本发明属于合金领域，具体涉及一种用于航空器壳体的合金制造方法。
背景技术：
随着人类对太空领域的不断探索，航空器发射数量以及频率也随之不断提升，对航空器的安全性以及稳定性的追求也在不断提升。目前用于航空器外壳制造的合金一般为铝合金或者钛合金，但是由于钛合金得制造以及使用成本都较为昂贵，因此还并不能广泛推广；而铝合金虽然其制造以及使用成本都适中，但是其性能还不能达到与钛合金相同或者近似的水准。
因此，为了解决以上问题研制出一种用于航空其壳体制造的合金是本领域技术人员所急需解决的难题。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明公开了一种用于航空器壳体的合金制造方法。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于航空器壳体的合金制造方法，具体制造方法包括以下步骤：
(1)预处理：除去熔化工具表面残留的涂料以及氧化层，预热至300～380℃后在表面均匀喷涂一层保护涂料，并升温至400～500℃，保温0.5～1h，烘干发黄备用；同时对合金原材料与填料进行充分脱水、烘干；
(2)合金液熔炼：将合金原材料加入感应炉中，升温至1500～1600℃，待其完全熔化后保温0.5～1h；加入经过干馏的木炭，木炭的加入量以充分覆盖住合金液面为原则，升温至1650～1720℃，搅拌均匀，保温2～3h；
(3)合金锭铸造：将步骤(2)获得的合金液注入铸造保温坩埚，将升液管预热至200～250℃，同时对合金锭模具预热至300～400℃后喷刷涂料进行合模；设定铸造参数，具体为，气源压力：0.7～0.95Mpa，同步压力：0.5～0.68Mpa，升液速度：58～65mm/s，结晶增压压力：0.01～0.015Mpa；向合金锭模具型腔和铸造保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.1～0.15Mpa，充型压力为0.1～0.15Mpa，使铸造保温坩埚中下工作罐坩埚内的合金液沿着升液管由下至上进行升液充型；充型完成后继续增压，当铸造保温坩埚的上工作罐坩埚和下工作罐坩埚的压力差达到0.06～0.08Mpa时，保压5～8min；再将合金液平稳注入合金锭模具中，在压力不等的作用下凝固结晶为合金锭，并取出；
(4)合金锭重熔：待步骤(3)中合金锭的表面温度下降至400～450℃时，放入真空自耗重熔炉进行重熔，待合金锭完全熔化后加入填料，持续搅拌，搅拌时长为10～20min；
(5)提升纯净度：将步骤(4)添加有填料的合金液转移至电子束熔炉中，以1～2mA/s的速度将电子枪束流增加至180～235mA，待填料完全溶于合金液中时，继续以3～4mA/s的速度将电子枪束流增加至400～420mA，并将电子束束斑半径调整为15nm，时长为10～15min，获得复合合金液；
(6)铸件成型：按照步骤(3)的方法再次浇铸成型。
进一步地，步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：1.2～5％、Ni：0.9～1.2％、Si：0.3～0.5％、Zr：0.3～0.6％、Hf：0.2～0.5％、B：0.1～0.2％、Sb：0.5～1.2％、Sn：0.5～1.5％、V：0.1～0.3％、Ti：3～5.2％，其余为Al。
进一步地，步骤(4)中的填料为T4钛合金粉、氮化硼、纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛中的任意一种或者任意几种的组合。
作为优选，步骤(4)中的填料需进行碾磨，且目数不高于80目。
作为优选，步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：2.3～4.5％、Ni：0.9～1.1％、Si：0.35～0.45％、Zr：0.4～0.5％、Hf：0.3～0.4％、B：0.15～0.2％、Sb：0.7～1％、Sn：0.6～1％、V：0.2～0.3％、Ti：3.5～4％，其余为Al。
作为优选，步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：3％、Ni：1％、Si：0.4％、Zr：0.44％、Hf：0.4％、B：0.16％、Sb：0.8％、Sn：1.1％、V：0.15％、Ti：4.2％，其余为Al。
