一種高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金熱擠壓棒材的制造方法。
【背景技術】
[0002]7075合金是Al-Zn-Mg-Cu系典型的代表合金，是航空航天工業(yè)必不可少的材料。7075鋁合金為熱處理強化型鋁合金，具有很多特點:1、常溫機械性能高:7075合金稱做高強度鋁合金，抗拉強度Rm= 500?600MPa、屈服強度Rpa2= 450?550MPa、延伸率A = 6?15%, HB = 130?180，這一特點，使它在航天航空領域占有較重要的地位，可以用它來代替低碳鋼使用，如飛機的起落架等。2、較寬的固溶溫度:7075合金淬火敏感性小，在450?480°C淬火都會得到滿意的性能。3、較高的時效硬化效應:該系合金淬火并人工時效后，拉伸強度能提高200MPa，該合金的時效處理對合金性能與組織有著重要影響。4、較高的斷裂韌性:金屬材料中存在著難以避免的冶金缺陷或微裂紋，材料抵抗裂紋擴展的能力及破斷壽命，因材料成分的不同、熱處理的不同而不同，在這方面7075合金有著很大的潛力，特別是T73等新型熱處理狀態(tài)使它的潛力得到了很大的發(fā)揮。
[0003]7075合金起強化作用的元素為Zn和Mg，Cu也有一定的強化效果，但其主要作用是為了提高材料的抗腐蝕性能，此外還添加有Mn、Cr、Ti細化晶粒的元素以及Fe、Si等雜質(zhì)元素，因此該合金具有復雜的相組織，形成的難溶化合物多，化合物偏析嚴重；變形抗力大，鑄錠裂紋傾向大；擠壓裂紋廢品多，擠壓速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決現(xiàn)有7075合金存在的化合物偏析嚴重、變形抗力大、鑄錠裂紋傾向大、擠壓裂紋廢品多和擠壓速度慢的問題，而提供一種高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造方法。
[0005]一種高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造方法，按下列步驟實現(xiàn):
[0006]一、鋁合金熔液制備:化學成分的確定，鋁合金中各元素的質(zhì)量百分數(shù)為Zn:5.20%?6.00%,Mg:2.30%?2.80%,Cu:1.30%?L 80%,Mn:彡 0.25%,Cr:0.19%?0.25 %, Ti: ^ 0.10 %, Fe: ^ 0.45 %, Si: ^ 0.25%、單個雜質(zhì)0.05%、合計雜質(zhì):(0.15%，其余為Al ;按照上述各元素的質(zhì)量百分數(shù)分別稱取高純鋁錠、電解銅、純鎂錠、純鋅錠、Al-Cr中間合金、Al-T1-B絲、Al-Be和7075合金的重熔料或者7075合金的一級廢料作為原料，然后加入到熔煉爐中，在720°C?800°C下熔煉成鋁合金熔液；
[0007]二、圓鑄錠的熱頂鑄造:將鋁合金溶液按鑄造溫度750°C?800°C、鑄造速度23?33mm/min的工藝進行鑄造，爐外采用雙轉(zhuǎn)子在線除氣和雙級陶瓷片過濾，每4爐對雙級陶瓷片進行更換，得到直徑為Φ405_的鋁合金圓鑄錠；
[0008]三、鑄錠均勻化退火:采用分組裝爐方式，將步驟二中所得鋁合金圓鑄錠放置在退火爐里進行均勻化退火，鑄錠溫度為455°C?470°C，并保溫24h，出爐空冷，切短鑄錠后車皮，然后鋸切成長度為600?100mm的短鑄錠；
[0009]四、棒材熱擠壓:將步驟三中所得短鑄錠放置在空氣加熱爐中加熱，加熱爐各區(qū)儀表定溫為420 0C?450 0C，擠壓筒溫度400 °C?450 °C，鑄錠溫度達到370 °C?450 °C后，按照擠壓速度不大于0.8mm/s通過工模具熱擠壓成型，得到鋁合金棒材；
[0010]五、棒材精整:將鋁合金棒材進行張力矯直，張力矯直的拉伸率為2%?3%，得到直線度符合GB/T3191標準的精整棒材；
[0011]六、T73熱處理:將精整棒材擠壓前端切掉220mm后取125mm性能試樣及200mm抗壓力腐蝕性能試樣，尾端切掉500mm后取低倍試樣；試樣淬火:淬火溫度460±5°C，試樣保溫60min，水淬；試樣時效:一級時效105±5°C，保溫7h，二級時效175±5°C，保溫9h，得到試樣合格的棒材；
[0012]七、AA級探傷:將試樣合格的棒材切頭尾并上平臺檢驗表面合格后，按照GJB3538或GB/T6519探傷標準進行AA級探傷，然后切成品進行包裝，即完成高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造。
