一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111676400A(43)申请公布日2020.09.18(21)申请号202010336487.6C22F1/053(2006.01)(22)申请日2020.04.26B21C23/20(2006.01)B21C29/02(2006.01)(71)申请人西北铝业有限责任公司B21C29/00(2006.01)地址748111甘肃省定西市陇西县西郊坪(72)发明人章伟周霞李红萍王守业赵蛟龙林茂杨旺成黄嵘陈文辉梁瑞栋孙福德边永奇王鹏卫刘旭云马小前赵锦辉田建强侯粉艳(74)专利代理机构兰州嘉诺知识产权代理事务所(普通合伙)62202代理人郭海(51)Int.Cl.C22C21/10(2006.01)C22C1/03(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图1页(54)发明名称一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材及其制备方法，通过添加微量元素Zr、调整主合金元素Zn含量以及设定特定合金成分组成，并使用半连续铸造技术，配合挤压、热处理工艺技术及消除材料内应力、控制变形技术的特定制造方法，极大的提高了材料的强度、室温拉伸性能、室温压缩性能、电导率、抗剥落腐蚀性能及综合性能，型材各项指标满足AMS4336A的要求。完全能替代进口材料，实现了大飞机机翼上壁板长桁用铝合金材料的自主供给及产业化，打破国外的技术垄断，可以满足我国大飞机发展的急需，解决航空工业发展的瓶颈，能满足航空工业及国民经济其它领域对高强韧铝材的需求，对国家安全和社会效益影响深远，其战略意义和社会意义非常重大。CN111676400ACN111676400A权利要求书1/2页1.一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材，其特征在于：由以下重量百分比含量的元素组成：Cu2.0-2.6％、Mg1.8-2.3％、Zn7.6-8.4％、Zr0.10-0.14％、Ti≤0.06％、Fe≤0.15％、Si≤0.10％、Cr≤0.04％、Mn≤0.05％，余量为Al。2.一种根据权利要求1所述的大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：(1)按元素组成选用品味≥99.85％的高纯铝锭、纯度≥99.98％的镁锭、纯度大于99.95％的锌锭、纯度大于99.90％的电解铜、Al-3Zr合金、Al-Ti-B丝作为原材料；(2)将上述配好的高纯铝锭、锌锭和电解铜投入到炉膛温度不高于930℃的电炉中，熔炼温度为700-750℃，待熔炼温度达到710℃时进行扒渣、加镁锭、加Al-3Zr合金，加镁锭时必须用加Mg器将镁锭熔入熔体中；(3)使用氮氯混合气体吹入法进行熔体净化，吹入时间为10-12分钟，精炼后扒渣，气体含量小于等于0.14mL/100g熔体；(4)将铝合金熔体依次通过在线除气设备和陶瓷过滤片，进行在线除气和过滤；(5)用99％的纯铝铺底，在铸造温度730-740℃、铸造速度60-70mm/min、铸造水压0.01-0.04MPa的工艺条件下将铝合金熔体半连续铸造成铝合金圆铸锭，铸造时在线加入Al-Ti-B丝，加入速度为280-320mm/min；(6)将铸造后的铝合金圆铸锭静置8小时以上后加热至460-465℃，保温24小时，再空冷至室温；(7)将处理后的铝合金圆铸锭外表面车去偏析层4-5mm，表面粗糙度不大于Ra12.5，铸锭100％水浸探伤，并经检验合格后，切成长度为1200mm的铸块；(8)将铸块定温加热至395℃后送入挤压机的挤压筒中，并以挤压筒温度390-400℃、模具定温410℃、挤压速度0.2-0.5mm/s、挤压系数20.25的条件下将铸块反向挤压成截面形状为倒T形的型材；(9)将挤压成型的型材在468-473℃的温度条件下固溶热处理，保温180min后进行淬火，淬火水温20-40℃；(10)将淬火后的型材在4h内预拉伸矫直，以消除内应力，拉伸率为1.0-2.5％；(11)将预拉伸矫直后的型材在8h内进行双级人工时效处理，控制金属温度及保温时间为：一级121±3℃/5h；二级160℃±3℃/6.5h，人工时效处理后得到最终大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材。3.根据权利要求2所述的一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中熔炼前用铝含量不低于99.70％的重熔用铝锭洗炉。4.根据权利要求2所述的一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中熔炼时需进行两次搅拌，每次搅拌不少于15分钟，间隔10-15分钟。5.根据权利要求2所述的一种大飞机机翼上壁板长桁用铝合金型材的制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中铸造时控制水冷的均匀性，防止铸锭上产