一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠的制作方法
【專利摘要】一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠，本發(fā)明提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟：將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460～470℃；所述均勻化熱處理的保溫時間為30～35小時；實現(xiàn)上述保溫溫度所采用的升溫速度為2-3℃/min。本發(fā)明提供的均勻化熱處理工藝采用快速升溫過程的均勻化制度，7050鋁合金中Al3Zr粒子分布密度有明顯從晶內(nèi)向晶界逐漸減小的趨勢，并于晶界附近存在較大范圍的無析出區(qū)，從而提高鋁合金的探傷合格率，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的均勻化熱處理工藝制得的7050鋁合金的探傷合格率為97～99％。
【專利說明】一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠。

【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金是以鋁為基體元素的合金總成，主要包括的合金元素由銅、硅、鎂、鋅、錳，還包括鎳、鐵、鈦、鉻、鋰等合金元素。鋁合金的密度低，但強度比較高，接近或超過優(yōu)質(zhì)鋼，塑性好，可加工成各種型材，具有優(yōu)良的導電性、導熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學工業(yè)中應用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量僅次于鋼。
[0003]通常屈服強度500MPa以上的鋁合金被稱為超高強度鋁合金，他們是以AL-Zn-Mg-Cu系和Al-Zn-Mg系為主的可熱處理強化的招合金(簡稱7xxx系招合金)，自上世紀中葉以來，為了提高Al-Zn-Mg系鋁合金的力學性能，并解決高鋅、高鎂鋁合金中嚴重存在的應力腐蝕問題，國外在該類鋁合金中添加Cu、Cr、Mn等元素，由此產(chǎn)生了一系列的新型AL-Zn-Mg-Cu超硬鋁合金。由于它具有高的比強度和硬度、良好的熱加工性、優(yōu)良的焊接性能、高斷裂韌度，以及高抗應力腐蝕能力等優(yōu)點而廣泛應用于航空航天領(lǐng)域，并成為這個領(lǐng)域中重要的材料之一。
[0004]其中，7xxx系鋁合金中的7050鋁合金為航空業(yè)較為理想的結(jié)構(gòu)材料，7050鋁合金用于制造飛機的主要受力構(gòu)件，如機身框架、隔板、機翼壁板、翼梁、翼肋、起落架支撐梁等。7050鋁合金的生產(chǎn)工藝包括熔煉、在線處理和鑄造。但是，現(xiàn)有的7050鋁合金的均勻化熱處理工藝生產(chǎn)的錠坯探傷合格率較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠，本發(fā)明提供的7050鋁合金的均勻化熱處理工藝得到的鋁合金探傷合格率較高。
[0006]本發(fā)明提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟:
[0007]將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ；
[0008]所述均勻化熱處理的保溫時間為30?35小時；
[0009]達到上述保溫溫度所采用的升溫速度為2_3°C /min。
[0010]優(yōu)選的，所述均勻化熱處理的保溫溫度為465°C。
[0011]優(yōu)選的，所述均勻化熱處理的保溫時間為32小時。
[0012]優(yōu)選的，在所述均勻化熱處理之后，還包括，將得到的7050鋁合金冷卻至200°C以下再進行空冷。
[0013]優(yōu)選的，所述7050鋁合金錠坯按照以下方法制得:
[0014]A)將Cu源、Mg源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，得到熔煉物；
[0015]B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進行在線除氣、在線過濾和在線細化，得到在線處理產(chǎn)物；
[0016]C)將所述步驟B)得到的在線處理產(chǎn)物進行鑄造，得到7050鋁合金錠坯。
[0017]優(yōu)選的，所述步驟A)具體包括:
[0018]將Cu源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，待熔體全部融化后,加入Mg源和0-0.0009%的Be，進行熔煉，得到熔煉物。
[0019]優(yōu)選的，所述鑄造的速度為9?13mm/min ；
[0020]所述鑄造的溫度為650?770 V。
[0021]優(yōu)選的，所述鑄造中冷卻水的流量為10?20m3/h。
