一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法技术

一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法，本发明专利技术涉及铝合金铸造领域，具体涉及一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法。本发明专利技术是要解决现有方法制造的航天用2219A铝合金的扁铸锭，电导率低、切屑性能和焊接性差的问题。铝合金按重量百分比由5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al组成。方法：称取熔炼原料；熔炼原料按工艺顺序及工艺温度进行熔炼；按照工艺制备铸造熔体；合金熔体经过滤装置进行铸造得到铸造铝合金。本发明专利技术用于一种航天用2219A铝合金的扁铸锭的铸造。造。

【技术实现步骤摘要】
一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法


[0001]本专利技术涉及铝合金铸造领域，具体涉及一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法。

技术介绍

[0002]以Al
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Cu为代表的2xxx铝合金是一种典型的可热处理强化合金，因其具有较优的断裂韧性、焊接性能、良好的高温蠕变性能和较强的耐应力腐蚀性能等优点，而被广泛用于航空航天领域，比如火箭的箱体材料等。2219铝合金是2xxx系合金中最为典型的合金，其工作温度
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270～300℃，常被运用在航空航天领域，比如大型运载火箭液体燃料贮箱、超音速飞机蒙皮等。
[0003]2219铝合金具有良好的焊接性能、断裂韧性以及耐腐蚀性能，在航空航天领域运用广泛，通常依赖后续塑性成形和热处理等手段进行合金强化。但随着科技的发展，工业生产中对材料性能要求越来越高，需要逐渐推进高性能、易加工材料的进步，所以在现有性能优异的材料的基础之上，优化相关工艺参数和成分组成，性能更佳的材料在不断探究与创新中应运而生。现有方法制造的航天用2219A铝合金的扁铸锭，电导率低、切屑性能和焊接性差的问题。
[0004]本研究的目的是通过控制合金熔炼及铸造过程中的有关成分和氢含量，有效保证铸锭的电导率、焊接性能和切削性能。为国家航天工业提供性能更优异的铝合金材料，助力国家航天事业朝着更远大的未来发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术是要解决现有方法制造的航天用2219A铝合金的扁铸锭，电导率低、切屑性能和焊接性差的问题，而提供一种航天用2219A铝合金的扁铸锭及其制造方法。
[0006]本专利技术一种航天用2219A铝合金的扁铸锭按重量百分比由5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al组成；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中杂质Si＜0.12％、杂质Fe＜0.2％、杂质Mg＜0.02％、杂质Zn＜0.1％；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中Bi≤0.001％、Sn≤0.001％、Pb≤0.001％，其他杂质含量≤0.05％。
[0007]上述一种航天用2219A铝合金的扁铸锭的制造方法是按以下步骤进行：
[0008]一、备料依据的铝合金的配方为：按重量百分比计，5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al；按照铝合金的配方进行配料，分别称取高纯铝锭、高纯铜板、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金作为熔炼原料；
[0009]二、制备铝合金熔体：将步骤一称取的熔炼原料加入到天然气熔化炉中进行熔化，熔炼原料的加入顺序为：先加入高纯铝锭、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金和铝锆中间合金，待炉料熔化出液体并可以覆盖高纯铜板时，加入高纯铜板；在熔体温度升至
720℃～760℃的条件下搅拌10min～20min，取样分析化学成分，确保铝液化学成分符合要求，化学成分分析合格后，在温度为720℃～760℃的条件下将所得熔体导入保温炉内；
[0010]三、铸造：在温度为720℃～740℃的条件下，同时启用HD200和人工手动通入高纯氩气精炼，精炼25～35min后静置25～35min，得到纯净待铸造熔体；在温度为690～720℃的条件下保持保温炉中的合金熔体液面和流盘内的合金熔体液面在同一水平，每根铸锭点Al
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Ti
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0.2B丝，然后在铸造速度为45mm/min～55mm/min，铸造温度为690℃～720℃，铸造冷却水流量为110m3/min～150m3/min，结晶器液面高度75mm～95mm的条件下采用水冷半连续铸造技术制成航天用2219A铝合金的扁铸锭。
[0011]本专利技术的有益效果是：
[0012]一、本专利技术采用高纯铝投料，熔炼过程中不使用废料和熔剂，严格控制杂质元素Fe、Si、Mg等杂质元素，特别将Bi、Sn、Pb含量严格控制在0.001wt.％以下，以此来提升合金的电导率、切削性能和疲劳性能；
[0013]二、本专利技术为保证铝液的纯净度，在熔炼时添加Al
‑
Be中间合金；
