一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材及其制备方法技术

一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，属于飞机客舱地板横梁铝合金型材制造领域，包括如下质量百分比的的物质组成：5.0‑7.0％的Zn，2.5‑3.5％的Mg，0.5‑1.0％的Sn，0.2‑0.6％的Sc和0.2‑0.5％的Mn，余量为Al和不可避免杂质。本发明专利技术通过在Al‑Zn‑Mg合金的基础上添加Sn、Sc、Mn，强烈细化热变形后的合金组织，保证了合金的强度和韧性；添加合金元素Sn，能够以固溶的形式提高强度；添加合金元素Zn能够以固溶的形式提高强度；添加合金元素Mn能够强烈促进再结晶，进一步的降低合金的晶粒尺寸，其强度和韧性得到增强，有较好的力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材及其制备方法
本专利技术属于飞机客舱地板横梁铝合金型材制造领域，具体地说是一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材及其制备方法。
技术介绍
客舱地板梁结构是民用飞机机身结构不可缺少的组成部分，一般由地板横梁、纵梁(含座椅滑轨)、支柱和侧向泄压结构组成。其中地板横梁承担着旅客及座椅的载荷，需要分别与地板纵梁、支柱和机身框连接，是比较关键的结构。相对于机身其它部分，地板梁结构功能明确、受力清晰，周围相关结构较少，通常不会因其造成灾难性事故。但地板梁结构尤其是地板横梁结构，零件截面形状基本恒定、长度较长、数量较多，选择合适的结构形式和材料，能够节省工时、减轻重量、并显著提高生产效率和产品稳定性，最终降低成本。对现有成熟机型的地板横梁结构进行研究，能够发现地板横梁构型的区别主要是截面形式和材料。截面形式主要可分为“C”型、“Z”型和“I”型，而结构材料则有7000系和2000系传统铝合金、铝锂合金和复合材料等。对比单通道飞机和宽体飞机，地板横梁与座椅滑轨和支柱的连接形式也有较大差异。因此，开发新型高强度铝合金具有非常重要的价值。按成形工艺分，铝合金可分为铸造铝合金和变形铝合金，二者在组织和性能方面差距较大。与铸造铝合金相比，变形铝合金组织更细小、致密，因而强度和延伸率也更高。然而，铝合金机械性能远低于钢材料，限制铝合金的广泛应用。现有技术中，一般通过微合金化、低温变形或大塑性变形获得高延伸率铝合金，由于需要用到含量较多的价格昂贵的其他元素形成合金，或需要通过较复杂的生产工艺，生产成本高，工业化应用前景较差。
技术实现思路
本专利技术提供一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，用以解决现有技术中的缺陷。本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，包括如下质量百分比的物质组成：5.0-7.0％的Zn，2.5-3.5％的Mg，0.5-1.0％的Sn，0.2-0.6％的Sc和0.2-0.5％的Mn，余量为Al和不可避免杂质。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，所述的杂质包括Fe、Si、Cu。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，所述的杂质质量小于总质量的0.15％。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，所述的Sc的质量分别记为中间合金Al-Sc中Sc的质量，Mn的质量分别记为中间合金Al-Mn中Mn的质量。一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，包括如下步骤：步骤一：准确称量铝、锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，送入预热釜中进行预热；步骤二：将铝送入熔融釜中进行融化，融化完成后，加入锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，充分搅拌3-6min，待所有金属熔化后，将温度控制在700-750℃，静置10-20min，去除杂质，降温，进行浇铸，得铸造铝合金块；步骤三：双级均匀化处理：将所得铸态铝合金置于加热炉内，进行第一梯度温度320℃-340℃，保温1h-2h,然后升温至第二梯度温度450℃-470℃，保温2h-8h，得到均匀化处理后的铝合金；挤压；步骤四：将挤压态的铝合金在420℃-460℃进行2h-5h的固溶处理，得到固溶态铝合金步骤五：将固溶态铝合金在160℃-180℃进行8h-12h的单级时效处理，得到单级时效处理后的铝合金；固溶态铝合金在70℃-100℃进行18h-24h的热处理后，升温至160℃-200℃并保温6h-10h，得到双级时效处理后的铝合金。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，所述的铝、锌、镁、锡的纯度为99.9％以上，所述的中间合金Al-Sc、Al-Mn的纯度为99.5％以上。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，所述的步骤一中的预热釜的预加热温度为120-150℃。