本发明涉及一种铝合金厚板的稳定制造方法。
背景技术：
现有普通铝合金板材的抗拉强度为60mpa～550mpa，屈服强度为20mpa～500mpa，延伸率为6％～25％，硬度为20hrc～80hrc，断裂韧性为l-t：15mpa～35mpa，t-l：15mpa～35mpa，剥落腐蚀为eb级。由此可知，现有铝合金板材的强度及硬度较低，且目前国际和国内生产合金板材工艺不成熟不稳定，无法有效制备出高强度高硬度的铝合金厚板，使此种铝合金的应用受到很大的限制。
技术实现要素：
本发明目的是要解决现有铝合金板材的强度及硬度较低，且制备方法无法制备出高强度高硬度的铝合金厚板的问题，而提供一种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法。
一种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按si的质量百分数为0.02％～0.07％、fe的质量百分数为2.1％～2.6％、cu的质量百分数为6.2％～6.8％、mn的质量百分数为0.03％～0.11％、mg的质量百分数为1.2％～1.5％、cr的质量百分数为2.2％～2.4％、zn的质量百分数为1.1％～1.4％和余量为al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为713℃～718℃的条件下，熔炼13h～17h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为706℃～713℃、铸造速度为97mm/min～106mm/min、冷却水强度为0.72mpa～0.78mpa、冷却水温度为6℃～10℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为677℃～683℃，然后降低金属温度至651℃～657℃，并在金属温度为651℃～657℃的条件下，保温4h～6h，最后降低金属温度至632℃～638℃，并在金属温度为632℃～638℃的条件下，保温15h～19h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在温度为607℃～613℃的条件下，保温13h～16h，然后在温度为550℃～556℃的条件下，保温3h～5h，最后加热至出炉温度为550℃～556℃，得到加热后的铝合金铸锭；
五、热轧：
将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为22.0mm～26.0mm，得到热轧板半成品；
六、固溶：
将热轧板半成品置于淬火炉中固溶，在温度为543℃～547℃的条件下，保温71min～79min，出炉后以14s～21s的时间转移置温度为7℃～9℃的水中冷却，得到固溶板材；
七、退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为174℃～180℃的条件下，保温9h～12h，得到退火板材；
八、一次淬火：
将退火板材置于淬火炉中，在温度为414℃～419℃的条件下，保温97min～103min，出炉后以11s～15s的时间转移置温度为4℃～7℃的水中冷却，得到一次淬火后的板材；
九、二次淬火：
将一次淬火后的板材置于淬火炉中，在温度为223℃～227℃的条件下，保温133min～137min，出炉后以5s～9s的时间转移置温度为8℃～11℃的水中冷却，得到二次淬火后的板材；
十、一次热处理：
将二次淬火后的板材置于热处理炉中，在金属温度为138℃～142℃的条件下，保温9.5h～12h，得到一次热处理的板材；
十一、拉伸：
将一次热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～1.9％，得到拉伸后的板材；
十二、二次热处理：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为123℃～129℃的条件下，保温60h～65h，然后降温至金属温度为105℃～111℃，并在金属温度为105℃～111℃的条件下，保温13h～17h，得到一种高强度高硬度的铝合金厚板。
本发明优点：本发明的一种新合金其高强度高硬度优于其他铝合金产品，且其他力学性能、耐蚀性能和疲劳性能也保温在较好的性能范围内。同时本发明确定了此种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法，填补了高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法的空白。本发明选择合理的工艺流程，通过对轧制、热处理、拉伸的控制达到调节强化相析出方式、细化组织、提高强度、硬度、韧性、耐蚀性和疲劳性能的目的。通过热处理制度的控制达到了使此种板材性能稳定的目的。使得本发明生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、拉伸力学性能、硬度、耐蚀性能稳定的铝合金薄板制品，抗拉强度766mpa～793mpa，屈服强度683mpa～705mpa，延伸率14％～19％，硬度105hrc～119hrc，断裂韧性l-t:63mpa～68mpa，t-l:57mpa～62mpa，剥落腐蚀达到p级以上，可应用于飞机、铁路、舰船、汽车制造业、制罐工业等多个领域。