一種中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的製造方法與流程
2023-11-11 13:23:27 4
本發明涉及一種鋁合金厚板的製造方法。
背景技術：
2219鋁合金具有中等強度、良好高溫性能、斷裂韌度高,抗應力腐蝕性能好等特點，是Al-Cu-Mn系合金中的典型合金，在很多領域具有重要的應用價值。不同冷加工率及熱處理狀態的2219鋁合金板材是航天所用的主要材料。
目前生產2219鋁合金C10SYU狀態厚度10mm～20mm板材的生產工藝，普遍存在性能穩定性差的問題；為滿足市場對2219C10SYU厚板的需求，結合生產實際，系統地研究冷加工率、淬火溫度、保溫時間、時效溫度、時效保溫時間等因素對2219C10SYU鋁合金板材組織與性能的影響，確定其C10SYU狀態的生產工藝，生產出符合用戶要求的板材。
技術實現要素：
本發明要解決現有鋁合金厚板的生產工藝普遍存在性能穩定性差的問題，而提供一種中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的製造方法。
一種中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的製造方法，按下列步驟實現：
一、按鋁合金厚板中各元素的質量百分數為Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％～6.50％、Mn：0.25％～0.35％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％～0.06％、Zr：＜0.11％～0.15％、V：0.06％～0.08％，其他單個雜質：＜0.05％，餘量為Al，分別稱取純鋁錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁矽中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠作為原料，然後加入到乾燥的熔煉爐中，在溫度為700℃～750℃的條件下熔煉3h～5h，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一的鋁合金熔液在鑄造溫度為690℃～710℃、鑄造速度為3.3m/h～3.6m/h、冷卻水強度為0.08MPa～0.15MPa、冷卻水溫度為10℃～20℃的條件下按半連續鑄造法製成厚度為255mm～520mm的鋁合金鑄錠；
三、將步驟二得到的鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為510℃～520℃，保溫24h進行均勻化退火處理；
四、將步驟三均勻化退火處理後的鋁合金鑄錠車去表面的鑄造及熱處理氧化皮後，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為390℃～430℃，在2000mm熱軋機上以0.5m/min～3m/min的速度進行軋制，軋成所需毛料厚度板材；
五、將步驟四製備的毛料厚度板材放入淬火爐中淬火至料坯實際溫度為535℃，加熱35min，保溫55min，進行淬火處理，得到半成品板材；
六、將步驟五得到的半成品板材放置48h後，採用熱軋機按8％～12％的冷加工率軋至成品厚度；
七、將步驟六得到的板材矯直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、將步驟七得到的板材放入時效爐中加熱至料坯實際溫度為157℃～165℃，保溫18h～24h進行時效處理，得到中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板。
本發明的優點在於：
1、本發明解決了加工率、淬火溫度、保溫時間、時效溫度及保溫時間對板材組織與性能的影響，確定了2219鋁合金C10SYU狀態的生產工藝。
2、本發明製備的中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板中的單個雜質≤0.05％，全部雜質的範圍為≤0.15％，此範圍內的雜質對鋁合金板材的性能沒有影響。
3、本發明中方法確定了中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的生產方法，填補了2219C10SYU合金厚板製備方法的空白。本發明選擇合理的工藝流程，經熔煉、鑄造、均勻化退火、銑面後，通過優化的熱軋、淬火、冷作、拉伸及時效處理，生產出了板面平整、薄厚均勻、表面光潔度好、中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板製品，屈服強度≥350MPa，抗拉強度≥435MPa，延伸率≥6，可應用於航天等各個領域。
具體實施方式
具體實施方式一：本實施方式一種中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的製造方法，按下列步驟實現：
一、按鋁合金厚板中各元素的質量百分數為Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％～6.50％、Mn：0.25％～0.35％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％～0.06％、Zr：＜0.11％～0.15％、V：0.06％～0.08％，其他單個雜質：＜0.05％，餘量為Al，分別稱取純鋁錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁矽中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠作為原料，然後加入到乾燥的熔煉爐中，在溫度為700℃～750℃的條件下熔煉3h～5h，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一的鋁合金熔液在鑄造溫度為690℃～710℃、鑄造速度為3.3m/h～3.6m/h、冷卻水強度為0.08MPa～0.15MPa、冷卻水溫度為10℃～20℃的條件下按半連續鑄造法製成厚度為255mm～520mm的鋁合金鑄錠；