[0013]本發(fā)明制造的鋁合金熱擠壓棒材的合金成分滿足標準要求，提高了熔體質(zhì)量，解決了圓鑄錠鑄造裂紋，改善了短鑄錠的熱加工性能，降低了化合物偏析廢品及擠壓裂紋廢品，抗應力腐蝕性能30晝夜未斷且表面腐蝕較輕，滿足航空葉片用AA級探傷鋁合金熱擠壓棒材使用需求，用戶鍛件零件機加后氧化表面合格率達到100%，適合制作航空葉片材料。
[0014]本發(fā)明制造的高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材，經(jīng)檢測屈服強度427?494MPa ;抗拉強度406?513MPa ;延伸率彡13.0?15.2% ;電導率40.7?42.7% IACS ；抗應力腐蝕性能30晝夜未斷。
【附圖說明】
[0015]圖1為實施例1中圓鑄錠的高倍放大顯微組織圖；
[0016]圖2為實施例1中T73熱處理后棒材試樣的高倍放大顯微組織圖；
[0017]圖3為實施例1中T73熱處理后棒材低倍試樣的低倍放大組織圖。
【具體實施方式】
[0018]【具體實施方式】一:本實施方式高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造方法，按下列步驟實現(xiàn):
[0019]一、鋁合金熔液制備:化學成分的確定，鋁合金中各元素的質(zhì)量百分數(shù)為Zn:5.20%?6.00%,Mg:2.30%?2.80%,Cu:1.30%?L 80%,Mn:彡 0.25%,Cr:0.19%?0.25 %, Ti: ^ 0.10 %, Fe: ^ 0.45 %, Si: ^ 0.25%、單個雜質(zhì)0.05%、合計雜質(zhì):(0.15%，其余為Al ;按照上述各元素的質(zhì)量百分數(shù)分別稱取高純鋁錠、電解銅、純鎂錠、純鋅錠、Al-Cr中間合金、Al-T1-B絲、Al-Be和7075合金的重熔料或者7075合金的一級廢料作為原料，然后加入到熔煉爐中，在720°C?800°C下熔煉成鋁合金熔液；
[0020]二、圓鑄錠的熱頂鑄造:將鋁合金溶液按鑄造溫度750°C?800°C、鑄造速度23?33mm/min的工藝進行鑄造，爐外采用雙轉(zhuǎn)子在線除氣和雙級陶瓷片過濾，每4爐對雙級陶瓷片進行更換，得到直徑為Φ405_的鋁合金圓鑄錠；
[0021]三、鑄錠均勻化退火:采用分組裝爐方式，將步驟二中所得鋁合金圓鑄錠放置在退火爐里進行均勻化退火，鑄錠溫度為455°C?470°C，并保溫24h，出爐空冷，切短鑄錠后車皮，然后鋸切成長度為600?100mm的短鑄錠；
[0022]四、棒材熱擠壓:將步驟三中所得短鑄錠放置在空氣加熱爐中加熱，加熱爐各區(qū)儀表定溫為420 0C?450 0C，擠壓筒溫度400 °C?450 °C，鑄錠溫度達到370 °C?450 °C后，按照擠壓速度不大于0.8mm/s通過工模具熱擠壓成型，得到鋁合金棒材；
[0023]五、棒材精整:將鋁合金棒材進行張力矯直，張力矯直的拉伸率為2%?3%，得到直線度符合GB/T3191標準的精整棒材；
[0024]六、T73熱處理:將精整棒材擠壓前端切掉220mm后取125mm性能試樣及200mm抗壓力腐蝕性能試樣，尾端切掉500mm后取低倍試樣；試樣淬火:淬火溫度460±5°C，試樣保溫60min，水淬；試樣時效:一級時效105±5°C，保溫7h，二級時效175±5°C，保溫9h，得到試樣合格的棒材；
[0025]七、AA級探傷:將試樣合格的棒材切頭尾并上平臺檢驗表面合格后，按照GJB3538或GB/T6519探傷標準進行AA級探傷，然后切成品進行包裝，即完成高質(zhì)量航空葉片用鋁合金熱擠壓棒材的制造。
[0026]本實施方式步驟一中少量的元素Mn、Cr對合金的組織和性能有明顯的影響。這些元素可在鑄錠均勻化退火時產(chǎn)生彌散的質(zhì)點，阻止位錯及晶界的迀移，從而提高了再結晶溫度，有效地阻止了晶粒的長大，可細化晶粒，并保證組織在熱加工及熱處理后保持未再結晶或部分再結晶狀態(tài)，使強度提高的同時具有較好的抗應力腐蝕性能。
[0027]本實施方式步驟一中少量的Ti，主要是細化晶粒，并提高合金的再結晶溫度。
[0028]本實施方式步驟一中嚴格控制雜質(zhì)Fe、Si含量；Fe與Mn和Cr能形成難溶(FeMn)Al6, (FeMn)Si2Al5, Al (FeMnCr)等粗大化合物，這些難溶的第二項在塑性變形時