一种航空用铝合金扁铸锭及其制造方法技术

一种航空用铝合金扁铸锭及其制造方法，本发明专利技术涉及铝合金铸造领域。本发明专利技术要解决现有方法制造的铝合金扁铸锭因表面裂纹缺陷而导致铸锭成品率低的技术问题。所述航空用铝合金扁铸锭，由高浓度原料和低浓度原料制成；方法：一、制备高浓度铝合金熔液；二、制备低浓度铝合金熔液；三、制备铸造熔体：四、铸造成型。本发明专利技术采用现有熔铸工艺并结合原料的科学配比及生产过程中的精细操作降低铸锭裂纹缺陷的产生，并得到较为纯净的熔体，使铸锭的成品率达到85％。本发明专利技术制备的超硬铝合金扁铸锭主要用于制造航空打飞机和国防需要的高强铝合金板材。

【技术实现步骤摘要】
一种航空用铝合金扁铸锭及其制造方法
本专利技术涉及铝合金铸造领域。
技术介绍
超硬铝合金具有强度高、抗剥落腐蚀、应力腐蚀开裂能力强、断裂韧性与抗疲劳性能优良等一系列突出优点，在航空航天、军工项目中具有重要的应用价值。本公司现有生产超超硬铝合金裂纹倾向性大，在铸造过程中极易产生裂纹废品，甚至造成整根开裂，铸造成品率极低，其铸锭成品率仅为60％。为提高铸锭成品率与生产效率并满足大型加工材的需求，研究一种新的超硬铝合金扁铸锭操作工艺是推动超硬铝合金应用的关键。
技术实现思路
本专利技术要解决现有方法制造的铝合金扁铸锭因表面裂纹缺陷而导致铸锭成品率低的技术问题，而提供一种航空用铝合金扁铸锭及其制造方法一种航空用铝合金扁铸锭，由高浓度原料和低浓度原料制成；其中高浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝；低浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝。所述一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法，具体按以下步骤进行：一、按质量百分含量Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝，称取高纯铝锭、纯Cu板、纯Mg锭、纯Zn锭和Al-Zr中间合金；然后将称取的高纯铝锭、纯Cu板和纯Zn锭加入到天然气熔化炉中，升温至700～710℃，加入纯Mg锭，再升温至740～745℃，加入Al-Zr中间合金，采用电磁搅拌25～30min，取样分析化学成分，化学成分合格后，得到高浓度铝合金熔液；二、按质量百分含量Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝，称取高纯铝锭、纯Cu板、纯Mg锭、纯Zn锭和Al-Zr中间合金；然后将高纯铝锭、纯Cu板和纯Zn锭加入到起铸熔炉中，升温至700～710℃，加入纯Mg锭，再升温至740～745℃，加入Al-Zr中间合金，采用扒渣车搅拌10～15min，取样分析化学成分，化学成分合格后，得到低浓度铝合金熔液；三、制备铸造熔体：将步骤一得到的高浓度铝合金熔液在温度为720～730℃条件下，导入到保温炉中，向保温炉内熔体中通入氩气和氯气的混合气，精炼25～30min然后静置25～30min，得到铸造熔体；四、成型：将步骤二中得到的低浓度铝合金熔液持续流入过滤装置并浇注到具有挡水板装置的结晶器内，在铸造速度为38～42mm/min，铸造温度为685～690℃，冷却水温度为15～25℃，冷却水流量为153t/h的条件下，进行铸造走车，铸造走车至120mm，低浓度铝合金熔液停止流入，将步骤三得到的铸造熔体流入在线除气装置，再流入过滤装置，进入具有挡水板装置的结晶器内，控制铸造速度为38～42mm/min，铸造温度为685～690℃，冷却水温度为15～25℃，冷却水流量为131t/h，同时以170cm/min的速度播种Al-5Ti-B丝的条件下，进行铸造，得到所述航空用铝合金扁铸锭。上述Si、Fe、Mn、Cr、Ni和Ti均为杂质，步骤一和步骤二中所述的高纯铝锭的质量纯度≥99.9％、纯Cu板的质量纯度≥99.9％、纯Mg锭的质量纯度≥99.7％、纯Zn锭的质量纯度≥99.8％和Al-Zr中间合金是Al-5％Zr。步骤三中所述通入的氩气和氯气的体积比为(31～33.5)∶1。步骤四中所述的过滤装置使用30ppi+50ppi陶瓷过滤片进行过滤。本方法中所有与熔体接触的工具表面均喷涂一层氮化硼涂料。本专利技术的有益效果是：本专利技术在熔炼的在过程中采用了电磁搅拌进行熔体的搅拌，保证了熔体成分与温度的均匀性，加入纯Mg锭时使用了专用工具进行加入降低了Mg的烧损；铸造过程中采用50ppi+50ppi双级陶瓷过滤片进行熔体过滤有效的除掉熔体中的夹杂物确保净化效果；半连续铸造过程中采用先由低浓度熔体进行铸造在通入高浓度熔体铸造，有效的保证了铸锭成型；半连续铸造开始时，结晶器的引锭头铺一层锭尾垫，起到隔热降低冷却强度的作用，避免铸锭底部过冷出现冷裂纹；半连续铸造过程中采用自动润滑系统为铸造铸锭提供稳定的供油，保证了润滑避免造成拉痕裂纹；使用先进的水冷控制系统为铸造提供了稳定的水流量，在半连续铸造前期采用单双排水冷却技术，减少冷却强度，降低应力；使用先进的挡水板控制系统将接触到铸锭周边的冷却水挡住，不再接触铸锭，提高了铸锭本身温度，增加了铸锭塑性，有效的抑制了铸锭冷裂纹的产生。本专利技术方法制备的航空用铝合金扁铸锭的厚度为450mm、宽度为1880mm、长度为4000～7000mm，无裂纹，而且铸锭表面平整，金相组织无疏松、夹渣等缺陷。铸锭成品率大于70％。本专利技术制备的超硬铝合金扁铸锭主要用于制造航空打飞机和国防需要的高强铝合金板材。附图说明图1为实施例一制备的航空用铝合金扁铸锭的产品照片；图2为实施例一制备的航空用铝合金扁铸锭低倍组织照片；图3为实施例一制备的航空用铝合金扁铸锭高倍组织照片。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式一种航空用铝合金扁铸锭，由高浓度原料和低浓度原料制成；其中高浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝；低浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝。具体实施方式二：具体实施方式一所述一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法，具体按以下步骤进行：一、按质量百分含量Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝，称取高纯铝锭、纯Cu板、纯Mg锭、纯Zn锭和Al-Zr中间合金；然后将称取的高纯铝锭、纯Cu板和纯Zn锭加入到天然气熔化炉中，升温至700～710℃，加入纯Mg锭，再升温至740～745℃，加入Al-Zr中间合金，采用电磁搅拌25～30min，取样分析化学成分，化学成分合格后，得到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种航空用铝合金扁铸锭，其特征在于该航空用铝合金扁铸锭由高浓度原料和低浓度原料制成；其中高浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝；低浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝。

