[发明专利]一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，属于有色金属加工技术领域。

背景技术

LY12铝合金材料具有质轻、比强度和比模量高、力学性能和加工性能优良等优点，可广泛应用于航空航天、电子、船舶和建筑业等领域。尤其是应用在航空航天惯性器件领域，铝合金可有效降低飞行器的自重，降低能耗，延长产品使用寿命。

LY12材料是航空航天惯性器件等领域的常用材料，由于航空航天惯性器件等领域的应用环境的特殊性，长期工作在剧烈变化的交变温度场中，因此，要求材料的组织均匀性好、残余应力低，否则，将导致器件在使用过程中的尺寸的不稳定。

现有技术中，LY12材料常规的热处理工艺是对熔炼后的铝合金进行480℃均匀化处理，之后进行单向热轧和冷轧，接下来进行500℃固溶1h和180℃单级人工时效处理。经过这种处理，得到的材料组织、晶粒大小、第二相分布都不太均匀，并且第二相存在析出不完全的缺陷，造成材料组织的均匀性不足，降低材料组织的稳定性，由于材料组织变化的过程也就是材料应力的释放过程，因此，现有技术处理后的铝合金，残余应力较大，材料尺寸的稳定性不高。

刘海峰等(专利号201210056797.8):在铝合金热处理过程中同时应用了175-185℃时效和245-255℃过时效两种时效处理工艺，在完成温度为490-500℃时间为0.5-6小时的固溶处理后,进行时效处理。应用该方法处理最佳的尺寸变化率在0.03％左右。

现有技术处理的LY12材料应用在航空航天惯性器件等领域时，因交变温度、热应力、加工应力等作用下，材料会发生组织结构、应力状态的明显变化，特别是交变温度场的变化范围较大是，材料甚至会发生相转变，进一步加剧材料内部应力的变化；上述种种，导致现有LY12材料的组织稳定性变差，甚至产生形变，这种微小的形变导致的误差，将显著降低飞行器的精度和使用寿命。对于航空航天惯性器件的长期使用造成极为不利的影响。

因此，研究一种有效提升航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，成为本领域的亟需。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法；本发明处理后的铝合金晶粒尺寸均匀、组织稳定、残余应力。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，是将经过双级均匀化处理的LY12铝合金，依次进行多道次热轧、多道次换向冷轧、双级固溶水淬处理、双级时效处理。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，双级均匀化处理是将铝合金铸锭加热至420-460℃保温12-36h后继续升温至460-490℃保温0.5-3h；空冷。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，所述多道次热轧，热轧温度为380-440℃，每道次变形量为8-13％；轧制道次为4-8次。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，所述多道次换向冷轧，每道次变形量为8-13％；轧制道次为4-8次，换向冷轧的换向角为90°，即轧完一道次后，下一道次采取换向90°进行轧制；相邻道次间进行退火，退火工艺参数为：退火温度280-370℃，保温0.5-2.5h。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，多道次换向冷轧工序中，道次间进行表面清洗；表面清洗工艺为：碱洗、水洗、酸中和、清水冲洗后烘干；碱洗是将工件置于pH值为11～14氢氧化钠溶液中，浸泡1～4min；酸中和是将碱洗后的工件用清水冲洗表面后，置于pH值为0～3的硝酸溶液中，浸泡1～4min。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，所述双级固溶水淬处理是将铝合金工件加热至500-520℃保温0.5-2.5h后继续升温至525-545℃保温0.5-2.5h；水淬。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，所述双级时效处理在100-120℃保温10-40min后继续升温至160-200℃保温2-48h；空冷。

本发明一种提高航空航天用铝合金尺寸稳定性的方法，采用本发明方法得到的LY12铝合金与常规处理方法相比，可有效降低铝合金表面残余应力10-50MPa，提高铝合金的微屈服强度30-60MPa，室温放置半年以上尺寸变化小于等于0.01％。

原理和优势