[发明专利]一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法

说明书

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法，铝合金原料成分为：Si≤0.22％，Fe≤0.25％，Cu：2.0～2.6％，Mn≤0.20％，Mg：1.9～2.6％，Cr≤0.06％，Zn：5.7～6.7％，Ti：0.02～0.06％，Zr：0.08～0.15％，Ti+Zr≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al，热轧初始阶段每道次采用压下量不大于50mm的较小的压下量，在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次，单道次压下量60～70mm，最后一道次压下量不大于35mm，解决了工业生产的厚板面临总变形量小，心部和表层变形量存在差异，对心部化合物和晶粒破碎程度不够的问题。

技术领域

本发明属于铝合金制造技术领域，涉及一种航空用高损伤容限型铝合金及制备方法，尤其涉及一种航空用高损伤容限型Al-Zn-Mg-Cu合金及制备方法。

背景技术

随着人们出行需求的日益增加和现代化国防事业的蓬勃发展，人们对于飞行器的性能要求不断提高。飞机结构设计上趋向于大型化、轻量化和整体化，Al-Zn-Mg-Cu合金作为一种超高比强度的材料，广泛应用于飞机的结构材料。通过对预拉伸Al-Zn-Mg-Cu合金厚板数控加工的方式生产出大尺寸结构件，能够有效减少零件和接头数量，减少装配量，提高结构强度。同时也使材料选择上从单一追求材料拥有高的静强度，向高的强度、韧性、抗腐蚀、疲劳等综合性能要求发展。因此当前迫切地需要开发出具有高损伤容限的铝合金材料。

损伤容限是强度、韧性、抗腐蚀、抗疲劳裂纹扩展的综合体现，而强度和韧性是一对矛盾体，提升强度的同时，会造成韧性的损失。由于Al-Zn-Mg-Cu合金主合金元素含量高，难以避免的引起铸锭中存在宏观偏析、枝晶偏析以及共晶组织、粗大化合物分布不均，都将影响后续板材的断裂韧性、疲劳性能和抗腐蚀能力，目前工业上生产的厚板面临着总变形量小，心部和表层变形量存在差异，对心部的化合物和晶粒的破碎程度不够的问题，这些共同制约了Al-Zn-Mg-Cu合金的应用。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述工业生产的厚板面临总变形量小，心部和表层变形量存在差异，对心部化合物和晶粒破碎程度不够的问题，提供一种能够提高板材厚度方向组织和性能均匀性的航空用高损伤容限型铝合金及制备方法。

为达到上述目的，本发明提供一种航空用高损伤容限型铝合金，按照如下重量份数配制铝合金原料：Si≤0.22％，Fe≤0.25％，Cu：2.0～2.6％，Mn≤0.20％，Mg：1.9～2.6％，Cr ≤0.06％，Zn：5.7～6.7％，Ti：0.02～0.06％，Zr：0.08～0.15％，Ti+Zr≤0.15％，单个杂质≤0.05％，杂质合计≤0.15％，余量为Al。

进一步，Zn/Mg质量比值为2.5～3.4，Cu/Mg质量比值为0.85～1.1。

一种航空用高损伤容限型铝合金的制备方法，包括以下步骤：

A、将配制好的铝合金原料加入熔炼炉中均匀混合后熔炼为液态铝合金，将液态铝合金熔铸为铝合金铸锭；

B、将熔铸后的铝合金铸锭进行三级均匀化处理，第一级在400℃，保温4h，第二级在 460～465℃，保温16h，第一级到第二级升温速率＜40℃/h，第三级在478～480℃，保温36～48h，第二级到第三级升温速率＜5℃/h，保温结束后在冷却室降温；

C、将均匀化处理的铝合金铸锭锯切头尾，铣去表面凝壳层，在420～430℃保温3h后轧制到60～100mm，轧制初始阶段每道次采用压下量不大于50mm的较小的压下量，在轧制倒数第二道次之前有不少于3道次的大压下量道次，单道次压下量60～70mm，最后一道次压下量不大于35mm，保证所制备铝合金型材板型；

D、将热轧后的铝合金板材进行固溶淬火处理，固溶温度472～482℃，保温3～4h，保温结束后采用高压水喷淋的方式进行快速淬火；