一种高疲劳性能铝合金的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高疲劳性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：A)按照铝合金的成分配比将原料混合后进行熔炼，所述熔炼的过程中通入氩气，且精炼的过程中不采用精炼剂；B)在流槽和结晶器中通入氩气，将步骤A)得到的铝液经流槽引入结晶器中进行铸造，得到铸锭；C)将得到的铸锭进行均质后挤压；D)将挤压后的棒材进行固溶淬火后再进行时效处理，得到铝合金。本申请制备的铝合金可以同时兼具高强度和高疲劳性能，解决了高强铝合金疲劳性能偏低，不能满足航空航天飞行器轻量化和长期服役的需求。满足航空航天飞行器轻量化和长期服役的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种高疲劳性能铝合金的制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金
，尤其涉及一种高疲劳性能铝合金的制备方法。

技术介绍

[0002]7xxx系铝合金作为铝合金中强度最高的合金体系，是航空航天领域结构轻量化的主要材料。目前应用最广泛的7050合金、7085合金和7055合金，典型强度在500～600MPa级，高周疲劳强度(Kt＝1，R＝
‑
1)一般在150～200MPa，而当铝合金强度达到700MPa时，疲劳强度下降，低于200MPa，难以满足飞机等航空飞行器结构件对疲劳寿命的要求。围绕大飞机、舰载机、战斗机等机型轻量化需求，各主机迫切需求一种强度超过700MPa、疲劳强度大于200MPa的铝合金材料。为了制备上述性能的铝合金材料，研究者做了诸多探索和研究，例如下述专利：
[0003]公开号为CN112725711A的中国专利提供了一种提高高强铝合金疲劳性能的方法，其主要工艺为：在铝合金棒材固溶热处理前，先将铝合金加热到一定温度，使用夹具夹住铝合金棒材两端进行机械扭转，以细化组织。但该方法只适用于小规格试样棒材，难以应用于实际产品的加工。
[0004]公开号为CN114657427A的中国专利提供了一种高强耐疲劳稀土铝合金，其主要成分为：5.0～7.0wt％的Zn，2.0～3.0wt％的Mg，1.0～2.0wt％的Cu，0.3～0.6wt％的Er和0.3～0.9wt％的Cr，余量为Al和杂质；其采用常规熔铸方法制备铸锭，通过挤压、热处理后，合金性能抗拉强度大于610MPa，延伸率大于7.8％。
[0005]公开号为CN201410090845的中国专利提供了一种高强高抗疲劳铝合金型材的制备方法，其化学成分包括：Si 0.2～0.4wt％、Cu1.6～2.2wt％、Mg 2.8～3.4wt％、Zn 4.5～5.5wt％、Cr 0.25～0.35wt％、Fe0.1～0.2wt％、Mn 0.15～0.25wt％、Ti 0.05～0.1wt％、In 0.07～0.12wt％、Pb 0.04～0.08wt％、Cd 0.03～0.06wt％、Zr 0.02～0.05wt％、B0.004～0.008wt％、Y 0.03～0.06wt％、Lu0.02～0.04wt％，余量为Al；采用常规熔铸方法制备铸锭，通过挤压、热处理后，合金性能抗拉强度大于580MPa，屈服强度大于420MPa，延伸率大于10％。
[0006]公开号为CN201410064375的中国专利提供了一种飞机机翼桁条用抗疲劳铝合金板材的制备方法，其化学成分包括：Si0.04～0.08wt％、Fe 0.06～0.12wt％、Zn 4.6～5.2wt％、Cu1.5～2.0wt％、Mg 1.8～2.4wt％、Mn 0.05～0.1wt％、Cr 0.6～1.2wt％、Ti0.03～0.05wt％、Ni 0.8～1.4wt％、Mo 0.2～0.4wt％、Sb 0.15～0.35wt％、Te 0.1～0.2wt％、Sc 0.04～0.08wt％、Pr 0.03～0.06wt％、Nd0.02～0.04wt％，余量为铝；其采用常规熔铸方法制备铸锭，通过挤压、热处理后，合金性能抗拉强度647Mpa，屈服强度为524Mpa，伸长率为14.8％。
[0007]上述已公开的方法，并未有可以实现抗拉强度大于700MPa，延伸率大于10％，疲劳强度大于200MPa的铝合金制备方法，因此，为了实现铝合金的上述性能需求，提供了一种铝合金的制备方法具有重要意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术解决的技术问题在于提供一种铝合金的制备方法，本申请制备的铝合金具有高强高疲劳性能的特点。