[0022]優(yōu)選的，當所述鑄造的長度在Omm?300mm之間時,所述鑄造過程中冷卻水的流量為 10 ?llm3/h ；
[0023]當所述鑄造的長度> 300mm時,將所述鑄造過程中冷卻水的流量以(lm3/h)/50_的速度增加，直到所述冷卻水的流量達到19?20m3/h。
[0024]本發(fā)明還提供如上述技術(shù)方案所述的均勻化熱處理工藝制得的規(guī)格為Φ850的7050鋁合金鑄錠。
[0025]本發(fā)明提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟:將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ；所述均勻化熱處理的保溫時間為30?35小時；實現(xiàn)上述保溫溫度所采用的升溫速度為2-30C /min。本發(fā)明提供的均勻化熱處理工藝采用快速升溫過程的均勻化制度，7050鋁合金中Al3Zr粒子分布密度有明顯從晶內(nèi)向晶界逐漸減小的趨勢，并于晶界附近存在較大范圍的無析出區(qū)，從而提高鋁合金的探傷合格率，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的均勻化熱處理工藝制得的7050鋁合金的探傷合格率為97?99%。

【具體實施方式】
[0026]本發(fā)明提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟:
[0027]將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ；
[0028]所述均勻化熱處理的保溫時間為30?35小時；
[0029]實現(xiàn)上述保溫溫度所采用的升溫速度為2_3°C /min。
[0030]本發(fā)明提供的均勻化熱處理工藝得到的7050鋁合金的探傷合格率較高，能夠達到97?99%。
[0031]本發(fā)明將鑄造得到的7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，在本發(fā)明中，所述鑄造優(yōu)選包括以下步驟:
[0032]A)將Cu源、Mg源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，得到熔煉物；
[0033]B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進行在線除氣、在線過濾和在線細化，得到在線處理產(chǎn)物；
[0034]C)將所述步驟B)得到的在線處理產(chǎn)物進行鑄造，得到7050鋁合金錠坯。
[0035]本發(fā)明將Cu源、Mg源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，得到熔煉物；本發(fā)明優(yōu)選在熔煉爐中進行所述熔煉，本發(fā)明優(yōu)選在裝爐前先在所述熔煉爐中撒入二號溶齊IJ，將Cu源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源裝入熔煉爐中，進行熔煉，當熔體軟化下榻化平后，向爐內(nèi)撒入二號溶劑粉，待上述爐料全部熔化，熔體溫度達到720?740°C時，加入的Mg源和0-0.0009%的Be，加完后采用二號溶劑粉進行覆蓋，攪拌后熔煉，得到熔煉物。
[0036]在裝爐時，原則上應按從小到大的順序進行，即將先裝小塊料，再裝大塊料，同時將熔點高的中間合金裝在中上層，易燒損的金屬裝在中層。
[0037]在本發(fā)明中，所述Cu源在所述原料中的質(zhì)量分數(shù)為2.0?2.6 %，優(yōu)選為2.2?
2.5%更優(yōu)選為2.3%;本發(fā)明優(yōu)選采用純Cu板為Cu源進行所述熔煉，所述純Cu板中Cu的質(zhì)量分數(shù)彡99.95%。
[0038]在本發(fā)明中，所述Zn在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)為5.7?6.7 %，優(yōu)選為6.0?6.5%，更優(yōu)選為6.2% ;本發(fā)明優(yōu)選采用純鋅錠為Zn源進行所述熔煉，所述純鋅錠中Zn的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡99.99%。
[0039]在本發(fā)明中，所述Ti在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)為O?0.06%，優(yōu)選為0.01?0.03%,更優(yōu)選為0.02%;所述Ti可以細化晶粒和防止鑄錠裂紋，本發(fā)明優(yōu)選采用Al-Ti中間合金為Ti源進行所述熔煉，所述Al-Ti中間合金中Ti的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為3?5%，更優(yōu)選為4%。
[0040]在本發(fā)明中，所述Zr在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)為0.08?0.15%，優(yōu)選為0.1?