三、將步驟二得到的鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為510℃～520℃，保溫24h進行均勻化退火處理；
四、將步驟三均勻化退火處理後的鋁合金鑄錠車去表面的鑄造及熱處理氧化皮後，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為390℃～430℃，在2000mm熱軋機上以0.5m/min～3m/min的速度進行軋制，軋成所需毛料厚度板材；
五、將步驟四製備的毛料厚度板材放入淬火爐中淬火至料坯實際溫度為535℃，加熱35min，保溫55min，進行淬火處理，得到半成品板材；
六、將步驟五得到的半成品板材放置48h後，採用熱軋機按8％～12％的冷加工率軋至成品厚度；
七、將步驟六得到的板材矯直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、將步驟七得到的板材放入時效爐中加熱至料坯實際溫度為157℃～165℃，保溫18h～24h進行時效處理，得到中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板。
具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是，步驟一中按鋁合金厚板中各元素的質量百分數為Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％、Mn：0.25％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％、Zr：＜0.11％、V：0.06％，其他單個雜質：＜0.05％，餘量為Al。其它步驟及參數與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是，步驟一中在溫度為720℃的條件下熔煉4h。其它步驟及參數與具體實施方式一或二相同。
具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是，步驟一中在610℃下熔煉成鋁合金熔液。其它步驟及參數與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是，步驟二中鋁合金熔液在鑄造溫度為700℃、鑄造速度為3.4m/h、冷卻水強度為0.1MPa、冷卻水溫度為15℃的條件下按半連續鑄造法製成厚度為420mm的鋁合金鑄錠。其它步驟及參數與具體實施方式一至四之一相同。
具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是，步驟三中加熱至金屬溫度為515℃。其它步驟及參數與具體實施方式一至五之一相同。
具體實施方式七：本實施方式與具體實施方式一至六之一不同的是，步驟四中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為410℃，在2000mm熱軋機上以1m/min的速度進行軋制。其它步驟及參數與具體實施方式一至六之一相同。
具體實施方式八：本實施方式與具體實施方式一至七之一不同的是，步驟六中採用熱軋機按9％的冷加工率軋至成品厚度。其它步驟及參數與具體實施方式一至七之一相同。
具體實施方式九：本實施方式與具體實施方式一至八之一不同的是，步驟六中採用熱軋機按11％的冷加工率軋至成品厚度。其它步驟及參數與具體實施方式一至八之一相同。
具體實施方式十：本實施方式與具體實施方式一至九之一不同的是，步驟八中加熱至料坯實際溫度為160℃，保溫22h。其它步驟及參數與具體實施方式一至九之一相同。
採用以下實施例驗證本發明的有益效果：
實施例：
一種中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板的製造方法，按下列步驟實現：
一、按鋁合金厚板中各元素的質量百分數為Si：＜0.20％、Fe：＜0.30％、Cu：＜6.00％、Mn：0.25％、Mg：0.02％、Zn：＜0.10％、Ti：＜0.04％、Zr：＜0.11％、V：0.06％，其他單個雜質：＜0.05％，餘量為Al，分別稱取純鋁錠、鋁錳中間合金、鋁鈦中間合金、鋁矽中間合金、鋁鐵中間合金、電解銅、鋁鋅中間合金和重熔用鋁錠作為原料，然後加入到乾燥的熔煉爐中，在溫度為720℃的條件下熔煉4h，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一的鋁合金熔液在鑄造溫度為700℃、鑄造速度為3.5m/h、冷卻水強度為0.1MPa、冷卻水溫度為20℃的條件下按半連續鑄造法製成厚度為520mm的鋁合金鑄錠；
三、將步驟二得到的鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為520℃，保溫24h進行均勻化退火處理；
四、將步驟三均勻化退火處理後的鋁合金鑄錠車去表面的鑄造及熱處理氧化皮後，放入到加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為430℃，在2000mm熱軋機上以2m/min的速度進行軋制，軋成所需毛料厚度板材；
五、將步驟四製備的毛料厚度板材放入淬火爐中淬火至料坯實際溫度為535℃，加熱35min，保溫55min，進行淬火處理，得到半成品板材；
六、將步驟五得到的半成品板材放置48h後，採用熱軋機按10％的冷加工率軋至成品厚度；
七、將步驟六得到的板材矯直、拉伸，其拉伸量≤0.8％；
八、將步驟七得到的板材放入時效爐中加熱至料坯實際溫度為1165℃，保溫22h進行時效處理，得到中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板。
本實施例中製造所得中等強度、良好高溫性能鋁合金厚板，板面平整、薄厚均勻、表面光潔度好。
進行性能測試：
屈服強度≥350MPa，抗拉強度≥435MPa，延伸率≥6，可應用於航天等各個領域。