專利名稱：一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金鉚釘棒材的制造方法。
背景技術(shù)：
目前，我國某項(xiàng)航天用產(chǎn)品需要一種特殊鉚釘，要求此種合金棒材抗拉強(qiáng)度達(dá)到431N/mm2、非比例延伸強(qiáng)度265N/mm2、斷后延伸率16%、抗剪強(qiáng)度255N/mm2，但現(xiàn)有工藝生產(chǎn)的合金的抗拉強(qiáng)度達(dá)為339 427N/mm2、斷后延伸率10. 3 14. 5%、抗剪強(qiáng)度245 253N/mm2,因此無法滿足航天用品的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是要解決現(xiàn)有鉚釘棒材抗拉強(qiáng)度、非比例延伸強(qiáng)度、斷后延伸率和抗剪強(qiáng)度較低的問題，提供了一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法。一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，所述的制造方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 5% 1.0%、Cr :0. 10% 0. 20%, Si :0 0. 25 %、Fe :0 0. 35 %、Cu :4. 5 % 5. 2 %、Mn :0. 40 % 0. 6 %、Ti :0. 04 % 0. 12 %、Zr :0. I % 0. 2%和余量Al的比例稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠，并加入到熔煉爐中，在溫度為720°C 760°C條件下熔煉3 4小時(shí)，得到鋁合金熔液；二、將步驟一制得的鋁合金熔液在鑄造溫度為725°C 750°C、鑄造速度為90mm/min 95mm/min、冷卻水強(qiáng)度為0. OlMPa 0. 03MPa和冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下鑄造成直徑為170mm 174mm的鑄棒；三、將步驟二制得的鑄棒切斷，斷后長度為500mm 505mm,四、將經(jīng)過步驟三處理的鑄棒車去表面的鑄造氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、將經(jīng)過步驟四處理的鋁合金鑄錠在退火溫度為510°C 530°C的條件下進(jìn)行均勻化退火24小時(shí)；六、將經(jīng)步驟五處理的鋁合金鑄錠放入電阻加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為350°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六處理的鋁合金鑄錠經(jīng)過鋁合金棒材模具擠壓，加熱溫度為380°C 450°C，得到鋁合金棒材；八、將步驟七制得的鋁合金棒材在變形率為26. 5% 36%的條件下通過拉伸模具冷拉；九、將經(jīng)過步驟八處理的鋁合金棒材加熱到510°C 520°C，并在此溫度下保溫40min，然后在0 15s內(nèi)浸入溫度為0 35°C的水中進(jìn)行淬火；十、將經(jīng)過步驟九處理的鋁合金棒材在變形率為I. 0% 3. 0%的條件下進(jìn)行矯直，彎曲度為I. 0 I. 2/m H^一、將經(jīng)過步驟十處理的鋁合金棒材加熱到75°C 85°C，保溫12小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理，得到航天用鋁合金鉚釘棒材。本發(fā)明的鋁合金棒材中雜質(zhì)Si ( 0. 25%,Fe ( 0. 35%，其他單個(gè)雜質(zhì)< 0. 05%，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金鉚釘棒材的性能沒有影響。本發(fā)明通過優(yōu)化合金成分，擠壓之后采用冷拉工藝，優(yōu)化熱處理制度，達(dá)到了用戶對此合金棒材的綜合性能需求,制備的鋁合金棒材實(shí)體尺寸、表面質(zhì)量良好,工業(yè)生產(chǎn)中成型性能好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，通過GB/T228《金屬材料室溫拉伸性能試驗(yàn)方法》試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度不小于431N/mm2，非比例延伸強(qiáng)度不小于265N/mm2，斷后伸長率不小于16% ;通過GB/T3250《鋁及鋁合金鉚釘線與鉚釘剪切試驗(yàn)方法及鉚釘線鉚接試驗(yàn)方法》試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度不小于255N/mm2。適合制作航天用招合金鉚釘。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一本實(shí)施方式的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 5% 1.0%、Cr :0. 10% 0. 20%, Si :0 0. 25 %、Fe :0 0. 35 %、Cu :4. 5 % 5. 2 %、Mn :0. 