一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法技术

一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法，1)冶炼，按照下述化学成分冶炼，其化学成分按重量百分比为：Zn：4.8～6.3％、Mg：1.6～2.5％、Cu：1.6～2.5％、Zr：0.1～0.15％，其余为Al和其它不可避免杂质；且单个杂质含量≤0.1％，合计杂质含量≤0.2％；2)半固态处理+纳米颗粒增强；3)连铸；4)冷却；5)第一次热轧；6)冷却、第二次热轧；7)卷取；8)后处理。本发明专利技术制备的7XXX铝合金薄带显微组织为细小的等轴晶基体组织+弥散分布的硬质颗粒，相比现有7XXX铝合金，强度高25％以上，延伸率高35％以上；相比钢板，实现50％以上的轻量化。实现50％以上的轻量化。实现50％以上的轻量化。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金制备领域，特别涉及一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法。

技术介绍

[0002]薄带连铸工艺技术是当今冶金领域的一项前沿性技术，双辊薄带连铸技术最早是1865年Henry Bessemer提出这一想法的(US Patent:49053)。薄带连铸将连续铸造、轧制、甚至热处理等工序融为一体，使生产的薄带坯稍经后续轧制就一次性形成工业成品，大大简化了铝合金薄带的生产工序，缩短了生产周期，使铝合金薄带生产流程更紧凑、更连续、更高效、更环保；同时生产成本显著降低，并且生产出的薄带产品质量和性能不亚于甚至优于传统工艺。
[0003]典型的短流程新工艺有哈兹雷特(Hazelett)连铸连轧工艺、双辊式薄带连铸连轧工艺等。但是传统的水平式双辊薄带连铸连轧工艺只能生产铝箔轧制带以及较为简单的合金系1XXX、3XXX系薄带产品，无法生产高端的6XXX、7XXX等铝合金产品。而且传统的水平式双辊铸机速度较慢，通常只有1-3m/min，生产效率低下。
[0004]近年来，世界上很多著名的铝合金薄带双辊铸机设备制造商在提高铸轧速度、增加薄带宽度上做了很多开发工作，旨在提高生产效率和更广的应用场合。比较著名的公司有意大利的法塔亨特公司和法国的普基公司，法塔亨特公司开发的Speedcaster
TM
超薄高速铸轧机特点为：双辊双驱动，倾斜15度，铸轧辊直径1118mm，板宽达2184mm，轧制力3000t，铸轧速度最高可达38m/min，厚度最薄可达到0.635mm。普基公司开发的Junbo3CM铸轧机特点为：轧制力2900t，板宽达2020mm，铸轧厚度最薄为1mm，最大铸轧速度可达15m/min。但这些设备仍然无法生产高端的航空用7XXX系铝合金产品。
[0005]目前7XXX铝合金，比如7075铝合金、7050铝合金引起了相当大的关注，主要是由于其在航空航天和汽车工业结构部件中有着不可替代的作用，7XXX铝合金具有低密度、高强度、优良的加工性能和阳极反应，以及优良的抗应力、抗剥落腐蚀性能等优点，广泛用于航空航天领域，比如各种飞机机身、机翼梁、机舱壁板、飞行器高应力结构件、飞机蒙皮、飞机火箭中高强度结构零件等。
[0006]但目前生产的7XXX铝合金微观组织仍存在许多问题阻碍了其广泛应用，比如晶粒及析出粗化、热裂以及金属间化合物和共晶相通常沿晶界分布等，而铝合金的微观组织很大程度上决定了其机械性能。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的在于提供一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法，生产的7XXX铝合金薄带具有细小的等轴晶组织+弥散分布的硬质颗粒，可以实现强度和延伸率的组合改进，相比现有7XXX铝合金，强度高25％以上，延伸率高35％以上；相比钢板，实现50％以上的轻量化；可用于航空航天领域，如各种飞机机身、机翼梁、机舱壁板、飞行器高应力结构件、
飞机蒙皮、飞机火箭中高强度结构零件等，可在航空航天高强化、轻量化、降低能耗和提高燃油经济性上面提供广阔空间。
[0008]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0009]一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法，其包括如下步骤：
[0010]1)冶炼
[0011]按照下述化学成分冶炼，其化学成分按重量百分比为：Zn：4.8～6.3％、Mg：1.6～2.5％、Cu：1.6～2.5％、Zr：0.1～0.15％，其余为Al和其它不可避免杂质；且单个杂质含量≤0.1％，合计杂质含量≤0.2％；
[0012]2)半固态处理+纳米颗粒增强
[0013]将冶炼好的铝合金液导入静置炉中静置，随后经流槽输送到前箱，经脱气、过滤后流入中间包进行半固态处理，通过搅拌得到半固态铝合金浆料，半固态处理温度530～630℃，且，半固态处理时，向铝合金液中加入尺寸为5nm～10μm、熔点比铝熔点高的硬质颗粒，所述硬质颗粒的添加量为铝合金液的5～20wt％；其中导入静置炉中的铝合金液温度为660～760℃；
