[发明专利]一种飞行器壁板用铝合金及板材制备方法

说明书

本发明涉及一种飞行器壁板用铝合金板材及制备方法，属于铝合金板材制备技术领域，该方法适用的合金成分及重量百分比为：Cu 3.8～4.6％，Mg 1.2～1.8％，Mn 0.30～0.85％，Zr 0.04～0.20％，以及Sc 0.05～0.30％，Ag 0.2～0.7％中的任意1～2种，余量为Al以及微量杂质元素，所述杂质元素的总含量小于0.1％。本发明针对飞行器广泛选用的2024铝合金，通过在调整主合金元素的含量和添加新的微合金化元素，并结合高温保温+深冷+冷轧处理，获得抗疲劳裂纹扩展能力高、断裂韧性高、力学性能优良的铝合金，解决现有飞行器壁板耐损伤性能难于提高的问题，本发明制备的飞行器壁板铝合金板材耐损伤性能优良、工艺简单、成本较低，易于实现大规模工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种飞行器壁板用铝合金板材及制备方法，属于铝合金板材制备技术领域。

背景技术

从国内外各代飞机的设计思想及选材来看，机翼材料主要为铝合金。机翼下壁板主要按疲劳强度设计，通常选用具有中强度、较好抗疲劳、耐损伤性能的2000系铝合金板材，也兼顾其耐腐蚀性能(剥落腐蚀和晶间腐蚀)。随着新一代飞机耐久性/损伤容限设计思想的发展，对飞机机体主要结构的可靠性、使用寿命、安全性以及可维修性等耐损伤性能要求日益提高，迫切需要采用具有高的断裂韧性、抗疲劳性能和低的疲劳裂纹扩展速率的新型高耐损伤材料，尤其在机翼下壁板长桁、中央翼梁下缘条等部位对耐损伤铝合金材料需求迫切。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞行器壁板用铝合金及板材制备方法，调整主合金元素的含量和添加新的微合金化元素，结合高温保温+深冷+冷轧处理，获得抗疲劳裂纹扩展能力高、断裂韧性高、力学性能优良的铝合金，解决现有耐损伤铝合金板材综合性能难于提高的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种飞行器壁板用铝合金，其特征在于，以质量百分比计的下述组分：Cu 3.8～4.6％，Mg 1.2～1.8％，Mn 0.30～0.85％，Zr 0.04～0.20％，以及Sc 0.05～0.30％、Ag0.2～0.7％中的任意1～2种，余量为Al以及微量杂质元素，所述杂质元素的总含量小于0.1％。

所述铝合金以质量百分比包括下述组分：Cu:4.2％，Mg:1.5％，Mn:0.5％，Zr:0.11％，Sc:0.15％，余量为Al以及微量杂质元素，所述杂质元素的总含量小于0.1％。

所述铝合金以质量百分比计包括下述组分：Cu:4.4％，Mg:1.5％，Mn:0.5％，Zr:0.11％，Sc:0.15％，Ag:0.2％，余量为Al以及微量杂质元素，所述杂质元素的总含量小于0.1％。

一种飞行器壁板用铝合金板材制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将上述的铝合金铸锭依次进行均匀化处理、铣面、热轧或者热挤压；

(2)高温保温处理：将步骤(1)处理后的铝合金板材进行加热，加热温度450℃～495℃，保温时间为40min至5h；

(3)冷却处理：将经过高温保温处理的板材进行冷却处理；

(4)深冷处理；将经过高温保温冷却处理后的板材进行深冷处理，冷却温度-90℃～-190℃，保温时间0.5～4h；

(5)冷轧处理：将经过深冷处理的板材进行冷轧变形至成品厚度；

(6)固溶淬火处理；将经过冷轧处理的板材进行固溶处理，固溶处理温度为495～505℃，保温时间15min～2h；

(7)将经过固溶淬火处理的板材进行校直，并自然时效至稳定状态。

所述步骤(5)冷轧处理的单道次变形量≤1mm。

所述步骤(3)冷却处理采取空冷、风冷、水雾冷却中的一种。