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，所述的步骤三中的挤压比为5:1。如上所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，所述的步骤二中浇铸时将模具预热至200-300℃。本专利技术的优点是：本专利技术通过在Al-Zn-Mg合金的基础上添加Sn、Sc、Mn，强烈细化热变形后的合金组织，保证了合金的强度和韧性；添加合金元素Sn，能够以固溶的形式提高强度；添加合金元素Zn能够以固溶的形式提高强度；添加合金元素Mn能够强烈促进再结晶，进一步的降低合金的晶粒尺寸，其强度和韧性得到增强，有较好的力学性能。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为实施例1中铝合金的挤压态XRD分析图；图2为实施例1中铝合金的双级时效态微观组织金相图；具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。实施例1步骤一：按照5.5％的Zn，2.5％的Mg，0.5％的Sn，0.3％的Sc和0.2％的Mn，余量为Al的质量百分比准确称量铝、锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，送入预热釜中进行预热；步骤二：将铝送入熔融釜中进行融化，融化完成后，加入锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，充分搅拌3-6min，待所有金属熔化后，将温度控制在740℃，静置15min，去除杂质，降温，进行浇铸，得铸造铝合金块；步骤三：双级均匀化处理：将所得铸态铝合金置于加热炉内，进行第一梯度温度330℃，保温1h,然后升温至第二梯度温度460℃，保温5h，得到均匀化处理后的铝合金；挤压；步骤四：将挤压态的铝合金在450℃进行3h的固溶处理，得到固溶态铝合金步骤五：将固溶态铝合金在180℃进行9h的单级时效处理，得到单级时效处理后的铝合金；固溶态铝合金在80℃进行18h的热处理后，升温至180℃并保温8h，得到双级时效处理后的铝合金。实施例2步骤一：按照6.0％的Zn，2.8％的Mg，0.6％的Sn，0.4％的Sc和0.3％的Mn，余量为Al的质量百分比准确称量铝、锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，送入预热釜中进行预热；步骤二：将铝送入熔融釜中进行融化，融化完成后，加入锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，充分搅拌3-6min，待所有金属熔化后，将温度控制在740℃，静置15min，去除杂质，降温，进行浇铸，得铸造铝合金块；步骤三：双级均匀化处理：将所得铸态铝合金置于加热炉内，进行第一梯度温度330℃，保温1h,然后升温至第二梯度温度460℃，保温5h，得到均匀化处理后的铝合金；挤压；步骤四：将挤压态的铝合金在450℃进行3h的固溶处理，得到固溶态铝合金步骤五：将固溶态铝合金在180℃进行9h的单级时效处理，得到单级时效处理后的铝合金；固溶态铝合金在80℃进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，其特征在于：包括如下质量百分比的的物质组成：5.0-7.0％的Zn，2.5-3.5％的Mg，0.5-1.0％的Sn，0.2-0.6％的Sc和0.2-0.5％的Mn，余量为Al和不可避免杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，其特征在于：包括如下质量百分比的的物质组成：5.0-7.0％的Zn，2.5-3.5％的Mg，0.5-1.0％的Sn，0.2-0.6％的Sc和0.2-0.5％的Mn，余量为Al和不可避免杂质。


2.根据权利要求1所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，其特征在于：所述的杂质包括Fe、Si、Cu。


3.根据权利要求1所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，其特征在于：所述的杂质质量小于总质量的0.15％。


4.根据权利要求1所述的一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材，其特征在于：所述的Sc的质量分别记为中间合金Al-Sc中Sc的质量，Mn的质量分别记为中间合金Al-Mn中Mn的质量。


5.一种民用飞机客舱地板横梁铝合金型材的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：准确称量铝、锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，送入预热釜中进行预热；
步骤二：将铝送入熔融釜中进行融化，融化完成后，加入锌、镁、锡和中间合金Al-Sc、Al-Mn，充分搅拌3-6min，待所有金属熔化后，将温度控制在700-750℃，静置10-20min，去除杂质，降温，进行浇铸，得铸造铝合金块；
步骤三：双级均匀化处理：将所得铸...

【专利技术属性】
技术研发人员：程仁寨，马旭，隋来智，孟凡林，王兴瑞，张小刚，王兆斌，姚明伟，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37