方式与具体实施方式
ニ至六之一不同的是步骤四将切断后的铸棒车去表面的氧化皮，得到直径为162mm的铝合金铸锭。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至六之一相同。
具体实施方式
八:本实施方式与具体实施方式
ニ至七之一不同的是步骤五在退火温度为470°C的条件下将铝合金铸锭退火。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至七之一相同。
具体实施方式
九:本实施方式与具体实施方式
ニ至八之一不同的是步骤七铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在400°C的温度下，挤压得到の10.5mm铝合金线材。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至八之一相同。
具体实施方式
十:本实施方式与具体实施方式
ニ至九之一不同的是步骤八铝合金线材在400°C下进行中间退火，保温2小时。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至九之一相同。
具体实施方式
i^一:本实施方式与具体实施方式
ニ至十之一不同的是步骤九在变形率为28%的条件下通过拉伸模具冷拉。其它步骤及參数与具体实施方式
ニ至十之一相同。实施例一:本实施例航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法按下列步骤实施:一、按元素的质量百分比为 Zn:6.2%,Mg:2.2%、Cu:2.1%,Zr:0.l%、S1:0.05%,Fe:
0.08%、Mn:0.05%、Cr:0.02%、T1:0.03%和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料，将原料加入到熔炼炉中，在735°C的温度下熔炼3.5小时，得到铝合金熔液；ニ、将步骤一制得的铝合金熔液在温度为730°C，铸造速度为93mm/min，冷却水强度为0.02MPa和冷却水温度为15°C的条件下铸造成直径为172mm的铸棒；三、将步骤ニ制得的铸棒切断，切断后每段铸棒长度为475mm ;四、将切断后的铸棒车去表面的氧化皮，得到直径为162mm的铝合金铸锭；五、在470°C的温度下将铝合金铸锭退火处理32小时，得到退火后的铝合金铸锭；六、再将退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为400°C ;七、将经步骤六加热后的铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在400°C的温度下，挤压得到の10.5mm铝合金线材；八、然后将步骤七得到的铝合金线材在400°C下进行中间退火，保温2小时；九、将步骤八经中间退火后的铝合金线材在变形率为28%的条件下通过拉伸模具冷拉，得到航空航天用铝合金铆钉线材。本实施例制备的航空航天用铝合金铆钉线材实体尺寸和表面质量良好，エ业生产中成型性能好，综合力学性能优良，通过GB/T228《金属材料室温拉伸性能试验方法》试验测得抗拉强度为346N/mm2 ；T73态丝材的抗拉强度为502N/mm2、规定非比例延伸强度为441N/_2、断后伸长率为15.6%。通过GB/T3250《铝及铝合金铆钉线与铆钉剪切试验方法及铆钉线铆接试验方法》试验测得T73 态丝材的抗剪切强度为508N/mm2。
权利要求
1.ー种航空航天用铝合金铆钉线材，其特征在于航空航天用铝合金铆钉线材中的元素质量百分比为 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:彡 0.12%、Fe .く 0.15%、Mn .く 0.1%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.06% 和余量的 Al。
2.如权利要求1所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法按下列步骤实现: 一、按元素的质量百分比为 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、Si: ^ 0.12%、Fe: ^ 0.15%、Mn: ^ 0.1%、Cr: ^ 0.04%、Ti: ^ 0.06% 和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料，将原料加入到熔炼炉中，在720°C 760°C的温度下熔炼3 4小时，得到铝合金熔液；ニ、将步骤一制得的铝合金熔液在温度为725°C 750°C，铸造速度为90mm/min 95mm/min，冷却水强度为0.0lMPa 0.03MPa和冷却水温度为10°C 20°C的条件下铸造成直径为170mm 174mm的铸棒；三、将步骤ニ制得的铸棒切断，切断后每段铸棒长度为450mm 500mm ;四、将切断后的铸棒车去表面的氧化皮，得到直径为160 164mm的铝合金铸锭；五、在退火温度为460°C 475°C的条件下将铝合金铸锭退火处理32小时，得到退火后的铝合金铸锭；六、再将退火后的铝合金铸锭放入电阻加热炉中加热至铝合金铸锭的温度为375°C 420°C ;七、将经步骤六加热后的铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在380°C 420°C的温度下，挤压得到￠1 Omm 0>12臟铝合金线材；八、然后将步骤七得到的铝合金线材在380°C 425°C下进行中间退火，保温1.5 3小时；九、将步骤八经中间退火后的铝合金线材在变形率为25% 30%的条件下通过拉伸模具冷拉，得到航空航天用铝合金铆钉线材。
3.根据权利要求2所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤ー按元素的质量百分比为Zn:5.9% 6.5%、Mg:2.0% 2.5%、Cu:2.0% 2.4%、Zr:0.08% 0.13%、Si .く 0.10%、Fe .く 0.12%、Mn .く 0.05%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.05% 和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料。
4.根据权利要求2所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤ー按元素的质量百分比为 Zn:6.2%、Mg:2.2%、Cu:2.1%、Zr:0.1%、S1:0.05%、Fe:0.08%、Mn:0.05%、Cr:0.02%、T1:0.03%和余量的Al称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼晶粒细化剂作为原料。
5.根据权利要求2所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤ー在735°C的温度下熔炼3.5小时。
6.根据权利要求5所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤ニ铝合金熔液在温度为730°C，铸造速度为93mm/min，冷却水强度为0.02MPa和冷却水温度为15°C的条件下鋳造。
7.根据权利要求6所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤五在退火温度为470°C的条件下将铝合金铸锭退火。
8.根据权利要求7所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤七铝合金铸锭放入铝合金线材模具中在400°C的温度下，挤压得到の10.5mm铝合金线材。
9.根据权利要求2至8任一项所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤八铝合金线材在400°C下进行中间退火，保温2小吋。
10.根据权利要求2至8任一项所述的ー种航空航天用铝合金铆钉线材的制造方法，其特征在于步骤九在变形率为28%的条件下通过拉伸模具冷拉。
全文摘要
一种航空航天用铝合金铆钉线材及其制造方法，它涉及一种铝合金铆钉线材及其制造方法，本发明解决现有铆钉线材抗拉强度，规定非比例延伸强度，断后延伸率和抗剪切强度较低的问题。线材中含有Zn、Mg、Cu、Zr、Si、Fe、Mn、Cr、Ti和余量Al元素；方法一、高温熔炼；二、铸造合金铸棒；三、铸棒定尺切断；四、铸棒车去氧化皮；五、铝合金铸锭退火；六、铸锭加热；七、挤压成铝合金线材；八、线材中间退火；九、冷拉变形。得到的铆钉线材抗拉强度不小于235N/mm2，规定非比例延伸强度不小于400N/mm2，断后伸长率不小于10%，抗剪切强度不小于283N/mm2。主要应用于航空航天用铝合金铆钉的加工制造。
文档编号C22C21/10GK103114229SQ20131005542
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月21日 优先权日2013年2月21日
发明者丛福官, 刘显东, 王凤春, 韩颖, 刘洪雷 申请人:东北轻合金有限责任公司