[发明专利]一种铝合金板材的制备工艺

说明书

本发明涉及一种铝合金板材的制备工艺，该制备工艺包括以下步骤：均匀化、机加工、预热、热轧、切边切头尾、拉伸、固溶淬火、拉伸、时效、固溶淬火、拉伸、时效。本发明一种铝合金板材的制备工艺，通过除气除渣工序及过滤工序去除铝熔体中的有害杂质，改善铸造出的铝合金锭坯的质量；根据淬火冷却规律对淬火的淬火压力、冷却速率、冷却温度进行分段精确控制从而进行三级淬火，提高铝合金板材淬透性，同时将淬火残余应力降至最低；工艺中步骤（5）、（7）、（10）的总拉伸率都不大于3%，且分步拉伸，拉伸得到的铝合金板材强度高、韧耐好且耐腐蚀，同时减少淬火过程中铝合金板材料产生的残余应力。

技术领域

本发明涉及有色金属材料处理技术领域，具体涉及一种铝合金板材的制备工艺。

背景技术

高强高韧的铝合金板材在航空工业、军事工业、民用工业等领域的应用非常广泛。特别是在航空工业中，航空整体结构件通常采用高强度铝合金厚板直接铣削加工而成。为了获得高性能的铝合金板材，必须将锭坯经过轧制、淬火、预拉伸等工序，在这一系列的工序中铝合金板材都会存在相应的残余应力，残余应力引起的加工变形问题是航空自动化制造领域的瓶颈问题，严重制约着新型飞机的研制和生产。

随着国家“大飞机项目的启动，对大断面、高质量的铝合金宽厚板的需求变得日益迫切。高性能铝合金宽厚板材在大型飞机的机身、机翼等结构件的制造中占有相当大的比重。为了降低铝合金厚板残余应力，就必须采用大型张力拉伸机对其进行拉伸处理，万吨级大型张力拉伸机是生产高性能航空级铝合金厚板产品的关键设备。这种级别的大型张力拉伸机不仅技术指标高、价格昂贵而且属敏感产品，投资巨大且难以引进，我国目前的大型铝合金加工厂只有极少数装备用于生产高性能铝合金厚板的万吨级大型张力拉伸机。现有技术生产的铝合金板材在铝合金板材厚度为80~200mm时，淬火残余应力消除效果不佳；当厚度超过200mm时铝合金板材超厚板的拉伸机拉力不够，不能有效减弱淬火残余应力，因此现有技术生产的铝合金超厚板淬火残余应力大、机加工易变形。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种有效减少淬火残余应力，后续机加工不易变形的一种铝合金板材的制备工艺。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种铝合金板材的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

（1）均匀化：将纯铝锭及中间金属熔炼，进行除气除渣工序降低铝熔体中的氢渣浓度，再经过过滤工序去除铝熔体中的氧化物和非金属夹杂物，铸造出铝合金锭坯并进行均匀化, 所述中间金属包括锌锭、镁锭、电解铜、Al-Zr、Al-Ti，铸造出的铝合金锭坯各组分的质量百分比组成为：Zn 4.5%～9.5%，Mg 1.0%～2.8%，Cu 0～2.5%，Zr 0.05%～0.25%，余量为Al；

（2）机加工：将均匀化后的铝合金锭坯切头尾，锯切成400～600mm厚，1500～2000mm宽的热轧坯料；

（3）预热：将步骤（2）的热轧坯料在350～450℃下加热4～20小时；

（4）热轧：预热完成后，将热轧坯料轧制成厚度为80～300mm的板材；

（5）拉伸：将步骤（4）中的板材转至拉伸机拉伸，拉伸量为0.5%～1.5%；

（6）固溶淬火：将步骤（5）中的板材投入辊底炉内，保温温度450～490℃，保温时间500～900min，随后进行三级淬火,第一级淬火:将固溶温度从450℃-490℃冷却至430℃-440℃，淬火水压为1.2～2.4 bar，冷却速率5～20℃/s；第二级淬火：将第一级淬火结束的铝合金板材料冷却至220℃-240℃，淬火水压为3.0～5.0bar，冷却速率30～50℃/s；第三级淬火：将第二级淬火结束的铝合金板材料冷却至35℃-45℃，淬火水压0.5～2.0 bar，冷却速率5～15℃/s；