一种高耐损伤铝合金板材的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高耐损伤铝合金板材的生产工艺，该铝合金中各元素的质量百分数为：Cu3.2-3.6、Mg1.1-1.4、Mn0.6-0.9、Zr0.4-0.8、Mo0.3-0.6、Li0.15-0.25、Ga0.1-0.2、Co0.05-0.15、Fe0.04-0.07、Si0.03-0.05、Er0.06-0.12、Sc0.04-0.08、余量为Al。本发明基于降低Fe/Si、降低Cu含量上，添加Zr、Er、Sc、Li等元素进行微合金化，可以减少凝固共晶相和热处理过剩相，减少疲劳裂纹萌生几率；微合金化形成与基体共格的弥散相保持形变回复亚晶组织，形变热处理改善析出相的分布均匀性，可以有效提高疲劳裂纹扩展阻力，从而在保证铝合金材料的强度和韧性的同时，大幅度提升现有铝合金材料的耐损伤性能。
【专利说明】一种高耐损伤绍合金板材的生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高耐损伤铝合金板带材的生产工艺，属于铝合金材料【技术领域】。【背景技术】
[0002]铝合金由于其密度小、比强度和比刚度高、弹性好、抗冲击性能良好、耐腐蚀、耐磨、易表面着色、良好的加工成型性以及高的回收再生性等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、机械制造、船舶、建筑、装修等领域。随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，进一步提高铝合金材料性能已成为当今国际铝业界共同关注的问题，然而在提高铝合金材料的强度和韧性的同时，铝合金材料的耐久性以及损伤容限无法同步提高，甚至降低。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种高耐损伤铝合金板带材的生产工艺，在保证提高铝合金材料的强度和韧性的同时，提高其耐损伤性，延长其使用寿命。
[0004]本发明采用的技术方案如下:
一种高耐损伤铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤:
(1)按照元素质量百分数满足如下要求:Cu3.2-3.6、Mg 1.1-1.4、Mn 0.6-0.9,Zr 0.4-0.8, Mo 0.3-0.6, Li 0.15-0.25, Ga 0.1-0.2, Co 0.05-0.15, Fe 0.04-0.07、Si 0.03-0.05、Er 0.06-0.12、Sc 0.04-0.08、余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在740-760°C下进行熔炼，待金属全部熔化，搅拌均匀后，在铝液深度的中部、炉膛两侧各取一个样进行分析，分析合格后即可转炉；
(2)熔体转入静置炉后，以氮气为载体，将精炼剂粉末喷入铝液深度的2/3处进行精炼，氮气压力为1.l-1.6kg/mm，精炼`温度为715_735°C，精炼时间为15_25min，精炼完毕后静置 20-30min ；
(3)铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣，然后进行浇铸，铸造温度为670-700°C ；
(4)将合金铸锭先以120-150°C/h升温至310-340°C，保温6-8h，再以70-80°C /h升温至480-490°C，保温10-12h，然后再以80-100°C /h降温至280_320°C，保温3_5h，再以105-125°C /h升温至495-515°C，保温12_16h，最后以220_240°C /h的冷却速度迅速降至室温；均匀化退火后对铸锭表面铳洗，以除去铸锭表面上的铸造瘤等缺陷；
(5)将铳洗后的铸锭在400-430°C下预热l_2h，热轧至厚度为5_6mm，空冷至室温，然后以 80-100°C /h 升温至 220-240°C，保温 3_5h，再以 110_120°C /h 升温至 450_470°C，保温0.5-lh，然后以70-80°C /h降温至330-360°C，保温l_2h，再以80-100°C /h降温至160-180°C，保温3-5h，空冷至室温后冷轧至厚度为2-2.5mm，总变形量达到80%以上；
(6)将成型后的板材在470-500°C温度下固溶淬火30-50min，压光矫直至2.0mm,自然时效96小时以上，即得高耐损伤铝合金板材。
[0005]所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量份的原料:硝酸钠10-15、氯化镁12-16、氟硅酸钠5-10、氯化钡4-8、耐火砖屑5_10、碳化硼4_8、氟化锆3_6、黄土 8_12、凹凸棒石5-10 ；b.将上述耐火砖屑、凹凸棒石、黄土粉碎过300-500目筛，混合均匀后，加入碳化硼和氟化锆，4000-5000rpm高速研磨5_10min，然后在1050-1250°C下煅烧3_5h，然后水淬冷却，研碎，待用；c.将其余各原料混合均匀加热至760-780°C，待其全部熔融后，澄清
1-2h，将上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的颗粒，研细过300-400目筛，待用；d.将步骤b、c得到的物料混合搅拌即得所述精炼剂。
[0006]本发明精炼剂的脱杂质率在65-75%之间，去除合金液中的夹杂物及使夹杂物变性效果好、净化合金液提高了内部质量，气孔度降低1-2度，得到有效的控制。
[0007]本发明的有益效果:
本发明基于降低Fe/S1、降低Cu含量上，添加Zr、Er、Sc、Li等元素进行微合金化，可以减少凝固共晶相和热处理过剩相，减少疲劳裂纹萌生几率；微合金化形成与基体共格的弥散相保持形变回复亚晶组织，形变热处理改善析出相的分布均匀性，可以有效提高疲劳裂纹扩展阻力，从而在保证铝合金材料的强度和韧性的同时，大幅度提升现有铝合金材料的耐损伤性能。
[0008]【具体实施方式】
一种高耐损伤铝合金板材的生产工艺，包括以下步骤:
