一种7050合金铸锭材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及铝合金制备技术领域，具体为一种7050合金材料及其铸锭制备方法，材料的化学元素及其质量百分比如下：Si≤0.12％、Fe≤0.15％、Cu为2.0％～2.6％、Mn≤0.10％、Mg为1.9％～2.6％、Cr≤0.04％、Zn为5.7％～6.7％、Ti≤0.06％、Zr为0.09％～0.14％，Be为0.0005～0.02%，余量为铝和不可避免的杂质，具体制备步骤如下：步骤一：配料；步骤二：熔炼：步骤三：铸造：使用普通铸造机，对结晶器底座贴纤维纸，均匀冷却强度，将熔炼后的物质铸造成铸锭；步骤四：均热：对铸锭进行均匀后处理；步骤五，锯切；步骤六：铣面：对均匀处理后的铸锭进行铣面；本发明专利技术可以使得材料和设备成本降低，可以去除熔体中的杂质，提高生产效率。提高生产效率。提高生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种7050合金铸锭材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金制备
，具体为一种7050合金材料及其铸锭制备方法。

技术介绍

[0002]7075 铝合金结构紧密，耐腐蚀效果强，对于航空、船用板材最佳，随着航空航天业的快速发展，7050 合金的需求量越来越大，但 7050 高强高韧铝合金存在铸造成型难，内部冶金差的问题，按传统工艺生产的产品达不到技术要求。
[0003]中国专利：一种高性能Al
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Zn
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Mg
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Cu系合金，专利授权号：CN 113481416 A，专利授权日：2021年10月8日，提到的合金制备可以制备出比现有铝合金更高综合性能的产品，所述产品具有高强高韧、高淬透性、低方向敏感性、可热处理强度等特性，但是以上制备工艺存在以下缺点：（1）采用Al99.95铝锭，铝锭成本高；(2) 该合金合金化程度很高，铸造难度大，铸造时容易产生中心裂纹；(3) 采用单级过滤，由于 7050 合金造渣严重，单级过滤不能完全去除熔体中的杂质；（4）缺少Cr、Ti和Be元素，减弱了细化晶粒的作用，因此需要设计一种低成本大规格7050合金铸锭制备方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服7050铸造难度大，大规格扁锭铸造成本高，生产效率低下的问题，提供一种7050合金材料及其铸锭制备方法，该合金属于高强高韧铝合金。
[0005]本专利技术涉及一种7050合金铸锭材料，材料的化学元素及其质量百分比如下：Si ≤ 0.12％、Fe ≤ 0.15％、Cu 为 2.0％～2.6％、Mn ≤ 0.10％、Mg 为 1.9％～ 2.6％、Cr ≤ 0.04％、Zn 为 5.7％～ 6.7％、Ti ≤ 0.06％、Zr 为 0.09％～ 0.14％、Be为0.0005～ 0.02%，余量为铝和不可避免的杂质。
[0006]本专利技术的进一步改进在于：方法步骤如下：步骤一：配料；步骤二：熔炼：首先，在熔炼炉中加入Al99.7铝锭和Al99.85铝锭、铝铜合金、锌锭、钛剂，待全部熔化后扒渣；其次，加入铝锆合金、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，加入Al
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5Ti
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1B丝用量，350cm/min/3根锭；再次，取样分析，调整成分使所有成分都达到控制范围；最后，进行炉内精炼并扒渣，控制钠含量≤0.0005%，静置20
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40min，然后控制金属温度达到合理的铸造温度；步骤三：铸造：使用普通铸造机，对结晶器底座贴纤维纸，均匀冷却强度，配合杠杆液位控制器和刮水器进行铸造，将熔炼后的物质铸造成铸锭；步骤四：均热：对铸锭进行均匀后处理；
步骤五，锯切：将铸锭底部锯切200mm；步骤六：铣面：对均匀处理后的铸锭进行铣面。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：在步骤二的熔炼中：炉前控制Ti含量≤0.035%，熔炼温度≤780℃，精炼温度740
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760℃。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：在步骤二的熔炼中：取样分析的成分范围即Si ≤ 0.12％、Fe ≤ 0.15％、Cu 为 2.0％～2.6％、Mn ≤ 0.10％、Mg 为 1.9％～ 2.6％、Cr ≤ 0.04％、Zn 为 5.7％～ 6.7％、Ti ≤ 0.06％、Zr 为 0.09％～ 0.14％、Be为0.0005～ 0.02%，余量为铝和不可避免的杂质；本专利技术的进一步改进在于：在步骤二的熔炼中，添加Be元素，让使得铸造过程中，凝固壳表面的氧化膜更加致密，减少氧化膜表面裂纹的可能，避免了因氧化膜表面开裂造成的裂纹倾向。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：在步骤二熔炼中，进行炉内精炼。精炼能够去除铝液中的氢气，并让铝液中的渣随气体上浮，然后扒渣操作将渣去除，避免铸件中气孔和夹渣的产生；炉内精炼采用"T"型精炼器，精炼气体为氩氯混合气，应保持精炼器在熔体下层缓慢移动,使精炼气体遍及熔体； 精炼时间大于等于30min。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：在步骤三铸造中，对结晶器底座贴纤维纸，相比传统的底部纯铝铺底工艺，能够有效地均匀底部冷却强度，使得内应力均匀，避免底部开裂的可能。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：在步骤三铸造中，使用刮水器，并对刮水器装置进行改进；普通刮水器的大面为平直的，小面与结晶器小面形状相同，经改进后的刮水器大面适应铸锭大面的收缩形状，小面与结晶器小面形状相同；该改进能够优化冷却水流的流向，均匀冷却强度；增加刮水器会比传统铸造工艺的冷却强度小，冷却效果比传统冷却更加均匀，尽可能的减少铸造过程中的裂纹产生。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：在步骤三铸造中，铸造的参数中包括：结晶器液位高度5
