[发明专利]一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金热挤压棒材的制造方法。

背景技术

7075合金是Al-Zn-Mg-Cu系典型的代表合金，是航空航天工业必不可少的材料。7075铝合金为热处理强化型铝合金，具有很多特点：1、常温机械性能高：7075合金称做高强度铝合金，抗拉强度R_m＝500～600MPa、屈服强度R_P0.2＝450～550MPa、延伸率A＝6～15％、HB＝130～180，这一特点，使它在航天航空领域占有较重要的地位，可以用它来代替低碳钢使用，如飞机的起落架等。2、较宽的固溶温度：7075合金淬火敏感性小，在450～480℃淬火都会得到满意的性能。3、较高的时效硬化效应：该系合金淬火并人工时效后，拉伸强度能提高200MPa，该合金的时效处理对合金性能与组织有着重要影响。4、较高的断裂韧性：金属材料中存在着难以避免的冶金缺陷或微裂纹，材料抵抗裂纹扩展的能力及破断寿命，因材料成分的不同、热处理的不同而不同，在这方面7075合金有着很大的潜力，特别是T73等新型热处理状态使它的潜力得到了很大的发挥。

7075合金起强化作用的元素为Zn和Mg，Cu也有一定的强化效果，但其主要作用是为了提高材料的抗腐蚀性能，此外还添加有Mn、Cr、Ti细化晶粒的元素以及Fe、Si等杂质元素，因此该合金具有复杂的相组织，形成的难溶化合物多，化合物偏析严重；变形抗力大，铸锭裂纹倾向大；挤压裂纹废品多，挤压速度慢。

发明内容

本发明要解决现有7075合金存在的化合物偏析严重、变形抗力大、铸锭裂纹倾向大、挤压裂纹废品多和挤压速度慢的问题，而提供一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法。

一种高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造方法，按下列步骤实现：

一、铝合金熔液制备：化学成分的确定，铝合金中各元素的质量百分数为Zn：5.20％～6.00％、Mg：2.30％～2.80％、Cu：1.30％～1.80％、Mn：≤0.25％、Cr：0.19％～0.25％、Ti：≤0.10％、Fe：≤0.45％、Si：≤0.25％、单个杂质：≤0.05％、合计杂质：≤0.15％，其余为Al；按照上述各元素的质量百分数分别称取高纯铝锭、电解铜、纯镁锭、纯锌锭、Al-Cr中间合金、Al-Ti-B丝、Al-Be和7075合金的重熔料或者7075合金的一级废料作为原料，然后加入到熔炼炉中，在720℃～800℃下熔炼成铝合金熔液；

二、圆铸锭的热顶铸造：将铝合金溶液按铸造温度750℃～800℃、铸造速度23～33mm/min的工艺进行铸造，炉外采用双转子在线除气和双级陶瓷片过滤，每4炉对双级陶瓷片进行更换，得到直径为φ405mm的铝合金圆铸锭；

三、铸锭均匀化退火：采用分组装炉方式，将步骤二中所得铝合金圆铸锭放置在退火炉里进行均匀化退火，铸锭温度为455℃～470℃，并保温24h，出炉空冷，切短铸锭后车皮，然后锯切成长度为600～1000mm的短铸锭；

四、棒材热挤压：将步骤三中所得短铸锭放置在空气加热炉中加热，加热炉各区仪表定温为420℃～450℃，挤压筒温度400℃～450℃，铸锭温度达到370℃～450℃后，按照挤压速度不大于0.8mm/s通过工模具热挤压成型，得到铝合金棒材；

五、棒材精整：将铝合金棒材进行张力矫直，张力矫直的拉伸率为2％～3％，得到直线度符合GB/T3191标准的精整棒材；

六、T73热处理：将精整棒材挤压前端切掉220mm后取125mm性能试样及200mm抗压力腐蚀性能试样，尾端切掉500mm后取低倍试样；试样淬火：淬火温度460±5℃，试样保温60min，水淬；试样时效：一级时效105±5℃，保温7h，二级时效175±5℃，保温9h，得到试样合格的棒材；

七、AA级探伤：将试样合格的棒材切头尾并上平台检验表面合格后，按照GJB3538或GB/T6519探伤标准进行AA级探伤，然后切成品进行包装，即完成高质量航空叶片用铝合金热挤压棒材的制造。

本发明制造的铝合金热挤压棒材的合金成分满足标准要求，提高了熔体质量，解决了圆铸锭铸造裂纹，改善了短铸锭的热加工性能，降低了化合物偏析废品及挤压裂纹废品，抗应力腐蚀性能30昼夜未断且表面腐蚀较轻，满足航空叶片用AA级探伤铝合金热挤压棒材使用需求，用户锻件零件机加后氧化表面合格率达到100％，适合制作航空叶片材料。