(1)按照元素质量百分数满足如下要求:Cu3.2-3.6、Mg 1.1-1.4、Mn 0.6-0.9,Zr 0.4-0.8, Mo 0.3-0.6, Li 0.15-0.25, Ga 0.1-0.2, Co 0.05-0.15, Fe 0.04-0.07、Si 0.03-0.05、Er 0.06-0.12、Sc 0.04-0.08、余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在740-76050°C下进行熔炼，待金属全部熔化，搅拌均匀后，在铝液深度的中部、炉膛两侧各取一个样进行分析，分析合格后即 可转炉；
(2)熔体转入静置炉后，以氮气为载体，将精炼剂粉末喷入铝液深度的2/3处进行精炼，氮气压力为1.4kg/mm，精炼温度为720°C，精炼时间为25min，精炼完毕后静置20min ；
(3)铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣，然后进行浇铸，铸造温度为690°C ；
(4)将合金铸锭先以140°C/h升温至320°C，保温8h，再以80°C /h升温至480°C，保温12h，然后再以100°C /h降温至310°C，保温4h，再以120°C /h升温至505°C，保温15h，最后以240°C /h的冷却速度迅速降至室温；均匀化退火后对铸锭表面铳洗，以除去铸锭表面上的铸造瘤等缺陷；
(5)将铳洗后的铸锭在420°C下预热1.5h，热轧至厚度为5mm，空冷至室温，然后以IOO0C /h升温至230°C，保温4h，再以120°C /h升温至460°C，保温0.5h，然后以80°C /h降温至350°C，保温lh，再以100°C /h降温至160°C，保温5h，空冷至室温后冷轧至厚度为
2.2mm,总变形量达到80%以上；
(6)将成型后的板材在480°C温度下固溶淬火40min,压光矫直至2.0mm,自然时效96小时以上，即得高耐损伤铝合金板材。
[0009]所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量(Ig)的原料:硝酸钠10、氯化镁14、氟硅酸钠8、氯化钡6、耐火砖屑8、碳化硼5、氟化锆4、黄土 10、凹凸棒石8 ;b.将上述耐火砖屑、凹凸棒石、黄土粉碎过300目筛,混合均匀后,加入碳化硼和氟化错，4000rpm高速研磨lOmin，然后在1100°C下煅烧4h，然后水淬冷却，研碎，待用；c.将其余各原料混合均匀加热至770°C，待其全部熔融后，澄清2h，将上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的颗粒，研细过400目筛，待用；d.将步骤b、c得到的物料混合搅拌即得所述精炼剂。
[0010]所得的铝合金板材经检验力学性能为:抗拉强度368Mpa，屈服强度为252Mpa，伸长率为14.5%。
【权利要求】
1.一种高耐损伤铝合金板材的生产工艺，其特征在于包括以下步骤: (1)按照元素质量百分数满足如下要求:Cu3.2-3.6、Mg 1.1-1.4、Mn 0.6-0.9,Zr 0.4-0.8, Mo 0.3-0.6, Li 0.15-0.25, Ga 0.1-0.2, Co 0.05-0.15, Fe 0.04-0.07、Si 0.03-0.05、Er 0.06-0.12、Sc 0.04-0.08、余量为Al进行配料，将炉料投入熔炼炉在740-760°C下进行熔炼，待金属全部熔化，搅拌均匀后，在铝液深度的中部、炉膛两侧各取一个样进行分析，分析合格后即可转炉； (2)熔体转入静置炉后，以氮气为载体，将精炼剂粉末喷入铝液深度的2/3处进行精炼，氮气压力为1.l-1.6kg/mm，精炼温度为715_735°C，精炼时间为15_25min，精炼完毕后静置 20-30min ； (3)铸造前用14目玻璃纤维丝布过滤，充分滤去熔体中的氧化物、夹渣，然后进行浇铸，铸造温度为670-700°C ； (4)将合金铸锭先以120-150°C/h升温至310-340°C，保温6-8h，再以70_80°C /h升温至480-490°C，保温10-12h，然后再以80-100°C /h降温至280_320°C，保温3_5h，再以105-125°C /h升温至495-515°C，保温12_16h，最后以220_240°C /h的冷却速度迅速降至室温；均匀化退火后对铸锭表面铳洗，以除去铸锭表面上的铸造瘤等缺陷； (5)将铳洗后的铸锭在400-430°C下预热l_2h，热轧至厚度为5_6mm，空冷至室温，然后以 80-100°C /h 升温至 220-240°C，保温 3-5h，再以 110_120°C /h 升温至 450_470°C，保温0.5-lh，然后以70-80°C /h降温至330-360°C，保温l_2h，再以80-100°C /h降温至160-180°C，保温3-5h，空冷至室温后冷轧至厚度为2-2.5mm,总变形量达到80%以上； (6)将成型后的板材在470-500°C温度下固溶淬火30-50min，压光矫直至2.0mm,自然时效96小时以上，即得高耐损伤 铝合金板材。
2.根据权利要求1所述的高耐损伤铝合金板材的生产工艺，其特征在于，所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量份的原料:硝酸钠10-15、氯化镁12-16、氟硅酸钠5-10、氯化钡4-8、耐火砖屑5-10、碳化硼4-8、氟化锆3_6、黄土 8_12、凹凸棒石5_10 ；b.将上述耐火砖屑、凹凸棒石、黄土粉碎过300-500目筛，混合均匀后，加入碳化硼和氟化锆，4000-5000rpm高速研磨5_10min，然后在1050_1250°C下煅烧3_5h，然后水淬冷却，研碎，待用；c.将其余各原料混合均匀加热至760-780°C，待其全部熔融后，澄清l_2h，将上面的澄清液倒入水中冷淬，得到破碎的颗粒，研细过300-400目筛，待用；d.将步骤b、c得到的物料混合搅拌即得所述精炼剂。
【文档编号】C22C21/16GK103484738SQ201310348475
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年8月12日 优先权日:2013年8月12日
【发明者】徐兴洪 申请人:安徽盛达前亮铝业有限公司