[0009]有鉴于此，本申请提供了一种高疲劳性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0010]A)按照铝合金的成分配比将原料混合后进行熔炼，所述熔炼的过程中通入氩气，且精炼的过程中不采用精炼剂；所述铝合金的成分包括：8.4～9.6wt％的Zn、2.2～3.4wt％的Mg、0.6～1.8wt％的Cu、0.08～0.2wt％的Zr和余量的Al；
[0011]B)在流槽和结晶器中通入氩气，将步骤A)得到的铝液经流槽引入结晶器中进行铸造，得到铸锭；
[0012]C)将得到的铸锭进行均质后挤压；
[0013]D)将挤压后的棒材进行固溶淬火后再进行时效处理，得到铝合金。
[0014]优选的，步骤A)所述熔炼具体为：
[0015]A1)在熔炼炉中通入氩气，当熔炼炉中氧气含量小于200ppm时开始加热至合金熔化；
[0016]A2)当温度达到720～750℃，将得到的合金熔体除气精炼，精炼的过程中通入氩气。
[0017]优选的，步骤A2)中，所述氩气流量为50～70In/min，氩气压力为4.0～7.0bar，转子转速为700～850rpm。
[0018]优选的，步骤B)中，所述铝液引入结晶器的时机为：流槽和结晶器中氧气含量小于200ppm。
[0019]优选的，所述铸造为半连续制冷铸造，所述铸造的速度为40～50mm/min，水流量为100～150m3/h。
[0020]优选的，所述均质的温度为450～480℃，保温时间为25～35h。
[0021]优选的，所述挤压之前包括加热，所述加热的温度为450～500℃，保温时间为2～5h；所述挤压的速度为0.2～0.5mm/s。
[0022]优选的，所述固溶的温度为450～480℃，保温时间为2～5h；所述淬火的介质为水，所述水的温度为15～30℃，所述淬火的转移时间不超过15s。
[0023]优选的，所述时效的温度为120～150℃，保温时间为15～30h。
[0024]本申请提供了一种高疲劳性能铝合金的制备方法，其包括依次进行的熔炼、铸造、均质、挤压、固溶淬火和时效处理，在上述过程中，本申请通过在熔炼和铸造的过程中采用氩气保护，控制氧化夹渣的产生，从而提高了熔体的纯净度，并且在精炼的过程中不采用精炼剂除气除杂，防止精炼剂污染熔体，且通过铝合金成分的控制，结合挤压、固溶淬火和时效处理，使得铝合金的抗拉强度大于700MPa，疲劳强度大于200MPa。
具体实施方式
[0025]为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。
[0026]鉴于现有技术中，7系铝合金抗拉强度和疲劳性能难以兼具的问题，本申请提供了
一种铝合金的制备方法，其通过对合金元素的成分以及制备过程中氩气保护，提高了熔体纯净度，减少了夹杂，最终使得铝合金的抗拉强度和疲劳性能得到了提高。具体的，本专利技术实施例公开了一种高疲劳性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：
[0027]A)按照铝合金的成分配比将原料混合后进行熔炼，所述熔炼的过程中通入氩气，且精炼的过程中不采用精炼剂；所述铝合金的成分包括：8.4～9.6wt％的Zn、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高疲劳性能铝合金的制备方法，包括以下步骤：A)按照铝合金的成分配比将原料混合后进行熔炼，所述熔炼的过程中通入氩气，且精炼的过程中不采用精炼剂；所述铝合金的成分包括：8.4～9.6wt％的Zn、2.2～3.4wt％的Mg、0.6～1.8wt％的Cu、0.08～0.2wt％的Zr和余量的Al；B)在流槽和结晶器中通入氩气，将步骤A)得到的铝液经流槽引入结晶器中进行铸造，得到铸锭；C)将得到的铸锭进行均质后挤压；D)将挤压后的棒材进行固溶淬火后再进行时效处理，得到铝合金。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤A)所述熔炼具体为：A1)在熔炼炉中通入氩气，当熔炼炉中氧气含量小于200ppm时开始加热至合金熔化；A2)当温度达到720～750℃，将得到的合金熔体除气精炼，精炼的过程中通入氩气。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤A2)中，所述氩气流量为50～70In/min，氩气压力为4.0～7.0bar，转子转速为7...

【专利技术属性】
技术研发人员：范曦，肖锋，黄元春，盛智勇，肖雨晴，倪珂，赵永兴，吴凡，
申请(专利权)人：湖南中创空天新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：