[发明专利]高强高韧7055铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金的制备工艺。

背景技术

现有7055铝合金的强度只有500MPa左右，延伸率也不超过5％，而且铸锭的规格较小，不能满足航空、航天工业的需要。造成上述问题的主要原因在于现有7055铝合金的组分不尽合理，7055铝合金的制备工艺还存在缺陷。

发明内容

本发明的目的是为解决现有7055铝合金的强度只有500MPa左右，延伸率不超过5％，铸锭的规格较小，不能满足航空、航天工业的需要的问题，提供一种高强高韧7055铝合金的制备方法。本发明高强高韧7055铝合金的制备方法，高强高韧7055铝合金的配料及熔铸方法是按以下步骤实现的：(1)按重量百分比取Si：0.1％、Fe：0.15％、Cu：2～2.6％、Mn：0.05％、Mg：1.8～2.3％、Cr：0.04％、Ti：0.06％、Zr：0.08～0.25％、Zn：7.6～8.4％和余量的Al配料，投料前在炉底均匀铺撒一层1号熔剂，将除Zr以外的原料都投到熔炉中，投料后在炉料上均匀铺撤一层覆盖剂，以减少熔体的氧化、吸气和造渣；(2)熔炼时采用快速升温熔化，减少熔炼时间，即从固体料装炉到全部熔化为10～14小时，加入Zr后尽快使熔体温度降到精炼温度，减少熔体在炉内的停留时间，以减少熔体的吸气和氧化；(3)严格控制熔炼温度和800℃以上的停留时间，停留时间≤30分钟；(4)精炼时采用二次精炼，先用熔剂块精炼，然后再用氩气精炼7min；熔炼工具接触铝熔体的部分喷涂TiO₂；(5)采用陶瓷过滤片过滤，减少夹渣；(6)使用7055合金一级废料量要达到30％，没有废料要制造废料；(7)严格控制Fe>Si，以抑制有害针状β相(Fe₂Si₂Al₉)的产生，使之生成危害较小的骨骼状α相；(8)调整Zn、Mg含量的比值，调整成分时要控制Zn含量位于中下限，Mg含量位于中上限，以降低Zn、Mg含量的比值，改善合金的铸造性能；(9)以100cm/min的速度在线点入流槽内熔体Al-Ti-B细化剂；(10)改善冷却水冷系统，使大面水、小面水及三次水分别单独控制；大、小面水结合处要调整好水冷强度；(11)采用挡水板装置，控制铸锭裂纹的产生；(12)采用隔热膜铸造方法；(13)铸造工艺参数为：铸造温度：685～710℃，铸造速度：26～35mm/min，铸造水压：0.06～0.1MPa，铸锭规格：360～1000mm。本发明的高强高韧7055铝合金的强度(σ_b≥610MPa)比同等状态的其他合金制品至少高出100Mpa，高强高韧7055铝合金的延伸率(δ₅≥6％)比同等状态的其他合金制品至少高出1％。所以高强高韧7055铝合金的综合性能具有一定的优越性。高强高韧7055铝合金由于合金化程度比较高，Zn含量高达7.6～8.4％，大规格铸锭的成型属于世界性难题，本发明的方法突破了这一难关，铸造出ф405 X 1000mm和ф360 X 1000mm两种规格的铸锭。最终成品锻件规格：J8-301、J8-302、J8-25，带板规格：25 X 102mm。

高强高韧7055铝合金制品的技术指标

本发明的高强高韧7055铝合金在保证有合格的断裂韧性及抗腐蚀性的前提下，显著提高了抗压强度、抗拉屈服强度(其静载强度是现有铝合金中最高的)，很好地解决了为兼顾耐蚀而降低强度从而导致降低结构效率、增加结构重量的矛盾，很好地满足了航天、航空选材、用材的急需。而该合金的生产技术关键是大规格扁锭的熔铸成形。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的高强高韧7055铝合金按重量百分比由Si：0.1％、Fe：0.15％、Cu：2～2.6％、Mn：0.05％、Mg：1.8～2.3％、Cr：0.04％、Ti：0.06％、Zr：0.08～0.2％、Zn：7.6～8.4％、杂质0.1％和余量为Al制成。

具体实施方式二：本实施方式Cu的重量百分比为高强高韧7055铝合金总重量的2.3％，即高强高韧7055铝合金按重量百分比由Si：0.1％、Fe：0.15％、Cu：2.3％、Mn：0.05％、Mg：1.8～2.3％、Cr：0.04％、Ti：0.06％、Zr：0.08～0.2％、Zn：7.6～8.4％、杂质0.1％和余量为Al制成。