本发明涉及铝铜合金，具体涉及一种高性能铝铜合金的生产方法。
背景技术：
1、铝铜合金是以铜为主要合金元素的铝合金，是工业上最早使用的铸铝合金，不但具有较高的比强度、比模量、断裂韧度、疲劳强度和耐腐蚀稳定性，同时还具有良好的成形工艺性和焊接性，因此成为航天工业中应用最广泛的有色金属结构材料。
2、为了提高铝铜合金的性能，一般需添加较多的合金元素，以205a铝铜合金为例，除了cu以外还添加了mn、v、ti、zr、cd、b等多种元素，生产时易产生成分偏析问题。为了避免在铸造时产生疏松、偏析等缺陷，只能采用100kg-300kg的小熔铝炉进行生产，生产效率低。同时因为没有炉外铝液净化措施，为了降低含气含渣量，大多采用al99.95以上的高纯度、渣含量低的铝锭二次重熔进行生产，使得生产成本较高。可见，目前铝铜合金均采用al99.95以上的高纯度铝锭二次重熔作为原料，在100kg-300kg的小熔铝炉中进行生产，但该生产方式的问题在于成分易偏析、生产成本高、生产效率低。
3、现有技术一公开了一种高强度铝铜系铝合金制备方法(cn109182804a)，并具体公开了：常见的高强度铸造铝合金主要为al-cu系，虽然具有较高的强度，但也很难达到抗拉强度480mpa以上及延伸率大于10％以上的性能。本发明提供一种铸造性能及力学性能好的铝铜系铝合金制备方法。按重量百分比，cu为4.3％-5.2％；mn为0.6％-1.0％；ti为0.15％-0.34％；mg为0.35％-0.40％；re为0.05％-0.15％；zr为0.05％-0.2％；fe<0.2％；si<0.1％；zn<0.2％；其余杂质<0.5％，铝余量。通过本技术方案，其生产的铸造铝合金综合性能更加优异，同时材料成本更低。
4、现有技术一涉及铝铜系铝合金的生产，但其采用小熔炉生产，只能生产100kg，而且无炉外铝液净化措施，在生产原料、生产设备、生产工艺及产品质量上与本专利均有不同。
5、现有技术二公开了一种优质高强铸造铝合金材料及制备方法(cn105002408a)：本发明涉及一种优质高强铸造铝合金材料及制备方法，具体为一种铝铜系合金及制备方法。其组成按重量百分比为4.5-6.5％铜、1-1.5％锰、0.35-0.65％钛、0.4-1.0％镁、0.2-0.5％锆、3-6％re(稀土)、0.01-0.03％硼、<0.1％硅、<0.2％锌、<0.2％铁，其余杂质含量<0.8％，铝余量。通过在铝铜系合金中添加锰、钛、镁、锆以及稀土元素，能够明显改善铝铜系合金的铸造性，并在一定程度上提高铝铜系合金的延展性；使得富铜相与铝基体之间的电子电位差减小，提高铝铜系合金的耐蚀性；并在一定程度上消除铝铜系合金的偏析。
6、现有技术二涉及铝铜系铝合金的生产，但其采用高频真空熔炼炉生产，批次产量受限，且无炉外铝液净化措施，产品含气含渣量高，我司采用双室炉并配套炉外铝液净化系统，每炉次可生产20吨左右且含气含渣量少。
7、现有技术三公开了一种铝铜系铝合金圆铸锭铸造工艺(cn104451297a)：本发明公开了铝铜系铝合金圆铸锭铸造工艺，首先按配比选取低铁低硅铝锭、铝锰合金、铝铜中间合金锭、铝铅中间合金锭和镁锭；然后于710-750℃熔炼所选原材料并充分搅拌；接着向熔体中加入精炼剂进行精炼，控制精炼时间为10～20min，温度为730～750℃，所述精炼剂为无钠精炼剂；紧接着扒渣并保温静置，紧接着在线细化并进行除气处理，最后对熔体进行过滤并于680-730℃浇铸得产品。本发明铝铜系铝合金圆铸锭铸造工艺，可以降低逐渐裂纹，提高铸件品质。
8、现有技术三涉及铝铜系铝合金，但其采用低铁低硅铝锭二次重熔生产，生产成本高而且生产过程中不能保证避免成分偏析。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种高性能铝铜合金的生产方法，直接使用al99.85以上电解铝液生产，并通过双室炉的强制搅拌作用配合侧壁精炼系统及炉外铝液净化系统，不但解决了成分偏析、含气含渣较高等质量不稳定的问题，同时显著提高生产效率，降低生产成本，适用于批量化生产。
2、为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
