一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法技术

一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法，它涉及一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法，本发明专利技术是要解决现有方法制造的航空航天用铝合金大规格扁铸锭焊接接头强度系数低、寿命低的问题，航空航天用铝合金大规格扁铸锭是由Cu、Mn、Zr、V、Ti和余量的Al作为熔炼原料而制成；方法：一、称取熔炼原料；二、制备铝合金熔体；三、合金熔体进行铸造得到铝合金扁铸锭。本发明专利技术制得的航空航天用铝合金大规格扁铸锭焊接接头强度系数提高到65％，焊接性能也明显改善。本发明专利技术应用于铝合金扁铸锭制造领域。

A Large Size Flat Aluminum Alloy Ingot for Aerospace and Its Manufacturing Method

The invention relates to a large-sized flat ingot of aluminium alloy for aerospace and its manufacturing method. The invention aims to solve the problems of low strength coefficient and low service life of welding joint of large-sized flat ingot of aluminium alloy for aerospace produced by the existing method, and is used for aerospace. The large-scale flat ingot of aluminium alloy is made by using copper, Mn, Zr, V, Ti and residual Al as the melting raw materials. Methods: 1. weighing the melting raw materials; 2. preparing the melt of aluminium alloy; 3. casting the alloy melt to get the flat ingot of aluminium alloy. The strength coefficient of the welded joint of the large-sized flat ingot of the aluminum alloy for aerospace is increased to 65%, and the welding performance is improved obviously. The invention is applied to the manufacturing field of aluminum alloy flat ingot.

【技术实现步骤摘要】
一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法
本专利技术涉及一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法。
技术介绍
随着航空事业的不断发展，国家对于飞行器的需求也在不断提高，飞行器不断向大型化、整体化、轻量化、长寿命、可回收方向发展，对机体铝合金材料提出了更高要求：1)重量更轻；2)强度更强；3)质量更稳定；4)回收性更强；5)使用年限更长；6)成本更低；7)维护更简便。这就要求铝合金具有高比强度、比刚度、抗断裂韧性、耐疲劳性能、低疲劳裂纹扩展速率和耐蚀性能等综合性能的匹配。目前，国内的航空航天的部分主体材料已经国产化，航空器的机体材料也已经实现全面国产，但现有方法制造的航空航天用铝合金大规格扁铸锭焊接接头强度系数低、寿命低的问题，航空航材焊接性能不良、焊接接头强度系数仅为56％，为了国家航天事业朝着更远大的未来展望，超高强度的大规格铝合金板材的应用势在必行，因此航空航天用超高强度铝合金大规格的专利技术是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有方法制造的航空航天用铝合金大规格扁铸锭焊接接头强度系数低、寿命低的问题，提供了的一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭及其制造方法。本专利技术一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭是按质量百分含量由5.8％～6.8％的Cu、0.2％～0.4％的Mn、0.10％～0.25％的Zr、0.05％～0.15％的V、0.02％～0.1％的Ti和余量的Al作为熔炼原料制成；且所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比均小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。本专利技术一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭的制造方法按下列步骤实现：一、称取：按质量百分含量5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.10％～0.25％Zr、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti和余量的Al，称取精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝钒中间合金和金属铜；二、制备铝合金熔体：将精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和铝钒中间合金加入到料斗内，通过料斗投入油气熔炼炉内，在温度为720℃～750℃下加热至软化下塌及炉料化平，加入金属铜；然后待炉料全部熔化后，在温度为720℃～750℃的条件下加入保护合金后进行搅拌，搅拌速度为0.5m/s～1.5m/s，搅拌时间为10min～20min，即得到铝合金熔液；在铝液中取样做化学成分分析，确保铝液化学成分符合步骤一中各元素的质量百分比；化学成分符合要求后，在油气熔炼炉两侧同时使用氩气保护精炼熔体10min～30min，得到合金熔体；三、铸造：在温度为730℃～750℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入保温炉，在温度为720℃～740℃、Ar-Cl2混合气体的条件下，精炼10min～30min，然后静置10min～30min，得到铸造熔体；在温度720℃～740℃、铸造速度为45mm/min～55mm/min、铸造温度为695℃～710℃、铸造冷却水流量为80m3/min～100m3/min的条件下使用大规格低液位结晶器将铸造熔体制成航空航天用铝合金大规格扁铸锭；其中铸造过程中保温炉内的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平；所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。本专利技术的优点：一、本专利技术采用油气熔化炉熔化、同时加入Al-Be中间合金，Al-Be中间合金作为保护合金保证熔体纯净度，不参与反应；二、本专利技术采用高纯铝投料，熔化炉氩气精炼、保温炉氩氯混合气精炼熔体严格控制杂质元素Fe、Si及其他有害元素Na、K、H、Pb、Sn、Bi等的含量，以保证熔体纯净度，减少杂质对熔体内部的影响；三、本专利技术采用自主设计开发的的大规格低液位结晶器铸造，重新平衡铸锭应力分布的同时保证铸锭表面质量；四、本专利技术在铸造过程中使用了刮水板装置，减少了铸锭纵向收缩，降低了铸锭轧制面裂纹倾向性；五、本专利技术在线除气使用双级除气，过滤片采用进口30ppi+50ppi陶瓷片过滤，保证除气除渣效果，提高熔体质量。本专利技术制得的航空航天用铝合金大规格扁铸锭焊接接头强度系数提高到65％，焊接性能也明显改善。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭是按质量百分含量由5.8％～6.8％的Cu、0.2％～0.4％的Mn、0.10％～0.25％的Zr、0.05％～0.15％的V、0.02％～0.1％的Ti和余量的Al作为熔炼原料制成；且所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比均小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。本实施方式采用高纯铝投料，熔化炉氩气精炼、保温炉氩氯混合气精炼熔体严格控制杂质元素Fe、Si及其他有害元素Na、K、H、Pb、Sn、Bi等的含量，以保证熔体纯净度，减少杂质对熔体内部的影响。具体实施方式二：本实施方式一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭的制造方法按下列步骤实现：一、称取：按质量百分含量5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.10％～0.25％Zr、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti和余量的Al，称取精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝钒中间合金和金属铜；二、制备铝合金熔体：将精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和铝钒中间合金加入到料斗内，通过料斗投入油气熔炼炉内，在温度为720℃～750℃下加热至软化下塌及炉料化平，加入金属铜；然后待炉料全部熔化后，在温度为720℃～750℃的条件下加入保护合金后进行搅拌，搅拌速度为0.5m/s～1.5m/s，搅拌时间为10min～20min，即得到铝合金熔液；在铝液中取样做化学成分分析，确保铝液化学成分符合步骤一中各元素的质量百分比；化学成分符合要求后，在油气熔炼炉两侧同时使用氩气保护精炼熔体10min～30min，得到合金熔体；三、铸造：在温度为730℃～750℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入保温炉，在温度为720℃～740℃、Ar-Cl2混合气体的条件下，精炼10min～30min，然后静置10min～30min，得到铸造熔体；在温度720℃～740℃、铸造速度为45mm/min～55mm/min、铸造温度为695℃～710℃、铸造冷却水流量为80m3/min～100m3/min的条件下使用大规格低液位结晶器将铸造熔体制成航空航天用铝合金大规格扁铸锭；其中铸造过程中保温炉内的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平；所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。本实施方式采用油气熔化炉熔化、同时加入Al-Be中间合金，Al-Be中间合金作为保护合金保证熔体纯净度，不参与反应；本实施方式采用大规格低液位结晶器铸造，重新平衡铸锭应力分布的同时保证铸锭表面质量；在铸造过程中使用了刮水板装置，减少了铸锭纵向收缩，降低了铸锭轧制面裂纹倾向性；在线除气使用双级除气，过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭，其特征在于航空航天用铝合金大规格扁铸锭是按质量百分含量由5.8％～6.8％的Cu、0.2％～0.4％的Mn、0.10％～0.25％的Zr、0.05％～0.15％的V、0.02％～0.1％的Ti和余量的Al作为熔炼原料制成；且所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比均小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。

