本发明专利技术涉及一种轻质的超高强度铝合金螺母及铝合金材料。该铝合金螺母的制备包括：将铝合金螺母毛坯经固溶处理后，再进行双级时效处理：一级时效处理是在150～170℃下保温7.5～8.5h，二级时效处理是在200～220℃下保温11.5～12.5h。本发明专利技术提供的铝合金螺母，能够极大程度降低7055铝合金产品的残余应力，避免产品在后续加工过程中的开裂现象，减小产品的加工变形、提高尺寸精度。螺母性能验证试验表明，该铝合金螺母的装配性能好、锁紧性能稳定，六方端面硬度可达290HV，螺母轴载能力、振动试验、抗腐蚀性能能够满足钢45A螺母的对应要求，可以替代碳钢螺母使用。
A light super high strength aluminum alloy nut and aluminum alloy material
【技术实现步骤摘要】
一种轻质的超高强度铝合金螺母及铝合金材料
本专利技术属于铝合金制品领域，具体涉及一种轻质的超高强度铝合金螺母及铝合金材料。
技术介绍
7055铝合金具有高强度和高柔韧性的特性，是以Zn、Mg、Cu为主要强化合金元素的7XXX系(Al-Zn-Mg-Cu)铝合金，其Zn含量高，具有密度小、强度高、塑性好等优点，是当前广泛使用的高强度高韧性铝合金；采用喷射成形工艺生产的7055铝合金，具有晶粒细小、组织均匀致密、无宏观偏析等优点。在飞机制造领域，目前大量采用紧固件将组成飞机的零件、组件、部件连接成整体。紧固件的类型结构多种多样，常常因使用部位、使用环境、使用载荷、使用寿命、安装方法的不同而有不同要求。当前环境下，航空航天紧固件对材料性能的要求不断提高，除满足常规力学性能外，还应具备良好的抗腐蚀、抗疲劳、高承载等要求。目前，碳钢螺母仍是紧固件的主流产品，其承载能力好，振动及耐腐蚀性能稳定。随着航空航天器减重需求的不断发展，开发具有较高轻度水平的紧固件用以替代碳钢螺母已成为航空航天紧固件发展的必要工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种轻质的超高强度铝合金螺母，从而可以替代碳钢螺母作为航空航天紧固件使用。本专利技术的第二个目的在于提供一种铝合金材料。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种轻质的超高强度铝合金螺母，由包括以下步骤的方法制备而成：将铝合金螺母毛坯经固溶处理后，再进行双级时效处理：一级时效处理是在150～170℃下保温7.5～8.5h，二级时效处理是在200～220℃下保温11.5～12.5h。本专利技术提供的轻质的超高强度铝合金螺母，能够极大程度降低铝合金产品的残余应力，避免产品在后续加工过程中的开裂现象，减小产品的加工变形、提高尺寸精度。螺母性能验证试验表明，该铝合金螺母的装配性能好、锁紧性能稳定，六方端面硬度可达290HV，螺母轴载能力、振动试验、抗腐蚀性能能够满足钢45A螺母的对应要求，可以替代碳钢螺母使用。所述固溶处理是先在380～400℃下保温40～50min，然后在440～460℃下保温40～50min。优选的，所述固溶处理是先在390℃下保温45min，然后在450℃下保温45min。固溶处理采用水冷冷却。采用上述双级固溶工艺，可以更好地改善固溶体的过饱和度，减小未溶相，提高后续时效处理效果。一级时效处理的温度为160℃，二级时效处理的温度为210℃。双级时效处理后空冷。固溶处理和双级时效处理之间的时间间隔不超过12h。双级时效处理后，再经过阳极化处理，即得所述铝合金螺母。所述阳极化处理包括将工件依次进行碱腐蚀、流动冷水洗、光化、流动冷水洗、硫酸阳极化、流动冷水洗、填充、热水洗、干燥处理。碱腐蚀处理所用碱液的组成为：NaOH25～35g/L，NaCO320～25g/L，溶剂为水。碱腐蚀处理的温度为40～50℃，时间为20～30s。光化处理所用光化液的组成为：浓硝酸300～500g/L，溶剂为水。光化处理在室温下进行，时间为20～30s。硫酸阳极化处理所用电解液的组成为：浓硫酸180～240g/L，溶剂为水。硫酸阳极化处理的温度为13～26℃，时间为30～40min，电流密度为0.8～1.5A/dm2，电压为15V。填充处理所用填充液的组成为K2Cr2O730～50g/L，溶剂为水。填充处理的温度为97～100℃，时间为20～30min。流动冷水的水温为室温，热水的水温为75～85℃。经热处理和阳极化处理后，可避免氢(镉)脆问题，同时显著提升防腐性能。所述铝合金为7055铝合金。所述7055铝合金由以下质量百分含量的组分组成：Si≤0.1％，Fe≤0.15％，Cu2～2.6％，Mn≤0.05％，Cr≤0.04％，Zn7.6～8.4％，Ti≤0.06％，Zr0.08～0.25％，Mg1.8～2.3％，其他单个杂质元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。