[发明专利]高强、高韧铝合金预拉伸厚板及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金预拉伸厚板及其制造方法。

背景技术

高强、高韧铝合金属于Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，该合金板材热处理后具有优良的综合性能，其大规格预拉伸厚板具有易加工及加工后不翘曲等特点，近些年来已越来越多地取代大型模锻件用于大型军用机种的壁板、隔框、翼梁等重要结构件，可有效减少材料的强度损失、减轻飞机本体重量，简化飞机的生产制造工序，对航空工业的发展有促进作用。

60年代以前，飞机结构设计的主导思想是追求材料的高的静强度，无论在合金设计还是在热处理研究方面都极力着眼于提高合金的强度指标，当时飞机上采用最多的有前苏联的B95-T1和美国的2024-T4、7075-T6铝合金板材。随着航空与航天工业的迅速发展，对铝合金材料的性能要求越来越高。1960～1970年间，北美和西欧从对飞机材料应力腐蚀开裂事故分析中认识到，对铝合金结构材料的要求不仅是静强度和刚度，而且还必须具有较好的抗应力腐蚀能力，有较高的疲劳强度，并有较好的断裂韧性，这样才能使铝合金结构材料在恶劣的工作环境下长时间安全可靠的工作。研究表明，在铝合金结构材料组成中对这些性能影响最大的因素是铝合金结构材料中的不溶化合物等第二相，在7A04铝合金中，由于Fe、Si等元素加入量不合理，形成难溶化合物或在铸造时产生共晶化合物，导致铝合金结构材料的韧性差、强度低。因此，铝合金结构材料采用高纯铝，控制Fe、Si杂质含量，调整主要成分使杂质弥散相的数量减小，以改善铝合金结构材料的韧性，提高铝合金结构材料的强度，以此为原则各国研制出了改良型的新合金，如美国在7075合金基础上研制出了7175和7475合金，并在F-16、C-58飞机上率先得到应用；前苏联的B95改良型为B95пч、B95оч，在“苏二七”机种上获得应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强、高韧铝合金预拉伸厚板及其制造方法，以解决7A04铝合金中，由于Fe、Si等元素加入量不合理，形成难溶化合物或在铸造时产生共晶化合物，导致铝合金结构材料的韧性差、强度低，无法满足在恶劣的工作环境下长时间安全可靠工作的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的高强、高韧铝合金预拉伸厚板，所述厚板按重量百分比由1.40％-2.00％的Cu、1.80％-2.80％的Mg、0.20％-0.60％的Mn、0.10％-0.25％的Cr、5.00％-6.50％的Zn、0-0.10％的Si、0.05％-0.25％的Fe、0-0.05％的Ti、0-0.10％的Ni、0.01-0.05％的单个杂质、0.01-0.10％的合计杂质和余量的Al组成，厚板的厚度为11mm～85mm；本发明的高强、高韧铝合金预拉伸厚板的制备方法由以下步骤完成：一、扁铝合金铸锭的熔炼与铸造；二、对扁铝合金铸锭均匀化退火，熔炼炉温设定为490℃，加热5h～7h；再将熔炼炉温设定为455℃，加热49h～51h，将扁铝合金铸锭加热至450℃～460℃；三、对扁铝合金铸锭热轧，热轧时铸锭加热温度为370℃～420℃，保温1h～2h；其热轧板厚度为11mm～85mm的板材，四、对热轧后的板材进行淬火预拉伸：先用辊底淬火炉对厚板进行淬火处理：固溶处理的温度为470℃±2℃，保温1h～2h，转移时间小于30s，冷却水温度小于30℃，淬火后6h内将厚板进行预拉伸，预拉伸塑性变形量控制在2.0％～2.5％之间；五、对预拉伸后的铝合金厚板时效处理：1、单级时效：时效温度为115℃～125℃，保温23h～25h；2、双级时效：其中，一级时效温度为110℃～120℃，保温7h～9h；二级时效温度为160℃～170℃，保温19h～20h。