[0014]3)连铸
[0015]连铸采用双辊薄带连铸，获得厚度为1.5～10mm、宽度为1000～2200mm的铝合金铸带；铝合金铸带温度为440～480℃，结晶辊直径为400～1200mm，结晶辊内部通水冷却，铸机浇铸速度为30～120m/min；
[0016]4)冷却
[0017]铝合金铸带从铸机出来后经水淬冷却到380～420℃；
[0018]5)第一次热轧
[0019]冷却后的铝合金铸带经夹送辊、切头处理后送至轧机，进行第一次热轧，第一次热轧温度为340～390℃，第一次热轧压下率≤50％；
[0020]6)冷却、第二次热轧
[0021]第一次热轧后的铝合金薄带进行风冷或水冷，随后进行第二次热轧，第二次热轧温度为250～330℃，第二次热轧压下率≤60％；第二次热轧后铝合金薄带的厚度为0.3～4mm，优选0.5～3mm；
[0022]7)卷取
[0023]第二次热轧后的铝合金薄带经夹送辊送至卷取机进行卷取，卷取温度为170～280℃；
[0024]8)后处理
[0025]铝合金薄带卷取后依次进行固溶热处理和淬火。
[0026]优选的，步骤2)中，所述硬质颗粒为TiC、TiN、WC、SiC、B4C、Si3N4、BN中的一种或多种。
[0027]进一步，步骤8)所述淬火后进行人工时效。
[0028]优选的，所述人工时效温度为100～150℃，时间为18～28h。
[0029]优选的，步骤8)中，所述固溶热处理温度为440～480℃，时间为50～100min。
[0030]优选的，步骤8)中，所述淬火后铝合金薄带温度为室温到120℃。
[0031]优选的，步骤8)后处理工序前还可以对铝合金薄带进行离线冷轧、张力矫直、切
边、平整、表面检查、板形检查、成形工序中的一种或多种。
[0032]优选的，步骤2)中，所述半固态处理的搅拌方法包括机械搅拌法、吹气搅拌法、喷粉搅拌法或电磁搅拌法。
[0033]优选的，步骤3)中，所述连铸采用立式铸机、卧式铸机或倾斜式铸机。
[0034]优选的，步骤3)中，所述结晶辊采用铜辊，且结晶辊表面有纹理、凹槽或压花。
[0035]优选的，所述结晶辊表面进行电镀铬处理，镀铬层厚度为0.05-0.10mm。
[0036]本专利技术所述铝合金薄带微观组织为细小的等轴晶基体组织+弥散分布的硬质颗粒。
[0037]本专利技术所述铝合金薄带在人工时效条件即T6态下可实现屈服强度530-630MPa，抗拉强度620-720MPa，延伸率13-16％。
[0038]本专利技术所述高性能新型7XXX铝合金薄带的成分设计中：
[0039]Zn：是7XXX铝合金的主要合金元素之一，在铝合金中能提高流动性、铸造性能和切削加工性能，与Mg同时添加，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法，其特征是，包括如下步骤：1)冶炼按照下述化学成分冶炼，其化学成分按重量百分比为：Zn：4.8～6.3％、Mg：1.6～2.5％、Cu：1.6～2.5％、Zr：0.1～0.15％，其余为Al和其它不可避免杂质；且单个杂质含量≤0.1％，合计杂质含量≤0.2％；2)半固态处理+纳米颗粒增强将冶炼好的铝合金液导入静置炉中静置，随后经流槽输送到前箱，经脱气、过滤后流入中间包进行半固态处理，通过搅拌得到半固态铝合金浆料，半固态处理温度530～630℃，且，半固态处理时，向铝合金液中加入尺寸为5nm～10μm、熔点比铝熔点高的硬质颗粒，所述硬质颗粒的添加量为铝合金液的5～20wt％；其中导入静置炉中的铝合金液温度为660～760℃；3)连铸连铸采用双辊薄带连铸，获得厚度为1.5～10mm、宽度为1000～2200mm的铝合金铸带；铝合金铸带温度为440～480℃，结晶辊直径为400～1200mm，结晶辊内部通水冷却，铸机浇铸速度为30～120m/min；4)冷却铝合金铸带从铸机出来后经水淬冷却到380～420℃；5)第一次热轧冷却后的铝合金铸带经夹送辊、切头处理后送至轧机，进行第一次热轧，第一次热轧温度为340～390℃，第一次热轧压下率≤50％；6)冷却、第二次热轧第一次热轧后的铝合金薄带进行风冷或水冷，随后进行第二次热轧，第二次热轧温度为250～330℃，第二次热轧压下率≤60％；第二次热轧后铝合金薄带的厚度为0.3～4mm，优选0.5～3mm；7)卷取第二次热轧后的铝合金薄带经夹送辊送至卷取机进行卷取，卷取温度为170～280℃；8)后处理铝合金薄带卷取后依次进行固溶热处理和淬火。2.如权利要求1所述的高性能新型7XXX铝合金薄带的制备方法，其特征是，步骤2)中，所述硬质颗粒为TiC、TiN、WC、SiC、B4C、Si3N4、BN中的一种或多种。3.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建春，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：