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按si的质量百分数为0.02％～0.07％、fe的质量百分数为2.1％～2.6％、cu的质量百分数为6.2％～6.8％、mn的质量百分数为0.03％～0.11％、mg的质量百分数为1.2％～1.5％、cr的质量百分数为2.2％～2.4％、zn的质量百分数为1.1％～1.4％和余量为al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为713℃～718℃的条件下，熔炼13h～17h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为706℃～713℃、铸造速度为97mm/min～106mm/min、冷却水强度为0.72mpa～0.78mpa、冷却水温度为6℃～10℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为677℃～683℃，然后降低金属温度至651℃～657℃，并在金属温度为651℃～657℃的条件下，保温4h～6h，最后降低金属温度至632℃～638℃，并在金属温度为632℃～638℃的条件下，保温15h～19h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在温度为607℃～613℃的条件下，保温13h～16h，然后在温度为550℃～556℃的条件下，保温3h～5h，最后加热至出炉温度为550℃～556℃，得到加热后的铝合金铸锭；
五、热轧：
将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为22.0mm～26.0mm，得到热轧板半成品；
六、固溶：
将热轧板半成品置于淬火炉中固溶，在温度为543℃～547℃的条件下，保温71min～79min，出炉后以14s～21s的时间转移置温度为7℃～9℃的水中冷却，得到固溶板材；
七、退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为174℃～180℃的条件下，保温9h～12h，得到退火板材；
八、一次淬火：
将退火板材置于淬火炉中，在温度为414℃～419℃的条件下，保温97min～103min，出炉后以11s～15s的时间转移置温度为4℃～7℃的水中冷却，得到一次淬火后的板材；
九、二次淬火：
将一次淬火后的板材置于淬火炉中，在温度为223℃～227℃的条件下，保温133min～137min，出炉后以5s～9s的时间转移置温度为8℃～11℃的水中冷却，得到二次淬火后的板材；
十、一次热处理：
将二次淬火后的板材置于热处理炉中，在金属温度为138℃～142℃的条件下，保温9.5h～12h，得到一次热处理的板材；
十一、拉伸：
将一次热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～1.9％，得到拉伸后的板材；
十二、二次热处理：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为123℃～129℃的条件下，保温60h～65h，然后降温至金属温度为105℃～111℃，并在金属温度为105℃～111℃的条件下，保温13h～17h，得到一种高强度高硬度的铝合金厚板。
本具体实施方式的高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法中的单个杂质≤0.02％，全部杂质的范围为≤0.07％，此范围内的杂质对铝合金板材的性能没有影响。
本具体实施方式制备的铝合金具有高强度高硬度新型铝合金，具有很高的抗拉强度强度、屈服强度和硬度，较好的耐蚀性能等特点，尤其优良的硬度和强度性能，是一般铝合金中产品所不具有的。此种铝合金板材将会成为航天、飞机、轨道交通、船舶、汽车制造业、通信行业、运输业所用的主要材料。此种铝合金制品主要通过固溶、退火和其他热处理方法加工方法获得，但是一般的生产加工方式，无论是铸造熔炼、成型还是轧制、热处理，都很难生产出同时具备如此高强度、高硬度并且韧性好和耐腐蚀高的铝合金板材，因为目前国际和国内生产该种合金板材工艺不成熟不稳定，无法有效的生产出该种铝合金板材，使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。