【技术特征摘要】
1.一种航空用铝合金扁铸锭，其特征在于该航空用铝合金扁铸锭由高浓度原料和低浓度原料制成；其中高浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝；低浓度原料按质量百分含量计，包括Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝。2.一种航空用铝合金扁铸锭的制造方法，其特征在于具体按以下步骤进行：一、按质量百分含量Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：2.0％～2.6％、Mn＜0.10％、Mg：1.8％～2.3％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：7.6％～8.2％、Zr：0.08％～0.25％、Ti＜0.06％和余量的铝，称取高纯铝锭、纯Cu板、纯Mg锭、纯Zn锭和Al-Zr中间合金；然后将称取的高纯铝锭、纯Cu板和纯Zn锭加入到天然气熔化炉中，升温至700～710℃，加入纯Mg锭，再升温至740～745℃，加入Al-Zr中间合金，采用电磁搅拌25～30min，取样分析化学成分，化学成分合格后，得到高浓度铝合金熔液；二、按质量百分含量Si＜0.12％、Fe＜0.15％、Cu：1.0％～1.3％、Mn＜0.10％、Mg：0.9％～1.2％、Cr＜0.04％、Ni＜0.05％、Zn：3.5％～4.2％、Zr：0.08％～0.12％、Ti＜0.06％和余量的铝，称取高纯铝锭、纯Cu板、纯Mg锭、纯Zn锭和Al-Zr中间合金；然后将高纯铝锭、纯Cu板和纯Zn锭加入到起铸熔炉中，升温至700～710℃，加入纯Mg锭，再升温至740～745℃，加入Al-Zr中间合金，采用扒渣车搅拌10～15min，取样分析化学成分，化学成分合格后，得到低浓度铝合金熔液；三、制备铸造熔体：将步骤一得到的高浓度铝合金熔液在温度为720～730℃条件下，导入到保温炉中，向保温炉内熔体中通入氩气和氯气的混合气，精炼25...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学，张雷，贾宁，韩再旭，殷云霞，赵大明，姜德俊，武子原，王英军，董保，孔祥生，李海仙，
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