本发明提供了一种用于航空器壳体的合金制造方法，包括预处理、合金液熔炼、合金锭铸造、合金锭重熔、提升纯净度以及铸件成型；首先对熔炼工具预处理，去除表面残留物，防止给合金液带来杂质，随后进行合金液熔炼，在熔炼时添加经过干馏的木炭进行除气，除气完成进行合金锭的不等压铸造，消除一部分可能出现的气孔、缩孔等缺陷，提升热补缩能力，降低合金锭的微观组织疏松度，使组织更为致密，同时提升后续力学性能；再将合金锭重熔，添加填料，转移至电子束熔炉，在增强整体强度的同时，降低内部应力，防止断裂以及裂纹的产生，最后再根据需要进行浇铸成型。
同时本发明还提供了由Li、Ni、Si、Zr、Hf、B、Sb、Sn、V、Ti、Al组成的合金原材料。其中Al作为合金的主体元素；Li和Zr有强烈的细化晶粒和净化合金液作用，并且Li还能够使合金凝固时结晶潜热发生改变；Ti具有稳定的化学性质，同时具有良好的耐高温性；Hf可防止断面裂纹的产生；并且微量的V能够赋予本合金一些特殊机能，如提高抗张强度和屈服点；Sb以及Sn的结合则能够整体性能；B的添加则能够提升整体硬度。
本发明与现有技术相比，采用独创的制造方法以及成分配比，保证在使用通过本方法获得的合金制造的航空器壳体具有优异的致密性、极强的力学性能，同时质量轻，能够适应高低温的冷热交替，适应性极强。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明提供的技术方案进行详细说明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1：
一种用于航空器壳体的合金制造方法，具体制造方法包括以下步骤：
(1)预处理：除去熔化工具表面残留的涂料以及氧化层，预热至300℃后在表面均匀喷涂一层保护涂料，并升温至400℃，保温0.5h，烘干发黄备用；同时对合金原材料与填料进行充分脱水、烘干；
(2)合金液熔炼：将合金原材料加入感应炉中，升温至1500℃，待其完全熔化后保温0.5h；加入经过干馏的木炭，木炭的加入量以充分覆盖住合金液面为原则，升温至1650℃，搅拌均匀，保温2h；
(3)合金锭铸造：将步骤(2)获得的合金液注入铸造保温坩埚，将升液管预热至200℃，同时对合金锭模具预热至300℃后喷刷涂料进行合模；设定铸造参数，具体为，气源压力：0.7Mpa，同步压力：0.5Mpa，升液速度：65mm/s，结晶增压压力：0.01Mpa；向合金锭模具型腔和铸造保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.1Mpa，充型压力为0.1Mpa，使铸造保温坩埚中下工作罐坩埚内的合金液沿着升液管由下至上进行升液充型；充型完成后继续增压，当铸造保温坩埚的上工作罐坩埚和下工作罐坩埚的压力差达到0.06Mpa时，保压5min；再将合金液平稳注入合金锭模具中，在压力不等的作用下凝固结晶为合金锭，并取出；
(4)合金锭重熔：待步骤(3)中合金锭的表面温度下降至400℃时，放入真空自耗重熔炉进行重熔，待合金锭完全熔化后加入填料，持续搅拌，搅拌时长为10min；
(5)提升纯净度：将步骤(4)添加有填料的合金液转移至电子束熔炉中，以1mA/s的速度将电子枪束流增加至180mA，待填料完全溶于合金液中时，继续以3mA/s的速度将电子枪束流增加至400mA，并将电子束束斑半径调整为15nm，时长为10min，获得复合合金液；
(6)铸件成型：按照步骤(3)的方法再次浇铸成型。
步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：1.2％、Ni：0.9％、Si：0.3％、Zr：0.3％、Hf：0.2％、B：0.1％、Sb：0.5％、Sn：0.5％、V：0.1％、Ti：5.2％，其余为Al。
步骤(4)中的填料为T4钛合金粉，且需进行碾磨，目数不高于80目。
实施例2：
一种用于航空器壳体的合金制造方法，具体制造方法包括以下步骤：
(1)预处理：除去熔化工具表面残留的涂料以及氧化层，预热至380℃后在表面均匀喷涂一层保护涂料，并升温至500℃，保温1h，烘干发黄备用；同时对合金原材料与填料进行充分脱水、烘干；
(2)合金液熔炼：将合金原材料加入感应炉中，升温至1600℃，待其完全熔化后保温1h；加入经过干馏的木炭，木炭的加入量以充分覆盖住合金液面为原则，升温至1720℃，搅拌均匀，保温3h；
(3)合金锭铸造：将步骤(2)获得的合金液注入铸造保温坩埚，将升液管预热至250℃，同时对合金锭模具预热至00℃后喷刷涂料进行合模；设定铸造参数，具体为，气源压力：0.95Mpa，同步压力：0.68Mpa，升液速度：58mm/s，结晶增压压力：0.015Mpa；向合金锭模具型腔和铸造保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.15Mpa，充型压力为0.15Mpa，使铸造保温坩埚中下工作罐坩埚内的合金液沿着升液管由下至上进行升液充型；充型完成后继续增压，当铸造保温坩埚的上工作罐坩埚和下工作罐坩埚的压力差达到0.08Mpa时，保压8min；再将合金液平稳注入合金锭模具中，在压力不等的作用下凝固结晶为合金锭，并取出；