本具体实施方式优点：本具体实施方式的一种新合金其高强度高硬度优于其他铝合金产品，且其他力学性能、耐蚀性能和疲劳性能也保温在较好的性能范围内。同时本具体实施方式确定了此种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法，填补了高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法的空白。本具体实施方式选择合理的工艺流程，通过对轧制、热处理、拉伸的控制达到调节强化相析出方式、细化组织、提高强度、硬度、韧性、耐蚀性和疲劳性能的目的。通过热处理制度的控制达到了使此种板材性能稳定的目的。使得本具体实施方式生产出了板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好、拉伸力学性能、硬度、耐蚀性能稳定的铝合金薄板制品，抗拉强度766mpa～793mpa，屈服强度683mpa～705mpa，延伸率14％～19％，硬度105hrc～119hrc，断裂韧性l-t:63mpa～68mpa，t-l:57mpa～62mpa，剥落腐蚀达到p级以上，可应用于飞机、铁路、舰船、汽车制造业、制罐工业等多个领域。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：步骤一中按si的质量百分数为0.03％～0.06％、fe的质量百分数为2.2％～2.5％、cu的质量百分数为6.3％～6.4％、mn的质量百分数为0.03％～0.9％、mg的质量百分数为1.2％～1.4％、cr的质量百分数为2.2％～2.3％、zn的质量百分数为1.1％～1.3％和余量为al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为714℃～718℃的条件下，熔炼14h～17h，得到铝合金熔液。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之一的不同点是：步骤二中在铸造温度为708℃～713℃、铸造速度为99mm/min～106mm/min、冷却水强度为0.74mpa～0.78mpa、冷却水温度为6℃～9℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭。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的不同点是：步骤三中在将规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为679℃～682℃，然后降低金属温度至653℃～656℃，并在金属温度为653℃～656℃的条件下，保温4h～5h，最后降低金属温度至634℃～638℃，并在金属温度为634℃～638℃的条件下，保温17h～19h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至三相同。
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点是：步骤四中将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在温度为607℃～610℃的条件下，保温14h～16h，然后在温度为550℃～553℃的条件下，保温4h～5h，最后加热至出炉温度为553℃～556℃，得到加热后的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至四相同。
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点是：步骤六中将热轧板半成品置于淬火炉中固溶，在温度为545℃～547℃的条件下，保温71min～77min，出炉后以14s～19s的时间转移置温度为7℃～8℃的水中冷却，得到固溶板材。其他与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六不同点是：步骤七中将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为175℃～179℃的条件下，保温10h～12h，得到退火板材。其他与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七不同点是：步骤八中将退火板材置于淬火炉中，在温度为416℃～419℃的条件下，保温99min～103min，出炉后以13s～15s的时间转移置温度为4℃～6℃的水中冷却，得到一次淬火后的板材。其他与具体实施方式一至七不相同。
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点是：步骤九中将一次淬火后的板材置于淬火炉中，在温度为226℃～227℃的条件下，保温133min～135min，出炉后以5s～7s的时间转移置温度为8℃～10℃的水中冷却，得到二次淬火后的板材。其他与具体实施方式一至八相同。
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点是：步骤十中将二次淬火后的板材置于热处理炉中，在金属温度为139℃～142℃的条件下，保温11h～12h，得到一次热处理的板材。其他与具体实施方式一至九相同。
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点是：步骤三中将规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为680℃～682℃，然后降低金属温度至655℃～656℃，并在金属温度为655℃～656℃的条件下，保温4h～5h，最后降低金属温度至635℃～638℃，并在金属温度为635℃～638℃的条件下，保温18h～19h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭。其他与具体实施方式一至十相同。