0.13%，最優(yōu)選為0.12% ;本發(fā)明優(yōu)選采用Al-Zr中間合金為Zr源進行所述熔煉，所述Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為3?5%，更優(yōu)選為4%。
[0041]在本發(fā)明中，所述Mg在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)為1.9?2.6%，優(yōu)選為2.1?2.5%,更優(yōu)選為2.3% ;本發(fā)明優(yōu)選采用純Mg錠為Mg源進行所述熔煉，所述純Mg錠中Mg的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡99.95%。
[0042]在本發(fā)明中，所述Be的質(zhì)量分數(shù)為0-0.0009 %
[0043]在本發(fā)明中，所述Al在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)與其他組分的質(zhì)量分數(shù)之和為100%，本發(fā)明優(yōu)選采用純Al錠為Al源進行所述熔煉，所述純Al錠中，Al的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡 99.7%。
[0044]在本發(fā)明中，所述二號溶劑粉為市售產(chǎn)品，較為標準，以質(zhì)量百分數(shù)計:KCl: 32-40%，MgCl2:38-46%，BaCl2:5-8%,型號即為二號，每次的使用量優(yōu)選為上述原料總量的0.5?2%，更優(yōu)選為1%。
[0045]在本發(fā)明中，所述熔煉過程中熔煉的爐膛溫度優(yōu)選為800?1050°C，更優(yōu)選為900?1000°C，所述熔煉中熔體的溫度優(yōu)選為600?770°C，更優(yōu)選為650?750°C;所述熔煉的時間優(yōu)選為20?60min，更優(yōu)選為30?50min。
[0046]完成所述熔煉后，本發(fā)明優(yōu)選對得到的熔體進行取樣，以便對熔體成分進行分析，然后根據(jù)上述各成分的含量要求進行相應的成分調(diào)整，所述調(diào)整的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法。具體的，根據(jù)送檢結(jié)果決定是否沖淡或者補料，沖淡或者補料按量按以下公式進行:
[0047]若生產(chǎn)7050鋁合金鑄錠長度4200mm，I次鑄造4根，考慮氧化燒損5%，鑄錠規(guī)格Φ850，該合金密度為2800kg/m3，則計算出總的投料量=π Χ0.652/4Χ4.2Χ4Χ (1+5% )X2800 ^ 29800kg。
[0048]以Cu元素為例,如果Cu元素爐前分析值為1.9%,需補到2.2%,
[0049]則需補含量40 %的Al-Cu中間合金重量=29800 X (2.2 % -1.9 % ) /40 %^ 224kg ；
[0050]如果Cu元素爐前分析值2.7%，需沖淡到2.5%，
[0051]則需沖淡用的AL99.70 錠總量=29800X (2.7% -2.5% )/1.9%^ 308kg。
[0052]注意補料或者沖淡前，應適當提高熔體溫度至750°C以上，且加入的金屬或者中間合金應干燥，防止放炮等事故。
[0053]本發(fā)明優(yōu)選在爐門中間熔體進行取樣，并在取樣后采用所述二號溶劑粉進行覆至JHL ο
[0054]完成成分調(diào)整后，本發(fā)明優(yōu)選采用精煉管進行爐內(nèi)氬氣精煉，所述精煉的時間優(yōu)選為15?30min，更優(yōu)選為20min，所述精煉的溫度優(yōu)選為730?750°C，更優(yōu)選為740°C ；所述精煉時氣泡的高度不應超過80mm。
[0055]完成所述精煉后，本發(fā)明優(yōu)選將熔體進行靜置，得到熔煉物，所述靜置的時間優(yōu)選^ 25min。