[0014]三、本专利技术采用保温炉HD200和人工手动通入高纯氩气共同精炼；每炉铸造前不修补、喷涂流道和在线净化设备，保证固态氢含量≤0.2mL/100gAl；
[0015]四、本专利技术铸造过程中采用刮水器阻挡多余冷却水随铸锭表面流淌，使铸锭得以充分自回火，降低其冷裂纹形成倾向，提高铸锭成型率。
具体实施方式
[0016]具体实施方式一：本实施方式一种航天用2219A铝合金的扁铸锭按重量百分比由5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al组成；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中杂质Si＜0.12％、杂质Fe＜0.2％、杂质Mg＜0.02％、杂质Zn＜0.1％；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中Bi≤0.001％、Sn≤0.001％、Pb≤0.001％，其他杂质含量≤0.05％。
[0017]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：一种航天用2219A铝合金的扁铸锭按重量百分比由6.2％Cu、0.3％Mn、0.1％V、0.05％Ti、0.15％Zr和余量为Al组成；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中杂质Si＜0.12％、杂质Fe＜0.2％、杂质Mg＜0.02％、杂质Zn＜0.1％；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中Bi≤0.001％、Sn≤0.001％、Pb≤0.001％，其他杂质含量≤0.05％。其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
[0018]具体实施方式三：本实施方式一种航天用2219A铝合金的扁铸锭的制造方法是按以下步骤进行：
[0019]一、备料依据的铝合金的配方为：按重量百分比计，5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al；按照铝合金的配方进行配料，分别称取高纯铝锭、高纯铜板、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金作为熔炼原料；
[0020]二、制备铝合金熔体：将步骤一称取的熔炼原料加入到天然气熔化炉中进行熔化，熔炼原料的加入顺序为：先加入高纯铝锭、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金和铝锆中间合金，待炉料熔化出液体并可以覆盖高纯铜板时，加入高纯铜板；在熔体温度升至720℃～760℃的条件下搅拌10min～20min，取样分析化学成分，确保铝液化学成分符合要
求，化学成分分析合格后，在温度为720℃～760℃的条件下将所得熔体导入保温炉内；
[0021]三、铸造：在温度为720℃～740℃的条件下，同时启用HD200和人工手动通入高纯氩气精炼，精炼25～35min后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天用2219A铝合金的扁铸锭，其特征在于航天用2219A铝合金的扁铸锭按重量百分比由5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al组成；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中杂质Si＜0.12％、杂质Fe＜0.2％、杂质Mg＜0.02％、杂质Zn＜0.1％；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中Bi≤0.001％、Sn≤0.001％、Pb≤0.001％，其他杂质含量≤0.05％。2.根据权利要求1所述的一种航天用2219A铝合金的扁铸锭，其特征在于航天用2219A铝合金的扁铸锭按重量百分比由6.2％Cu、0.3％Mn、0.1％V、0.05％Ti、0.15％Zr和余量为Al组成；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中杂质Si＜0.12％、杂质Fe＜0.2％、杂质Mg＜0.02％、杂质Zn＜0.1％；所述航天用2219A铝合金的扁铸锭中Bi≤0.001％、Sn≤0.001％、Pb≤0.001％，其他杂质含量≤0.05％。3.如权利要求1所述一种航天用2219A铝合金的扁铸锭的制造方法，其特征在于航天用2219A铝合金的扁铸锭的制造方法是按以下步骤进行：一、备料依据的铝合金的配方为：按重量百分比计，5.8％～6.8％Cu、0.2％～0.4％Mn、0.05％～0.15％V、0.02％～0.1％Ti、0.1％～0.25％Zr和余量为Al；按照铝合金的配方进行配料，分别称取高纯铝锭、高纯铜板、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金、铝锆中间合金作为熔炼原料；二、制备铝合金熔体：将步骤一称取的熔炼原料加入到天然气熔化炉中进行熔化，熔炼原料的加入顺序为：先加入高纯铝锭、铝锰中间合金、铝钒中间合金、铝钛中间合金和铝锆中间合金，待炉料熔化出液体并可以覆盖高纯铜板时，加入高纯铜板；在熔体温度升至720℃～760℃的条件下搅拌10min～20min，取样分析化学成分，确保铝液化学成分符合要求，化学成分分析合格后，在温度为720℃～760℃的条件下将所得熔体导入保温炉内；三、铸造：在温度为720℃～740℃的条件下，同时启用HD200和人工手动通入高纯氩气精炼，精炼2...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕金亮，韩再旭，李欣斌，孔祥生，宋阳，于鸿硕，刘学，贾宁，左德运，
申请(专利权)人：东北轻合金有限责任公司，
类型：发明
国别省市：