40 % 0. 6 %、Ti :0. 04% 0. 12%, Zr 0. 1% 0.2%和余量Al的比例稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠，并加入到熔煉爐中，在溫度為720°C 760°C條件下熔煉3 4小時(shí)，得到鋁合金熔液；二、將步驟一制得的鋁合金熔液在鑄造溫度為725°C 750°C、鑄造速度為90mm/min 95mm/min、冷卻水強(qiáng)度為0. OlMPa 0. 03MPa和冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下鑄造成直徑為170mm 174mm的鑄棒；三、將步驟二制得的鑄棒切斷，斷后長度為500mm 505mm，四、將經(jīng)過步驟三處理的鑄棒車去表面的鑄造氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、將經(jīng)過步驟四處理的鋁合金鑄錠在退火溫度為510°C 530°C的條件下進(jìn)行均勻化退火24小時(shí)；六、將經(jīng)步驟五處理的鋁合金鑄錠放入電阻加熱·爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為350°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六處理的鋁合金鑄錠經(jīng)過鋁合金棒材模具擠壓，加熱溫度為380°C 450°C，得到鋁合金棒材；八、將步驟七制得的鋁合金棒材在變形率為26. 5% 36%的條件下通過拉伸模具冷拉；九、將經(jīng)過步驟八處理的鋁合金棒材加熱到510°C 520°C，并在此溫度下保溫40min，然后在0 15s內(nèi)浸入溫度為0 35°C的水中進(jìn)行淬火；十、將經(jīng)過步驟九處理的鋁合金棒材在變形率為I. 0% 3. 0%的條件下進(jìn)行矯直，彎曲度為I. 0 I. 2/m ;十一、將經(jīng)過步驟十處理的鋁合金棒材加熱到75°C 85°C，保溫12小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理，得到航天用鋁合金鉚釘棒材。本實(shí)施方式中的Si和Fe來源于鋁錠的雜質(zhì)。本實(shí)施方式通過優(yōu)化合金成分，擠壓之后采用冷拉工藝，優(yōu)化熱處理制度，達(dá)到了用戶對此合金棒材的綜合性能需求，制備的鋁合金棒材實(shí)體尺寸、表面質(zhì)量良好，工業(yè)生產(chǎn)中成型性能好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，通過GB/T228《金屬材料室溫拉伸性能試驗(yàn)方法》試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度不小于431N/mm2,非比例延伸強(qiáng)度不小于265N/mm2,斷后伸長率不小于16%;通過GB/T3250《鋁及鋁合金鉚釘線與鉚釘剪切試驗(yàn)方法及鉚釘線鉚接試驗(yàn)方法》試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度不小于255N/mm2。適合制作航天用招合金鉚釘。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一不同的是，步驟一中按招合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 7% 0. 9%, Cr :0. 12% 0. 16%, Si :0. 01% 0. 15%,Fe :0. I % 0. 25 %、Cu :4. 6 % 5. I %、Mn :0. 49 % 0. 55 %、Ti :0. 06 % 0. 10 %、Zr :0. 12% 0. 18%和余量Al的比例，稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠。其它與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一或二不同的是，步驟一中按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 75 %, Cr :0. 13%, Si :0. 06%, Fe :0. 16%, Cu 4. 79%,Mn :0. 51%,Ti :0. 084%,Zr :0. 14%和余量Al的比例，稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、招鈦合金、招鉻合金、銅錠和鎂錠。其它與具體實(shí)施方式
一或二相同。
具體實(shí)施方式
四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至三之一不同的是，步驟一中在溫度為740°C的條件下熔煉3. 5小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一至三之一相同。
具體實(shí)施方式
五本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至四之一不同的是，步驟二中鑄造溫度為735°C、鑄造速度為93mm/min、冷卻水強(qiáng)度為0. 02MPa和冷卻水溫度為15°C。其它與具體實(shí)施方式
一至四之一相同。
具體實(shí)施方式