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8cm，铸造温度700
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720℃，铸造速度40
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50mm/min，水流量80
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100m3/h，水温≤30℃。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：在步骤五铣面中，铸锭正面铣面量为10
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15mm/每面，侧面铣面量为10
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20mm/每面。
[0014]本专利技术的有益效果：1.在熔炼炉中加入Al99.7铝锭和Al99.85铝锭，铝锭成本降低并且在熔炼炉中进行熔化，在静置炉中进行精炼除气，将精炼好的铝液导入到流槽中，并用Al
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5Ti
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1B 丝进行在线细化；2.炉前控制Ti含量≤0.035%，对结晶器底座贴纤维纸，均匀冷却强度，进而均匀内应力，减少裂纹倾向；添加Be元素，让使得铸造过程中，凝固壳表面的氧化膜更加致密，减少氧化膜表面裂纹的可能，避免了因氧化膜表面开裂造成的裂纹倾向，并提高Al
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5Ti
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1B丝用量，350cm/min/3根锭，减少了中心裂纹的不良率；使用刮水器，并对刮水器装置进行改进，由于普通刮水器的大面为平直的，小面与结晶器小面形状相同，经改进后的刮水器大面适应铸锭大面的收缩形状，小面与结晶器小面形状相同。该改进能够优化冷却水流的流向，均匀冷却强度，增加刮水器会比传统铸造工艺的冷却强度小，冷却效果比传统冷却更加均匀，尽可能的减少铸造过程中的裂纹产生；
3.经过在线除气，可以提高铸造成功率，进行炉内精炼，精炼能够去除铝液中的氢气，并让铝液中的渣随气体上浮，然后扒渣操作将渣去除，避免铸件中气孔和夹渣的产生；炉内精炼采用"T"型精炼器，精炼气体为氩氯混合气，应保持精炼器在熔体下层缓慢移动,使精炼气体遍及熔体； 精炼时间大于等于30min，可以完全去除熔体中的杂质并且提高了生产效率；4.在合金材料中增加Cr可以形成碳化物，起到提高耐磨性、耐热性和细化晶粒的作用、增加辅助元素Ti可以起到细化晶粒的作用，增加适量的Be可以起到细化铝合金晶粒的作用，提高综合力学性能，对铝合金而言，进行晶粒细化而获得细小均匀的等轴晶组织有如下作用:提高材料的屈服强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种7050合金铸锭材料，其特征在于：材料的化学元素及其质量百分比如下：Si ≤ 0.12％、Fe ≤ 0.15％、Cu 为 2.0％～2.6％、Mn ≤ 0.10％、Mg 为 1.9％～ 2.6％、Cr ≤ 0.04％、Zn 为 5.7％～ 6.7％、Ti ≤ 0.06％、Zr 为 0.09％～ 0.14％、Be为0.0005～ 0.02%，余量为铝和不可避免的杂质。2.一种如权利要求1所述的7050合金材料的制备方法，其特征在于：方法步骤如下：步骤一：配料；步骤二：熔炼：首先，在熔炼炉中加入Al99.7铝锭和Al99.85铝锭、铝铜合金、锌锭、钛剂，待全部熔化后扒渣；其次，加入铝锆合金、金属镁锭和铝铍合金，搅拌均匀，加入Al
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5Ti
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1B丝，用量为350cm/min/3根锭；再次，取样分析，调整成分使所有成分都达到控制范围；最后，进行炉内精炼并扒渣，控制钠含量≤0.0005%，静置20
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40min，然后控制金属温度达到合理的铸造温度；步骤三：铸造：使用普通铸造机，对结晶器底座贴纤维纸，均匀冷却强度，配合杠杆液位控制器和刮水器进行铸造，将熔炼后的物质铸造成铸锭；步骤四：均热：对铸锭进行均匀后处理；步骤五，锯切：将铸锭底部锯切200mm；步骤六：铣面：对均匀处理后的铸锭...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹旷，牟大强，许路捷，
申请(专利权)人：大力神铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：