本发明涉及一种航空用铝合金薄板的制造方法。
背景技术：
超硬铝合金具有较高的抗拉强度、综合性能较好等一系列突出优点，是用于航空领域的重要原材料。但是此种铝合金板材对晶粒度的要求较高，在现有的生产工艺中由于加工率不足、退火制度不合适，使得此种铝合金的应用受到很大的限制。因此，研究此种合金加工制造工艺是推动铝合金材料应用的关键。
技术实现要素：
本发明的目的是为了解决现有航空用铝合金薄板中晶粒粗大的问题，而提供一种航空用高性能铝合金薄板的制造方法。
本发明航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实现：
一、按元素的质量百分数为Fe：0.05％～0.25％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.55％、Mg：2.10％～2.60％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量为Al的配比称取熔炼原料，将配料装入电阻反射炉内熔化，在700～750℃的条件下搅拌熔体，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为700～730℃、铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造冷却水压为0.03～0.10MPa、冷却水温度为20℃～26℃的条件下按半连续铸造法制成铝合金铸锭；
三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为450℃～460℃，保温进行均匀化退火处理，得到退火后的铝合金铸锭；
四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮，然后放入到加热炉中，定温620℃加热4.5～5.5h，得到加热后的铝合金铸锭；
五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为9.3mm～12.2mm，得到热轧板半成品；
六、将热轧板半成品放入退火炉进行中间退火，得到中间退火后的热轧板；
七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制，控制加工率为35％～50％，得到成品板材；
八、将成品板材放入退火炉定温380℃，当测金属高点275～285℃时改定温330℃，测金属低点315～325℃，保温1～2h，随炉冷至140～160℃出炉，得到航空用高性能铝合金薄板。
本发明所述航空用高性能铝合金薄板的生产方法，填补了此种合金晶粒度满足标准要求的制备工艺空白。本发明选择合理的工艺流程，通过步骤七二重轧制成品时对加工率的控制以及成品退火时对退火制度的控制达到细化晶粒的目的。采用本发明生产得到铝合金薄板的板面平整、表面光洁度好、组织均一、晶粒细小以及性能稳定，抗拉强度为228MPa～234MPa，延伸率为12.3％～15.3％，晶粒度表面一级、芯部二级，可应用航空用铝合金板材领域。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实施：
一、按元素的质量百分数为Fe：0.05％～0.25％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.55％、Mg：2.10％～2.60％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量为Al的配比称取熔炼原料，将配料装入电阻反射炉内熔化，在700～750℃的条件下搅拌熔体，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为700～730℃、铸造速度为55mm/min～60mm/min、铸造冷却水压为0.03～0.10MPa、冷却水温度为20℃～26℃的条件下按半连续铸造法制成铝合金铸锭；
三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为450℃～460℃，保温进行均匀化退火处理，得到退火后的铝合金铸锭；
四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮，然后放入到加热炉中，定温620℃加热4.5～5.5h，得到加热后的铝合金铸锭；
五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为9.3mm～12.2mm，得到热轧板半成品；
六、将热轧板半成品放入退火炉进行中间退火，得到中间退火后的热轧板；
七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制，控制加工率为35％～50％，得到成品板材；
八、将成品板材放入退火炉定温380℃，当测金属高点275～285℃时改定温330℃，测金属低点315～325℃，保温1～2h，随炉冷至140～160℃出炉，得到航空用高性能铝合金薄板。
本实施方式得到的航空用高性能铝合金薄板中的单个杂质≤0.05％，全部杂质的范围为≤0.10％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本实施方式步骤七中的加工率是指(厚度)变形量。步骤八对板材成品退火装炉时，在板材两端各压一支电偶，对板材的实时温度进行检测，由于装炉位置、炉温均匀性等原因，两支电偶反映的金属温度不同，显示温度高的作为金属高点，显示温度低的作为金属低点。
本实施方式通过轧制成品时对加工率控制、成品退火时对退火制度控制达到细化晶粒的目的。其中步骤五中的热轧半成品厚度(或加工率)以及步骤八中的保温时间对晶粒细化的影响较大。
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按元素的质量百分数为Fe：0.1％～0.2％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.4％、Mg：2.10％～2.50％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量为Al的配比称取熔炼原料。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