本专利技术的轻质的超高强度铝合金螺母，具有以下有益效果：①通过螺母与螺栓的15次手工扳拧，表面均无裂纹，证明螺母具有良好的装配性能。②锁紧试验结果表明，螺母的锁紧性能稳定，可加工成自锁螺母。③轴向拉脱试验表明，该铝合金螺母能够满足钢45A对应螺母的轴载值(Q/Y48)。④螺母的六方端面硬度可达到290HV。⑤将螺母装配在振动仪器上进行振动试验，可满足3万次不松脱要求。⑥耐盐雾试验表明，螺母在＞336h下无腐蚀现象。本专利技术的铝合金材料的技术方案是：一种铝合金材料，由包括以下步骤的方法制备而成：将铝合金毛坯经固溶处理后，再进行双级时效处理：一级时效处理是在150～170℃下保温8h，二级时效处理是在200～220℃下保温12h。铝合金材料制备过程的其他工艺参数与上述铝合金螺母技术方案中的工艺参数相同，在此不再详述。本专利技术提供的铝合金材料，主要用作航空航天紧固件使用，可用于制备螺栓、螺母等紧固件，其重量轻、承载能力好，振动试验及耐腐蚀试验表现优异，可以替代现有碳钢紧固件。附图说明图1为本专利技术实施例1的铝合金螺母的结构示意图；图2为图1的右视图；图3为本专利技术实施例3的铝合金螺母的结构示意图；图4为图3的右视图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术的实施方式作进一步说明。以下实施例所用7055铝合金的质量百分含量组成为：Si≤0.1％，Fe≤0.15％，Cu2～2.6％，Mn≤0.05％，Cr≤0.04％，Zn7.6～8.4％，Ti≤0.06％，Zr0.08～0.25％，Mg1.8～2.3％，其他单个杂质元素≤0.05％，其他杂质元素总量≤0.15％，余量为Al。浓硝酸、浓硫酸均为市售常规商品，浓硝酸的质量浓度为65％～68％，浓硫酸的质量浓度为95％～98％。实施例1本实施例的轻质的超高强度铝合金螺母，结构示意图如图1至图2所示，包括螺母本体1和圆柱台阶2，制备过程如下：1)将喷射成形7055铝合金镦制加工成螺母毛坯(带圆柱台阶的六角自锁螺母)，将螺母毛坯按以下方式进行固溶处理：先由室温升温至380℃保温50min，再升温至440℃保温50min，水冷，得到固溶件；2)将固溶件按以下方式进行双级时效处理：先由室温升温至150℃保温8.5h，再升温至200℃保温12.5h，空冷；固溶处理与双级时效处理之间的时间间隔为2h，得到时效件；3)将时效件置于碱液中进行碱腐蚀处理，碱液的组成为：NaOH30g/L，NaCO322g/L，溶剂为水；碱腐蚀处理的温度为45℃，时间为25s；碱腐蚀处理后进行流动冷水(室温)洗，之后将工件置于光化液中进行光化处理，光化处理所用光化液的组成为：浓硝酸400g/L，溶剂为水；光化处理在室温下进行，时间为25s；光化处理后进行流动冷水(室温)洗，之后将工件置于电解液中进行阳极化处理，电解液的组成为：浓硫酸200g/L，溶剂为水；阳极化处理的温度为20℃，时间为35min，电流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻质的超高强度铝合金螺母，其特征在于，由包括以下步骤的方法制备而成：将铝合金螺母毛坯经固溶处理后，再进行双级时效处理：一级时效处理是在150～170℃下保温7.5～8.5h，二级时效处理是在200～220℃下保温11.5～12.5h。/n
【技术特征摘要】
1.一种轻质的超高强度铝合金螺母，其特征在于，由包括以下步骤的方法制备而成：将铝合金螺母毛坯经固溶处理后，再进行双级时效处理：一级时效处理是在150～170℃下保温7.5～8.5h，二级时效处理是在200～220℃下保温11.5～12.5h。
2.如权利要求1所述的轻质的超高强度铝合金螺母，其特征在于，所述固溶处理是先在380～400℃下保温40～50min，然后在440～460℃下保温40～50min。
3.如权利要求2所述的轻质的超高强度铝合金螺母，其特征在于，所述固溶处理是先在390℃下保温45min，然后在450℃下保温45min。
4.如权利要求1或2或3所述的轻质的超高强度铝合金螺母，其特征在于，固溶处理采用水冷冷却。
5.如权利要求1所述的轻质的超高强度铝合金螺母，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王亚利，闫路，方翠平，路志峰，杨柳，张艳雷，高影，曲斌瑞，刘宇，
申请(专利权)人：北京首航科学技术开发有限公司，首都航天机械有限公司，北京宇航系统工程研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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