[0056]得到熔煉物后，本發(fā)明將所述熔煉物依次進行在線除氣、在線過濾和在線細化，得到在線處理產(chǎn)物。本發(fā)明采用雙級旋轉(zhuǎn)除氣鋁熔體在線凈化技術(shù)，解決傳統(tǒng)Φ850πιπι圓鑄錠氫含量較高、制約鍛件制品后續(xù)加工實物質(zhì)量與性能提升的難題。
[0057]在本發(fā)明中，所述在線除氣優(yōu)選采用雙轉(zhuǎn)子除氣精煉裝置，所述精煉用氣的流量優(yōu)選為25?35L/min，更優(yōu)選為30L/min ;所述精煉的溫度優(yōu)選為715?725°C，更優(yōu)選為720 0C ;所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為290?310rpm，更優(yōu)選為295?305rpm。
[0058]在本發(fā)明中，所述在線過濾優(yōu)選采用單級30ppi陶瓷過濾板進行過濾；所述在線細化優(yōu)選采用Al-5T1-B絲。
[0059]完成在線處理后，本發(fā)明將得到的在線處理產(chǎn)物進行鑄造，得到7050鋁合金錠還，在本發(fā)明中，所述鑄造的速度為8?14mm/min,優(yōu)選為9?13mm/min,更優(yōu)選為10?12mm/min ;所述鑄造的溫度優(yōu)選為650?770°C ;所述鑄造過程中冷卻水的流量優(yōu)選為10?20m3/h。在本發(fā)明中，所述鑄造開始的時候,所述鑄造速度優(yōu)選為8?9mm/min,更優(yōu)選為8mm/min,所述冷卻水流量優(yōu)選為10?llm3/h,更優(yōu)選為10m3/h ;當鑄造長度達到300mm后，將所述鑄造速度以(lmm/min)/50mm的速度增加,直至所述鑄造速度達到13?14mm/min,更優(yōu)選為14mm/min ;所述冷卻水的流量以(lm3/h)/50mm(即鑄造的長度達到300mm后,鑄造長度每增加50mm，水流量增加lm3/h)的速度增加，直到所述冷卻水的流量達到19?20m3/h。冷卻水流量過高或過低、鑄造速度過慢均會使鑄造時產(chǎn)生鋁熔體泄漏，致使鑄造過程無法進行；鑄造速度過快使鑄錠中心裂紋傾向增加、鑄錠表面產(chǎn)生拉裂傾向增加，嚴重時甚至產(chǎn)生鋁熔體拉漏現(xiàn)象。本發(fā)明采用適當?shù)蔫T造速度進行鑄造，以減小中心裂紋傾向，鑄錠也不會出現(xiàn)嚴重冷隔產(chǎn)生橫向裂紋。本發(fā)明采用逐漸加強的水冷方法，由于一次水冷較弱，液穴較淺，不容易產(chǎn)生中心裂紋鑄錠，二次水冷相對加強，冷卻速度大大提高，使得得到的鋁合金鑄錠內(nèi)部組織致密，提高了鑄錠成型率和內(nèi)部冶金質(zhì)量。
[0060]本發(fā)明優(yōu)選在澆口部液體尚有1/3時停水，當澆口部馬上要脫離結(jié)晶器時停車，完成所述鑄造。
[0061]采用現(xiàn)有技術(shù)鑄造7050合金大規(guī)格圓錠時若不用純鋁鋪底工藝，鑄錠底部易產(chǎn)生裂紋，甚至整根通裂。本發(fā)明采用鋪假底鑄造技術(shù)，無需純鋁鋪底，免刮水器刮水回火，有利于簡化鑄造工序，降低生產(chǎn)成本。
[0062]完成所述鑄造后，本發(fā)明優(yōu)選對得到的鑄錠進行退火，以去除應力，所述退火的溫度優(yōu)選為350?450°C，更優(yōu)選為380?420°C ;所述退火的時間優(yōu)選為6?10小時，更優(yōu)選為7?9小時。
[0063]得到7050鋁合金錠坯后，本發(fā)明將得到的7050鋁合金鑄錠進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，7050合金主要通過強化元素Zn、Mg、Cu固溶溶入基體，形成過飽和固溶體，時效時析出彌散分布的析出強化相而得到較高性能，而較多的殘留未溶相將不利于性能的提高。同時，大規(guī)格、高合金化鑄錠也使得合金成分偏析嚴重，因此對鑄錠進行的均勻化熱處理相當重要。