(4)合金锭重熔：待步骤(3)中合金锭的表面温度下降至450℃时，放入真空自耗重熔炉进行重熔，待合金锭完全熔化后加入填料，持续搅拌，搅拌时长为20min；
(5)提升纯净度：将步骤(4)添加有填料的合金液转移至电子束熔炉中，以2mA/s的速度将电子枪束流增加至235mA，待填料完全溶于合金液中时，继续以4mA/s的速度将电子枪束流增加至420mA，并将电子束束斑半径调整为15nm，时长为10～15min，获得复合合金液；
(6)铸件成型：按照步骤(3)的方法再次浇铸成型。
步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：5％、Ni：1.2％、Si：0.5％、Zr：0.6％、Hf：0.5％、B：0.2％、Sb：1.2％、Sn：1.5％、V：0.3％、Ti：3％，其余为Al。
步骤(4)中的填料为氮化硼，且需进行碾磨，目数不高于80目。
实施例3：
一种用于航空器壳体的合金制造方法，具体制造方法包括以下步骤：
(1)预处理：除去熔化工具表面残留的涂料以及氧化层，预热至350℃后在表面均匀喷涂一层保护涂料，并升温至450℃，保温0.7h，烘干发黄备用；同时对合金原材料与填料进行充分脱水、烘干；
(2)合金液熔炼：将合金原材料加入感应炉中，升温至1580℃，待其完全熔化后保温0.7h；加入经过干馏的木炭，木炭的加入量以充分覆盖住合金液面为原则，升温至1700℃，搅拌均匀，保温2.5h；
(3)合金锭铸造：将步骤(2)获得的合金液注入铸造保温坩埚，将升液管预热至220℃，同时对合金锭模具预热至350℃后喷刷涂料进行合模；设定铸造参数，具体为，气源压力：0.85Mpa，同步压力：0.6Mpa，升液速度：60mm/s，结晶增压压力：0.012Mpa；向合金锭模具型腔和铸造保温坩埚同时通入压缩空气，调节升液压力为0.13Mpa，充型压力为0.13Mpa，使铸造保温坩埚中下工作罐坩埚内的合金液沿着升液管由下至上进行升液充型；充型完成后继续增压，当铸造保温坩埚的上工作罐坩埚和下工作罐坩埚的压力差达到0.07Mpa时，保压5～8min；再将合金液平稳注入合金锭模具中，在压力不等的作用下凝固结晶为合金锭，并取出；
(4)合金锭重熔：待步骤(3)中合金锭的表面温度下降至435℃时，放入真空自耗重熔炉进行重熔，待合金锭完全熔化后加入填料，持续搅拌，搅拌时长为15min；
(5)提升纯净度：将步骤(4)添加有填料的合金液转移至电子束熔炉中，以1.5mA/s的速度将电子枪束流增加至200mA，待填料完全溶于合金液中时，继续以3.5mA/s的速度将电子枪束流增加至400mA，并将电子束束斑半径调整为15nm，时长为12min，获得复合合金液；
(6)铸件成型：按照步骤(3)的方法再次浇铸成型。
步骤(2)中合金原材料的组成成分以及各成分百分比分别为：Li：3％、Ni：1％、Si：0.4％、Zr：0.44％、Hf：0.4％、B：0.16％、Sb：0.8％、Sn：1.1％、V：0.15％、Ti：4.2％，其余为Al。
步骤(4)中的填料为T4钛合金粉、纳米二氧化硅以及纳米二氧化钛中的，且需进行碾磨，目数不高于80目。
分别通过以上三个实施例提供的工艺以及配比获得三种成分的合金，利用三种成分的合金制作10mm厚的壳体铸件，并分别进行力学测试。
实施例1的屈服强度能够达到843～850Mpa、抗拉强度达到881～887Mpa，在-120℃下的冲击功达到132J，在400℃下的冲击功能够达到247J。
实施例2的屈服强度能够达到876～882Mpa、抗拉强度达到913～920Mpa，在-120℃下的冲击功达到198J，在400℃下的冲击功能够达到278J。
实施例3的屈服强度能够达到902～908Mpa、抗拉强度达到1005～1010Mpa，在-120℃下的冲击功达到205J，在400℃下的冲击功能够达到283J。
综上，通过以上三个实施例获得的合金都具有优异的屈服强度、抗拉强度，力学性能优异，同时都具有极强的耐高温与耐低温性；并且实施例3所公开的工艺参数以及成分配比为佳。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制性技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。