[发明专利]一种大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭的制备方法

说明书

一种大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭的制备方法，涉及一种7000系铝合金圆铸锭及其制备方法。是要解决现有大规格7000系铝合金铸锭强度、断裂韧性较差的问题。该铝合金圆铸锭由Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Zn、Ti、Zr、Sb、Be、Na、Li、K和余量Al制成。方法：一、称取原料；二、投料前向炉底铺撒熔剂，将原料加入熔炼炉，投料后在表面再铺撒熔剂；三、加热至熔炼炉中配料熔化，加入铜板和锌锭搅拌；四、熔炼，扒去表面浮渣；五、精炼；六、倒炉；七、铸造；八、锯切；九、均匀化退火。本发明的铝合金铸锭制造型材，具有较高的抗拉强度和抗压屈服强度，具有较高的断裂韧性。本发明用于铝合金领域。

技术领域

本发明涉及一种7000系铝合金圆铸锭及其制备方法。

背景技术

随着我国航空航天事业的迅猛发展，对基础材料提出了更加苛刻的要求。在要求挤压型材截面尺寸增大，定尺长度加长的同时，要求挤压型材性能具有更高强韧性和耐蚀性的匹配。因此，需要更高合金化和更大规格的铝合金圆铸锭坯料，合金化程度高，铸锭规格大，铸造成型困难，因此高合金化大规格圆铸锭的制备是制约我国高强高韧铝合金发展的瓶颈问题。

目前，航空航天用的7000系铝合金的Zn含量在6％～8％之间，合金的抗拉强度较高，能够达到600MPa。但是其断裂韧性较差，断裂韧性在24MPa·m^1/2～30MPa·m^1/2。主要问题之一是铝合金熔体含氢量较高，通常为0.15～0.20ml/100gAl，不能同时满足高强高韧的要求。而且按照现有工艺生产，要达到大规格的高强度高韧性铸锭，成型难度很大，综合成品率不足40％。

发明内容

本发明是要解决现有大规格7000系铝合金铸锭强度、断裂韧性较差的问题，提供一种大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭及其制备方法。

本发明大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭按重量百分比由Si≤0.01％、Fe≤0.01％、 Cu：1.9％～2.5％、Mn：0.2％～0.6％、Mg：1.8％～2.5％、Cr：0.03％～0.05％、Zn：8.4％～ 9.4％、Ti≤0.10％、Zr：0.15％～0.22％、Sb：0.03％～0.05％、Be：0.00045％～0.0012％、 Na+Li+K总量≤5ppm和余量Al制成。

上述大规格高强高韧7000系铝合金圆铸锭的制备方法，包括以下步骤：

一、按重量百分比Si≤0.01％、Fe≤0.01％、Cu：1.9％～2.5％、Mn：0.2％～0.6％、Mg：1.8％～2.5％、Cr：0.03％～0.05％、Zn：8.4％～9.4％、Ti≤0.10％、Zr：0.15％～0.22％、 Sb：0.03％～0.05％、Be：0.00045％～0.0012％、Na+Li+K总量≤5ppm和余量Al称取配料；所述配料为铝锭、铜板、镁锭、锌锭、电解金属锰、铝合金废料、铝钛硼丝、粉末状铝锆中间合金、铝铍中间合金、铝锑中间合金，所述铝合金废料为与要制备的铝合金型号相同的铝合金；所述铝锭为精铝锭；

其中为了严格控制铁、硅杂质及Na+Li+K碱金属的含量，所述精铝锭中Fe含量为0.005以下，Si含量为0.005以下，Na+Li+K碱金属的含量为5ppm以下；

二、在投料前向熔炼炉炉底均匀铺撒上一层熔剂，然后依次按照铝锭、铝合金废料、电解金属锰的顺序加入熔炼炉，投料后在上表面再均匀的铺撒一层熔剂；

三、加热至熔炼炉中配料熔化，然后均匀加入铜板和锌锭，并使铜板和锌锭淹没在熔体中，在720～780℃温度范围内搅拌；

四、熔炼：保持熔炼温度为750～780℃，然后采用Ar-Cl₂混合气体将粉末状铝锆中间合金均匀的喷入熔体中；

保持750～780℃再向熔体中加入铝锑中间合金和镁锭，然后加入铝铍中间合金，充分搅拌，然后扒去熔体表面浮渣；