[0064]在本發(fā)明中，均勻化過程中析出的Al3Zr粒子對合金的整體性能有重要影響，彌散細小分布的Al3Zr粒子能有效抑制晶界遷移，促使固溶后合金中保留更多的變形組織，改善合金力學性能和抗應力腐蝕性能。晶界附近Al3Zr粒子的微觀形貌觀察表明，引入慢速率升溫過程對Al3Zr粒子彌散析出具有重要作用。通常情況下，均勻化過程中的Al3Zr粒子析出是脫溶沉淀過程，不僅與體系自由能差異有關(guān)，也與Zr元素的分布相聯(lián)系。合金凝固時，鑄錠中Zr原子在枝晶中心富集而于枝晶交界附近貧化，雖然在均勻化過程Zr原子會由晶內(nèi)向晶界擴散，但A13Zr粒子的析出峰值是在高溫區(qū)域，采用單級或快速升溫的均勻化制度時，Zr原子往往來不及擴散就已作為Al3Zr粒子析出長大。因此快速升溫過程的均勻化制度，Al3Zr粒子分布密度有明顯從晶內(nèi)向晶界逐漸減小的趨勢，并于晶界附近存在較大范圍的無析出區(qū)。
[0065]在本發(fā)明中，在將所述7050鋁合金鑄錠裝爐進行均勻化熱處理之前，應確保爐溫(3500C，本發(fā)明優(yōu)選以490?500°C的加熱溫度進行加熱，直至爐內(nèi)溫度達到460?470°C時進入保溫階段，所述保溫的溫度優(yōu)選為460?470°C，更優(yōu)選為465°C ;所述保溫時間為30?35小時，更優(yōu)選為32小時；實現(xiàn)所述保溫溫度所采用的升溫速度為2-3°C /min。
[0066]為了提高7050鋁合金后續(xù)加工材的綜合性能，可以在出爐時采用大功率風機冷卻鑄錠至200°C以下再空冷，此種操作可減緩含Zr粒子的粗化，提高其抑制再結(jié)晶的作用。
[0067]完成均勻化熱處理后，本發(fā)明優(yōu)選對所述均勻化熱處理得到的鋁合金鑄錠進行后處理，所述后處理包括鑄錠鋸切、加工和檢測，所述后處理可根據(jù)實際的生產(chǎn)需要進行處理，本發(fā)明不做特殊的限定。
[0068]本發(fā)明還提供了一種規(guī)格為Φ850的鋁合金鑄錠，按照上述技術(shù)方案所述的均勻化熱處理工藝制備得到，探傷合格率高。本發(fā)明提供的鋁合金鑄錠包括7050鋁合金鑄錠，在本發(fā)明中，所述7050鋁合金鑄錠優(yōu)選包括以下質(zhì)量分數(shù)的組分:Cu:2.0?2.6% ；Mg:
1.9 ?2.6% ；Zn:5.7 ?6.7% ；Ti:0 ?0.06% ；Zr:0.08 ?0.15% ;余量為 Al ;所述 Zn 和Mg的質(zhì)量比為(2.5?3.0):1。
[0069]本發(fā)明通過對Cu含量和Zn/Mg比值的優(yōu)化和精確控制，提高了 7050鋁合金的強度。
[0070]本發(fā)明提供的7050鋁合金包括Cu，所述Cu的質(zhì)量分數(shù)為2.0?2.6%，優(yōu)選為
2.1?2.3%，更優(yōu)選為2.2%;本發(fā)明優(yōu)選采用純Cu板進行所述熔煉，所述純Cu板中Cu的質(zhì)量分數(shù)彡99.95%。
[0071]本發(fā)明提供的7050鋁合金包括Mg，所述Mg的質(zhì)量分數(shù)為1.9?2.6%，優(yōu)選為
2.1?2.4%，更優(yōu)選為2.3%。本發(fā)明優(yōu)選采用純Mg錠進行所述熔煉，所述純Mg錠中Mg的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡99.95%。
[0072]本發(fā)明提供的7050鋁合金包括Zn，所述Zn的質(zhì)量分數(shù)為5.7?6.7%，優(yōu)選為
6.0?6.5%，更優(yōu)選為6.2%。在本發(fā)明中，所述Zn和Mg的質(zhì)量比為(2.5?3.0):1，優(yōu)選為2.7:1。本發(fā)明通過對Zn/Mg的質(zhì)量比的精確控制，使本發(fā)明得到的7050鋁合金具有較好的強度和韌性。本發(fā)明優(yōu)選采用純鋅錠進行所述熔煉，所述純鋅錠中Zn的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡 99.99%。
