[发明专利]一种航天用铝合金自由锻件的制造方法

权利要求书

1.一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于航天用铝合金自由锻件的制造方法是按以下步骤进行的：

一、制备铝合金溶液：按照元素的质量百分比Zn：5.5％～7.5％、Mg：1.5％～3.0％、Cu：0.2％～0.55％、Zr：0.05％～0.18％、Si：≤0.10％、Fe：≤0.15％、Mn：0.2％～0.45％、Cr：0.005％～0.1％、Ti：0.01％～0.05％、Sc：0.15％～0.45％和余量Al的比例分别称取纯铝锭、纯铜锭、纯镁锭、纯锌锭、铝钪合金锭、铝锆合金锭、铝钛合金锭和铝钛硼丝，然后在温度为740℃～760℃条件下熔炼8h～10h，得到铝合金熔液；

二、制备圆铸锭：将步骤一中得到的铝合金熔液在温度为700℃～750℃、铸造速度为40mm/min～90mm/min、冷却水强度为0.03MPa～0.06MPa和冷却水温度为15℃～35℃的条件下，浇注成直径为170mm和长度为3500mm～5000mm的圆铸锭；

三、双级均匀化退火处理：将步骤二得到的圆铸锭进行双级均匀化退火处理，得到退火的圆铸锭；所述的双级均匀化退火处理具体为：将步骤二得到的圆铸锭在温度为350℃～360℃的条件下保温8h～10h，然后从温度为350℃～360℃升温至460℃～470℃，在温度为460℃～470℃的条件下保温18h～20h，出炉后自然冷却至室温；

四、制备锻件坯料：在车床上将步骤三得到的退火的圆铸锭的表面氧化皮全部车削掉，得到直径为162mm的铝合金圆铸锭，然后锯切成长度为500mm的锻件坯料；

五、自由锻造：将步骤四得到的长度为500mm的锻件坯料在温度为430℃～450℃的电阻加热炉中加热5h～7h，降温至380℃～400℃，然后在温度为380℃～400℃条件下进行三次拔长自由锻造，得到尺寸为(150mm～160mm)×(160mm～170mm)×(350mm～360mm)的立方体锻件；

六、固溶和淬火处理：将步骤五得到的尺寸为(150mm～160mm)×(160mm～170mm)×(350mm～360mm)的立方体锻件在铣床上铣成尺寸为(135mm～145mm)×(145mm～155mm)×(335mm～345mm)的立方体自由锻件，在温度为470℃～480℃的盐浴炉中保温180min～200min，在30s内转移至温度为30℃～40℃的水中，并在温度为30℃～40℃的水中淬火，得到淬火后的铝合金锻件；

七、冷变形处理：将步骤六中得到的淬火后的铝合金锻件在1万吨锻造机上施加3％～5％变形量进行室温变形处理，得到变形处理后的铝合金锻件；

八、双级时效处理：将步骤七得到的冷变形处理的铝合金锻件进行双级时效处理；所述的双级时效处理具体为：将步骤七得到的冷变形处理的铝合金锻件在温度为120℃～130℃下保温6h～10h，然后从温度为120℃～130℃升温至150℃～160℃，在温度为150℃～160℃的条件下保温8h～10h，自然冷却至室温，在铣床上铣面成尺寸为130mm×140mm×330mm的铝合金自由锻件，得到航天用铝合金自由锻件。

2.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤一所述的纯铝锭的纯度大于99.7％。

3.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤一所述的铝钛硼丝中钛的质量分数为5％，硼的质量分数为0.2％，其余为铝。

4.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤二中将步骤一中得到的铝合金熔液在温度为750℃、铸造速度为60mm/min、冷却水强度为0.06MPa和冷却水温度为25℃的条件下，浇注成直径为170mm和长度为3500mm的圆铸锭。

5.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤三中将步骤二得到的圆铸锭进行双级均匀化退火处理，得到退火的圆铸锭；所述的双级均匀化退火处理具体为：将步骤二得到的圆铸锭在温度为360℃的条件下保温10h，然后从温度为360℃升温至470℃，在温度为470℃的条件下保温20h，出炉后自然冷却至室温。

6.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤六所述的盐浴炉的加热介质由质量分数为25％的硝酸钾和质量分数为75％硝酸钠组成。

7.根据权利要求1所述的一种航天用铝合金自由锻件的制造方法，其特征在于步骤八中所述的双级时效处理具体为：将步骤七得到的冷变形处理的铝合金锻件在温度为130℃下保温8h，然后从温度为130℃升温至160℃，在温度为160℃的条件下保温10h，自然冷却至室温，在铣床上铣面成尺寸为130mm×140mm×330mm的铝合金自由锻件，得到航天用铝合金自由锻件。