具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式一至十一之一不同点是：步骤五中将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为23.0mm～26.0mm，得到热轧板半成品。其他与具体实施方式一至十一相同。
具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式一至十二之一不同点是：步骤六中将热轧板半成品置于淬火炉中固溶，在温度为545℃～556℃的条件下，保温71min～75min，出炉后以14s～17s的时间转移置温度为7℃～8℃的水中冷却，得到固溶板材。其他与具体实施方式一至十二相同。
具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式一至十三之一不同点是：步骤十一中将一次热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.5％～1.7％，得到拉伸后的板材。其他与具体实施方式一至十三相同。
具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式一至十四之一不同点是：步骤十二中将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为123℃～126℃的条件下，保温64h～65h，然后降温至金属温度为107℃～111℃，并在金属温度为107℃～111℃的条件下，保温15h～17h，得到一种高强度高硬度的铝合金厚板。其他与具体实施方式一至十四相同。
采用下述试验验证本发明效果：
实施例一：
一种高强度高硬度铝合金厚板的稳定制造方法是按以下步骤完成的：
一、称取、熔炼：
按si的质量百分数为0.04％、fe的质量百分数为2.3％、cu的质量百分数为6.4％、mn的质量百分数为0.04％、mg的质量百分数为1.3％、cr的质量百分数为2.3％、zn的质量百分数为1.1％和余量为al，分别称取铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭，然后将称取的铝硅中间合金、铝铁中间合金、电解铜、镁锰中间合金、纯锌锭、铝铬中间合金和铝锭加入到干燥的熔炼炉中，在温度为716℃的条件下，熔炼16h，得到铝合金熔液；
二、铸造：
在铸造温度为711℃、铸造速度为102mm/min、冷却水强度为0.76mpa、冷却水温度为7℃的条件下，将铝合金熔液按半连续铸造法制成规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭；
三、均匀化退火处理：
将规格为520mm×1500mm的铝合金铸锭置于热处理炉中，加热至金属温度为680℃，然后降低金属温度至655℃，并在金属温度为655℃的条件下，保温4.5h，最后降低金属温度至637℃，并在金属温度为637℃的条件下，保温19h，得到均匀化退火处理后的铝合金铸锭；
四、加热：
将均匀化退火处理后的铝合金铸锭铣去表面铸造及热处理的氧化皮，然后置于加热炉中，在温度为610℃的条件下，保温15h，然后在温度为553℃的条件下，保温5h，最后加热至出炉温度为556℃，得到加热后的铝合金铸锭；
五、热轧：
将加热后的铝合金铸锭热轧成厚度为24.0mm，得到热轧板半成品；
六、固溶：
将热轧板半成品置于淬火炉中固溶，在温度为546℃的条件下，保温74min，出炉后以14s的时间转移置温度为7℃的水中冷却，得到固溶板材；
七、退火：
将固溶板材置于热处理炉中退火，在金属温度为176℃的条件下，保温11h，得到退火板材；
八、一次淬火：
将退火板材置于淬火炉中，在温度为418℃的条件下，保温101min，出炉后以15s的时间转移置温度为4℃的水中冷却，得到一次淬火后的板材；
九、二次淬火：
将一次淬火后的板材置于淬火炉中，在温度为227℃的条件下，保温136min，出炉后以5s的时间转移置温度为8℃的水中冷却，得到二次淬火后的板材；
十、一次热处理：
将二次淬火后的板材置于热处理炉中，在金属温度为141℃的条件下，保温11h，得到一次热处理的板材；
十一、拉伸：
将一次热处理的板材用拉伸机进行拉伸，拉伸量为1.6％，得到拉伸后的板材；
十二、二次热处理：
将拉伸后的板材置于热处理炉中，在金属温度为124℃的条件下，保温64h，然后降温至金属温度为111℃，并在金属温度为111℃的条件下，保温17h，得到一种高强度高硬度的铝合金厚板。
本实施例制备的高强度高硬度的铝合金厚板，板面平整、薄厚均匀、表面光洁度好，对5组高强度高硬度的铝合金厚板进行性能测试，得出抗拉强度为766mpa～793mpa，屈服强度683mpa～705mpa，延伸率14％～19％，硬度105hrc～119hrc，断裂韧性l-t:63～68mpa，t-l:57～62mpa，剥落腐蚀达到p级以上。