[0073]本發(fā)明提供的7050鋁合金包括Ti，所述Ti可以細化晶粒和防止鑄錠裂紋。在本發(fā)明中，所述Ti的質(zhì)量分數(shù)為O?0.06%，優(yōu)選為0.01?0.03%，更優(yōu)選為0.02%。本發(fā)明優(yōu)選采用Al-Ti中間合金進行所述熔煉，所述Al-Ti中間合金中Ti的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為3?5%，更優(yōu)選為4%。
[0074]本發(fā)明提供的7050鋁合金包括Zr，所述Zr的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為0.08?0.15%，優(yōu)選為0.10?0.13%，更優(yōu)選為0.12%。本發(fā)明優(yōu)選采用Al-Zr中間合金進行所述熔煉，所述Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選為3?5%，更優(yōu)選為4%。Zr作為合金中的重要添加元素，在材料中主要以細小彌散分布的粒狀金屬間化合物Al3Zr形式存在。該金屬間化合物具備兩種形態(tài):一種是從熔體中直接析出的Al3Zr初生相，具有細化鑄態(tài)晶粒的作用；另一種是后續(xù)熱加工過程中(如鑄錠均勻化)分解形成的細小彌散分布的粒狀Al3Zr 二次相，強烈抑制后續(xù)熱加工過程中的再結(jié)晶傾向，并作為時效過程中的原位質(zhì)點對H相的析出分布、狀態(tài)起著重要作用。
[0075]在本發(fā)明中，所述Al在所用的原料中的質(zhì)量分數(shù)與其他組分的質(zhì)量分數(shù)之和為100%，本發(fā)明優(yōu)選采用純Al錠進行所述熔煉，所述純Al錠中，Al的質(zhì)量分數(shù)優(yōu)選彡 99.7%。
[0076]在本發(fā)明中，所述7050鋁合金為規(guī)格為Φ850πιπι的鋁合金。
[0077]在本發(fā)明中，所述7050鋁合金中還包括一些雜質(zhì)，如，S1、Fe、Mn和Cr中的一種或幾種，所述Si的質(zhì)量分數(shù)< 0.12% ;所述Fe的質(zhì)量分數(shù)< 0.15% ;所述Mn的質(zhì)量分數(shù)^ 0.10% ;所述Cr的質(zhì)量分數(shù)< 0.04%。
[0078]本發(fā)明提供的7050鋁合金中，Zn、Mg、Cu是主要的合金化元素，Zn、Mg元素作為合金主要的強化元素，主要在合金中以固溶、平衡相η (MgZn2)、T (Al2Mg3Zn3)以及非平衡相H'的形式存在，此外合金中還存在一定量的AlCuFe、S(AlCuMg)相。時效過程中析出的
相，是合金的主要強化相。Cu大部分溶于基體，起輔助強化作用，還可以降低晶內(nèi)和晶界之間的電位差而改善應力腐蝕性能。
[0079]本發(fā)明按照GB/T 6519-2013變形鋁、鎂合金產(chǎn)品超聲波檢驗方法對本發(fā)明得到的7050鋁合金進行了探傷檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的7050鋁合金的探傷合格率為97 ?99%。
[0080]本發(fā)明按照GB/T 3246.1-2000變形鋁及鋁合金制品顯微組織檢驗方法對本發(fā)明得到的7050鋁合金進行了強度檢測，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的7050鋁合金的強度為530Mpao
[0081]本發(fā)明提供一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟:將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ；所述均勻化熱處理的保溫時間為30?35小時。本發(fā)明提供的均勻化熱處理工藝采用快速升溫過程的均勻化制度，7050鋁合金中Al3Zr粒子分布密度有明顯從晶內(nèi)向晶界逐漸減小的趨勢，并于晶界附近存在較大范圍的無析出區(qū)，從而提高鋁合金的探傷合格率，實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的均勻化熱處理工藝制得的7050鋁合金的探傷合格率為97 ?99%。