【技术特征摘要】
1.一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭，其特征在于航空航天用铝合金大规格扁铸锭是按质量百分含量由5.8％～6.8％的Cu、0.2％～0.4％的Mn、0.10％～0.25％的Zr、0.05％～0.15％的V、0.02％～0.1％的Ti和余量的Al作为熔炼原料制成；且所述航空航天用铝合金大规格扁铸锭中杂质Si、Fe质量百分比均小于0.10％，杂质Mg质量百分比小于0.02％，杂质Pb、Sn、Bi质量百分比均小于0.001％。2.如权利要求1所述的一种航空航天用铝合金大规格扁铸锭的制造方法，其特征在于航空航天用铝合金大规格扁铸锭的制造方法按下列步骤实现：一、称取：按质量百分含量5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.10％～0.25％Zr、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti和余量的Al，称取精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金、铝钒中间合金和金属铜；二、制备铝合金熔体：将精铝、铝锆中间合金、铝锰中间合金、铝钛中间合金和铝钒中间合金加入到料斗内，通过料斗投入油气熔炼炉内，在温度为720℃～750℃下加热至软化下塌及炉料化平，加入金属铜；然后待炉料全部熔化后，在温度为720℃～750℃的条件下加入保护合金后进行搅拌，搅拌速度为0.5m/s～1.5m/s，搅拌时间为10min～20min，即得到铝合金熔液；在铝液中取样做化学成分分析，确保铝液化学成分符合步骤一中各元素的质量百分比；化学成分符合要求后，在油气熔炼炉两侧同时使用氩气保护精炼熔体10min～30min，得到合金熔体；三、铸造：在温度为730℃～750℃的条件下，将步骤二得到的合金熔体导入保温炉，在温度为720℃～740℃、Ar-Cl2混合气体的条件下，精炼10min～30min，然后静置10min～30min，得到铸造熔体；在温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李欣斌，贾宁，付金来，孔祥生，刘学，韩华，甄湛鑫，吕鑫，李大明，陈凤娇，胥键秋，王殿坤，赵扬，高峰，
申请(专利权)人：东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23