[发明专利]一种超大规格铝合金板材的制造方法

说明书

本发明公开了一种超大规格铝合金板材的制造方法。该制造方法的主要步骤包括：铝合金熔铸，制成铝合金锭坯；将制成的铝合金锭坯进行均匀化热处理；对铝合金锭坯热轧，制成铝合金板材；对铝合金板材进行单级或分级固溶保温处理，随即以平均冷却速度V₁将铝合金板材由T₀温度点缓冷至临界转变温度T₁，随后以平均冷却速率V₂将铝合金板材从T₁温度点快速冷却至临界转变温度T₂，最后以平均冷却速率V₃将铝合金板材从T₂温度点快速冷却至50℃或更低的温度，得到超大规格铝合金板材，其中，470℃≤T₀≤500℃，420℃≤T₁≤450℃，100℃≤T₂≤150℃；5℃/s≤V₁≤10℃/s，25℃/s≤V₂≤60℃/s，1℃/s≤V₃≤3℃/s。对合金板材进行预拉伸处理；对铝合金板材进行时效热处理；得到最终铝合金板材产品。

技术领域

本发明涉及一种超大规格铝合金板材的制造方法，尤其涉及一种协调匹配超大规格可热处理强化型铝合金板材淬火效果与板型质量(残余应力)的制造方法，其中所述铝合金为由国际铝业协会和中国有色金属标准化技术委员会所注册的7000系(Al-Zn-Mg)、2000系(Al-Cu-Mg)、铝锂合金(Al-Cu-Li或Al-Mg-Li)，属于铝合金材料制备加工技术领域。

背景技术

高强度7000系(Al-Zn-Mg)、2000系(Al-Cu-Mg)、铝锂合金(Al-Cu-Li或Al-Mg-Li)铝合金板材是以航空航天用材为背景研制并发展起来的高性能铝合金材料，长期以来被广泛用于各种飞机机身、机翼梁、机翼壁板、机窗壁板和航天飞行器中高强度结构件的制造，是世界航空航天工业中不可缺少的关键材料。当前随着以新一代军民用飞机为代表的重大装备总体性能的不断攀升，可靠性和结构重量控制要求不断提高，结构用材呈现出了大型化、整体化的发展趋势，相应地对制品的重量和规格也提出了更高的要求。航空领域整体式结构件的出现，使得以往多种不同合金相互铆接组装而成的飞机大型部件，可以采用一块厚板通过切削加工制造，不但大为降低了生产成本，缩短了制造周期，而且提高了部件的整体性能，增强了飞机的安全性。

结构件大型化、整体化的发展，使得生产具有超厚(厚度大于80mm，最大厚度达到250mm甚至更高)、超宽(宽度大于1600mm，最大宽度达到4000mm甚至更高)特征的超大规格铝合金板材成为一种必然趋势，这就对铝合金板材的生产工艺技术提出了诸多全新挑战。以淬火环节为例，业界周知，淬火的目的是将铝合金板材快速冷却到某个温度以下，通常为室温，以将高温下形成的过饱和固溶体保留到室温，为随后的时效强化处理奠定基础。淬火冷却速度是主要的淬火参数之一，对于淬火敏感性很高的合金或者是厚度规格较大的板材制品，采用尽可能快的冷却速度，有利于获得较高的强度，但同时由于急剧冷却带来板材内、外的温度梯度加大，导致其内部应力过大，即残留了大量的淬火应力；此外，相对于尺寸规格较窄的铝板，超大宽度板材由于沿宽度方向的内在组织结构和外在冷却条件的差异性，不可避免地因残余应力的不均匀分布引起板材变形，导致在后续预拉伸工艺环节中难以有效消减而残留在最终产品中，引起用户结构件机加工变形超差甚至开裂等突出问题。可见，如何在确保形成理想过饱和固溶体同时，获得理想的淬火应力分布，是超宽、超厚的大规格铝合金板材淬火工艺开发所需解决的核心技术难题。

发明内容

针对采用传统淬火方式生产超大规格铝合金板材所存在的缺陷和不足，本发明提供一种超大规格铝合金板材的制造方法，其采用新型的“缓-快-缓”三段式淬火冷却工艺，可以实现有利于改善合金综合性能平衡的晶内与晶界析出相协同调控，获得相对理想的综合性能匹配。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超大规格铝合金板材的制造方法，主要包括以下步骤：

(1)铝合金熔铸，制成铝合金锭坯；