3、一种高性能铝铜合金的生产方法，该方法以纯度99.85％以上电解铝液为原材料，采用带有侧壁精炼系统的双室熔炼炉实现高性能铝铜合金铸锭的制备。该方法包括如下步骤：
4、(1)设计铝铜合金化学成分；
5、(2)原材料准备：准备al含量99.85％以上的电解铝液；铜、铝、锆、镉、钛、钒和锰元素的原料来源分别为铝铜中间合金、铝锆中间合金、铝镉中间合金、铝钛中间合金、铝钒中间合金和锰剂；准备细化剂；
6、(3)铝铜合金熔炼：
7、在双室熔炼炉进完电解铝液后，将步骤(2)中其他原材料(各中间合金)按铝铜合金化学成分配比加入铝液中，开启机械泵使铝液在加热室和废料室之间进行循环完成熔化并促进铝液成分、温度均匀，然后采用双室熔炼炉自带侧壁精炼系统控制温度在720-760℃进行精炼，精炼完毕后将表面熔渣扒除干净；
8、(4)测试合金液成分满足要求、且温度720-760℃范围内可进行浇铸；在炉眼处采用在线喂丝机添加细化剂，最大限度确保细化效果且可避免大量添加alti5b1细化剂产生聚集，而后铝液经炉外铝液净化系统进行除气除渣后进行铸造，获得铝铜合金铸造锭或棒材。
9、上述步骤(1)中，按重量百分比计，该铝铜合金化学成分如下：
10、fe≤0.40％，si≤0.25％，cu：4.6-5.3％，mn：0.3-0.5％，v：0.05-0.3％，cd：0.15-0.25％，zr：0.15-0.25％，ti：0.15-0.35％，b：0.005-0.6％，其它单个杂质含量≤0.05％，杂质总含量≤0.15％，余量为al。
11、上述步骤(1)中，al含量99.85％以上的电解铝液的质量满足gb/t 1196-2017标准要求；各中间合金优选alcu50中间合金、alzr10中间合金、alcd10中间合金、alti10中间合金、alv10中间合金，各中间合金质量满足gb/t 27677-2017标准要求；mn剂的质量满足ys/t492-2021标准要求；细化剂选择alb3和alti5b杆状细化剂，质量满足gb/t 27677-2017标准要求。
12、上述步骤(3)中，所述双室熔炼炉包括加热室和废料室，加热室和废料室之间连接机械泵，通过机械泵驱动铝液由加热室熔池进入到废料室，将加热室的能量传递到废料室，使废料室的铝液温度逐步升高，为废料熔化提供主要热源；废料室的铝液再回到加热室，从而完成一个铝液循环过程；这种铝液循环所产生的强制搅拌作用使得熔池铝液的温度和化学成分更加均匀。
13、上述步骤(3)中，加热室的加热温度为730-760℃，精炼时间为40-60min。
14、上述步骤(4)中，细化剂中alb3与alti5b1杆状细化剂的添加量均为4-6kg/tal。
15、上述步骤(4)中，所述精炼系统与炉外铝液净化系统相连接，炉外铝液净化系统包括单级板式过滤、在线精炼除气设备和双级板式过滤设备，合金液精炼后依次经过单级板式过滤(过滤片规格≥30ppi)、在线精炼除气设备(除气效率50％以上)和双级板式过滤设备(过滤片规格40ppi或以上))后进行铸造。
16、上述步骤(4)中，铸造时合金液温度为680-700℃，选择铸锭机或合金棒铸造机，生产出相应的铝铜合金铸造锭或铝铜合金棒材。
17、本发明所制备的铝铜合金中，cu含量偏析≤2％，在线氢含量≤0.10ml/100gal，采用podfa测试渣含量≤0.06mm2/kg。
18、本发明的优点和有益效果如下：
19、1、本发明采用双室炉配套炉外铝液净化系统生产高性能铝铜合金，无需采用高纯度铝锭二次重熔，直接使用al99.85以上电解铝液进行生产，流程短，生产成本低，并且解决小熔铝炉生产zld205a等高铜铝合金成分偏析、b元素聚集、含气含渣高等问题。另外本发明生产方法可使用熔铝炉20t及以上进行生产，与真空熔炼炉、电炉每炉次100-300kg生产量相比，生产效率大幅度提升，生产方法适用于工业批量化生产。
20、2、本发明采用双室炉铝液循环系统及侧壁精炼系统、合金液成分满足要求、温度720-760℃范围内可进行浇铸；在炉眼处采用双盘在线喂丝添加alb3及altib细化剂，开炉眼后铝液经过单级板式过滤后，再经在线精炼和双级板式过滤设备进行除气除渣，保证在线精炼除气效率50％以上，过滤片规格≥30ppi；浇铸温度680-700℃，进入铸锭机或合金棒铸造机，可生产出15kg左右的铝铜合金铸造锭或铝棒。