[0082]為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝及7050鋁合金鑄錠進行詳細描述，但不能將其理解為對本發(fā)明保護范圍的限定。
[0083]在以下實施例中，所用的原材料符合以下要求:
[0084]重熔鋁錠:A1 ^ 99.7% ;重熔鎂錠:Mg彡99.95% ；電解銅:Cu彡99.95% ;鋅錠=Zn 彡 99.99% ;中間合金:Al_15Mn，Al-4Cr, Α1-4Τ?, Al-4Zr, Al_3Be:上述所有中間合金中，F(xiàn)e、Si ( 0.6%，其他彡0.1%。Al-1OFe =Si ( 0.6%，其他彡0.1%。在線細化:Α1-5Τ?-ΒΦ9.5mm 絲。
[0085]所用的輔助材料符合以下要求:
[0086]液氬:純度彡99.98%, H2O ( 1ppm, [H2] ( 5ppm，[02] ( 1ppm ；2# 熔劑:工業(yè)級；在線過濾:30ppi陶瓷過濾板。
[0087]合金配料時應合理搭配使用低鐵硅鋁錠和本身一級廢料，高精鋁錠用量> 50%,一級廢料用量要求< 30%，配料時要求原材料表面清潔干凈，銅、鎂、鋅元素直接以純金屬配料，其他以中間合金配料。
[0088]實施例1
[0089]生產(chǎn)鑄錠長度4000mm、鑄錠規(guī)格為Φ850的7050鋁合金。I次鑄造4根，考慮氧化燒損5%，該合金密度為2800kg/m3，則計算出總的投料量=Ji X0.852/4 X 4.0 X 4X (1+5% ) X 2800 ^ 26700kg。
[0090]在熔煉爐中均勻撒入60kg的2#溶劑粉，然后將614kg純Cu板、1654kg純Zn錠、133kgAl-Ti中間合金、800kgAl-Zr中間合金和22855kgAL錠按從小到大的順序進行裝爐，即將先裝小塊料，再裝大塊料，同時將熔點高的中間合金裝在中上層，易燒損的金屬裝在中層。熔煉爐的爐膛溫度控制在< 1050°C，熔體溫度控制在< 770°C，當熔體軟化下塌及化平后，向爐內(nèi)均勻撒入120kg的2#熔劑粉，并適時攪拌金屬。
[0091]爐料全部熔化完后，熔體溫度達到730°C左右時加入614kg Mg錠和8kg的Al-Be中間合金。加入過程及加完后用2#熔劑粉覆蓋87kg,使用量以完全覆蓋住為準。加完后應進行徹底攪拌，并將溫度調(diào)整穩(wěn)定在740°C左右，約過20分鐘后進行爐前取樣。
[0092]取樣必須在爐門中間熔體進行，根據(jù)爐前快速分析結(jié)果和上述技術(shù)方案中的控制要求進行成分調(diào)整。
[0093]成分調(diào)整完成后，采用精煉管進行爐內(nèi)氬氣精煉，精煉時間20分鐘，精煉溫度740°C左右，精煉時氣泡高度不應超過80mm。
[0094]精煉完成后應進行靜置,靜置時間至少25分鐘。
[0095]將靜置后的熔體采用雙轉(zhuǎn)子除氣精煉裝置進行在線除氣，精煉用氣量為30L/min，精煉溫度為720±5°C，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為300±5rpm ;然后采用單級30ppi陶瓷過濾板進行在線過濾，更換過濾板時要求檢查過濾板的完整性，并保證安裝到位，小心放上配重物，并進行適當烘烤；然后按照1.5kg/t的量加入Al-5T1-B絲，進行在線細化。
[0096]完成在線處理后，將熔體進行鑄造，鑄造溫度為735°C，鑄造開始時，鑄造起車速度為8mm/min，冷卻水流量為10m3/h，待鑄造長度達到300mm以后，將鑄造速度以(lmm/min)/50mm的增量調(diào)整至14mm/min,將冷卻水流量以(lm3/h)/50mm的增量調(diào)整至20m3/h。
[0097]鑄造收尾時當澆口部液體尚有1/3時停水，當澆口部馬上要脫離結(jié)晶器時停車，嚴禁將水滴到澆口部。
[0098]鑄造完成后，將鑄造得到的錠坯進行均勻化熱處理，以495°C的加熱溫度加熱，力口熱至465°C后進入保溫，保溫32小時，完成均勻化熱處理。
[0099]然后在360°C下退火8小時，然后對鑄錠進行相應的進行鋸切，鋸切澆口部和底部均約350mm，得到7050鋁合金。鑄造成型率為90%。合金成分包括:合金成分包括:Cu:
2.3% ；Mg:2.3% ；Zn:6.2% ；T1:0.02% ；Zr:0.12% ；S1:0.06% ；Fe:0.03% ；Mn:0.05% ；Cr:0.01% ;余量為 Al。
[0100]本發(fā)明按照上述技術(shù)方案對本發(fā)明得到的7050鋁合金進行探傷檢測，結(jié)果表明，本實施例得到的7050鋁合金的探傷合格率為99%。
[0101 ] 本發(fā)明按照上述技術(shù)方案對本發(fā)明得到的7050鋁合金進行強度檢測，結(jié)果表明，本實施例得到的7050鋁合金的強度為530Mpa。
[0102]由以上實施例可以看出，本發(fā)明提供的7050鋁合金的均勻化熱處理工藝能夠提高合金的鑄錠成型率和探傷合格率。
[0103]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種7050鋁合金的均勻化熱處理工藝，包括以下步驟: 將7050鋁合金錠坯進行均勻化熱處理，得到7050鋁合金，所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ； 所述均勻化熱處理的保溫時間為30?35小時； 實現(xiàn)上述保溫溫度所采用的升溫速度為2-3°C /min。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述均勻化熱處理的保溫溫度為465°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述均勻化熱處理的保溫時間為32小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，在所述均勻化熱處理之后，還包括:將得到的7050鋁合金冷卻至200°C以下再進行空冷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1?4任意一項所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述7050鋁合金錠坯按照以下方法制得: A)將Cu源、Mg源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，得到熔煉物； B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進行在線除氣、在線過濾和在線細化，得到在線處理產(chǎn)物； C)將所述步驟B)得到的在線處理產(chǎn)物進行鑄造，得到7050鋁合金錠坯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述步驟A)具體包括: 將Cu源、Zn源、Ti源、Zr源和Al源混合后進行熔煉，待熔體全部融化后,加入Mg源和0-0.0009%的Be，進行熔煉，得到熔煉物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述鑄造的速度為9?13mm/min ； 所述鑄造的溫度為650?770°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，所述鑄造中冷卻水的流量為 10 ?20m3/h。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的均勻化熱處理工藝，其特征在于，當所述鑄造的長度在Omm?300mm之間時，所述鑄造過程中冷卻水的流量為10?llm3/h ； 當所述鑄造的長度> 300mm時,將所述鑄造過程中冷卻水的流量以(lm3/h)/50mm的速度增加，直到所述冷卻水的流量達到19?20m3/h。
10.如權(quán)利要求1?9任意一項所述的均勻化熱處理工藝制得的規(guī)格為Φ850ι?πι的7050鋁合金鑄錠。
【文檔編號】B22D7/00GK104388858SQ201410766738
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】姚勇, 刁文武, 王劍, 杜榮 申請人:西南鋁業(yè)（集團）有限責任公司