本实施方式的熔炼的原料包含纯度99.7％以上的Al锭、Cu板、纯Mg、纯Zn、Al3Cr中间合金、Al10Mg中间合金和Al6Ti中间合金。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一按元素的质量百分数为Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量为Al的配比称取熔炼原料。其它步骤及参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一至三之一不同的是步骤二在铸造温度为725℃、铸造速度为55mm/min、铸造冷却水压为0.06MPa、冷却水温度为20℃的条件下按半连续铸造法制成铝合金铸锭。其它步骤及参数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二按半连续铸造法制成尺寸为300mm×1200mm的铝合金铸锭。其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
本实施方式中300mm为铸锭的厚度，1200mm为铸锭的宽度。
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保温46～48h进行均匀化退火处理。其它步骤及参数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五加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为10.0mm～11.5mm。其它步骤及参数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六放入退火炉定温470℃，加热6.5h进行中间退火。其它步骤及参数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七将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为5.0～7.0mm。其它步骤及参数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九不同的是步骤七将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为6.0mm。其它步骤及参数与具体实施方式九相同。
具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一至十之一不同的是步骤八当测金属高点280℃时改定温330℃，测金属低点320℃，保温1～2h，随炉冷至150℃出炉。其它步骤及参数与具体实施方式一至十之一相同。
实施例一：本实施例航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实施：
一、按元素的质量百分数为Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量为Al的配比称取熔炼原料，将配料装入电阻反射炉内熔化，在710℃的条件下搅拌熔体，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为710℃、铸造速度为55mm/min、铸造冷却水压为0.05MPa、冷却水温度为20℃的条件下按半连续铸造法制成300mm×1200mm的铝合金铸锭；
三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为455℃，保温47h进行均匀化退火处理，得到退火后的铝合金铸锭；
四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮，然后放入到加热炉中，定温620℃加热5h(铝合金铸锭的出炉温度为375℃)，得到加热后的铝合金铸锭；
五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为12.0mm，得到热轧板半成品；
六、将热轧板半成品放入退火炉定温470℃，加热6.5h进行中间退火，得到中间退火后的热轧板；
七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为6.0mm(加工率50％)，得到成品板材；
八、将成品板材放入退火炉定温380℃，当测金属高点280℃时改定温330℃，测金属低点320℃，保温1h，随炉冷至150℃出炉，得到航空用高性能铝合金薄板。
本实施例得到的航空用高性能铝合金薄板的抗拉强度为228～234MPa，延伸率为12.3％～15.3％，晶粒度表面一级、芯部二级。
实施例二：本实施例航空用高性能铝合金薄板的制造方法按以下步骤实施：
一、按元素的质量百分数为Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量为Al的配比称取熔炼原料，将配料装入电阻反射炉内熔化，在710℃的条件下搅拌熔体，得到铝合金熔液；
二、将步骤一得到的铝合金熔液在铸造温度为710℃、铸造速度为55mm/min、铸造冷却水压为0.05MPa、冷却水温度为20℃的条件下按半连续铸造法制成300mm×1200mm的铝合金铸锭；
三、将铝合金铸锭放入热处理炉中加热至金属温度为455℃，保温47h进行均匀化退火处理，得到退火后的铝合金铸锭；
四、去除退火后的铝合金铸锭的表面氧化皮，然后放入到加热炉中，定温620℃加热5h(铝合金铸锭的出炉温度为375℃)，得到加热后的铝合金铸锭；
五、将步骤四得到的加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为9.3mm，得到热轧板半成品；
六、将热轧板半成品放入退火炉定温470℃，加热6.5h进行中间退火，得到中间退火后的热轧板；
七、将中间退火后的热轧板采用二重冷轧机轧制成厚度为6.0mm(加工率35％)，得到成品板材；
八、将成品板材放入退火炉定温380℃，当测金属高点280℃时改定温330℃，测金属低点320℃，保温1h，随炉冷至150℃出炉，得到航空用高性能铝合金薄板。
本实施例得到的航空用高性能铝合金薄板的抗拉强度为205～218MPa，延伸率为13.7％～16.3％，晶粒度表面一级、芯部三级。