六本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至五之一不同的是，步驟三中斷后長度為502mm。其它與具體實(shí)施方式
一至五之一相同。
具體實(shí)施方式
七本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至六之一不同的是，步驟四中得到直徑為164_的鋁合金鑄錠。其它與具體實(shí)施方式
一至六之一相同。
具體實(shí)施方式
八本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至七之一不同的是，步驟五中的鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火，退火溫度為520°C，保溫24小時(shí)。其它與具體實(shí)施方式
一至七之一相同。
·
具體實(shí)施方式
九本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至八之一不同的是，步驟六中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C。其它與具體實(shí)施方式
一至八之一相同。
具體實(shí)施方式
十本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至九之一不同的是，步驟七中加熱溫度為410°C。其它與具體實(shí)施方式
一至九之一相同。
具體實(shí)施方式
i^一 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十之一不同的是，步驟八中的鋁合金棒材在變形率為30. 5%的條件下通過拉伸模具冷拉。其它與具體實(shí)施方式
一至十之一相同。
具體實(shí)施方式
十二 本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至i^一之一不同的是，步驟九中的招合金棒材加熱到515°C。其它與具體實(shí)施方式
一至i 之一相同。
具體實(shí)施方式
十三本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十二之一不同的是，步驟十中的鋁合金棒材在變形率為2. 0%的條件下進(jìn)行矯直。其它與具體實(shí)施方式
一至十二之一相同。
具體實(shí)施方式
十四本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式
一至十三之一不同的是，步驟十一中的鋁合金棒材加熱到80°C保溫12進(jìn)行時(shí)效處理。其它與具體實(shí)施方式
一至十三之一相同。用以下試驗(yàn)驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果試驗(yàn)I一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，所述的制造方法按以下步驟實(shí)現(xiàn)一、按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 75%, Cr :0. 13%, Si :0. 06%, Fe :0. 16%, Cu 4. 79%、Mn :0. 51%、Ti :0. 084%, Zr :0. 14%和余量Al的比例，稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠，并加入到熔煉爐中，在熔煉溫度為740°C的條件下熔煉3. 5小時(shí)，得到鋁合金熔液；二、將步驟一制得的鋁合金熔液在鑄造溫度為735°C、鑄造速度為93mm/min、冷卻水強(qiáng)度為0. 02MPa和冷卻水溫度為15°C的條件下鑄造成直徑為170mm 174mm的鑄棒；三、將步驟二制得的鑄棒切斷，斷后長度為502mm，四、將經(jīng)過步驟三處理的鑄棒車去表面的鑄造氧化皮，得到直徑為164mm的鋁合金鑄錠；五、將經(jīng)過步驟四處理的鋁合金鑄錠在退火溫度為520°C的條件下進(jìn)行均勻化退火24小時(shí)；六、將經(jīng)步驟五處理的鋁合金鑄錠放入電阻加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C ;七、將經(jīng)步驟六處理的鋁合金鑄錠經(jīng)過鋁合金棒材模具擠壓，加熱溫度為410°C，得到鋁合金棒材；八、將步驟七制得的鋁合金棒材在變形率為30. 5%的條件下通過拉伸模具冷拉；九、將經(jīng)過步驟八處理的鋁合金棒材加熱到510°C 520°C，并在此溫度下保溫40min，然后在0 15s內(nèi)浸入溫度為0 35°C的水中進(jìn)行淬火；十、將經(jīng)過步驟九處理的鋁合金棒材在變形率2. 0%的條件下進(jìn)行矯直，彎曲度為I. 0 I. 2/m ;十一、將經(jīng)過步驟十處理的鋁合金棒材加熱到75°C 85°C，保溫12小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理，得到航天用鋁合金鉚釘棒材。本試驗(yàn)制備的鋁合金棒材實(shí)體尺寸、表面質(zhì)量良好，工業(yè)生產(chǎn)中成型性能好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，抗拉強(qiáng)度為459N/mm2、非比例延伸強(qiáng)度為332N/mm2、斷后延伸率為24%、抗剪強(qiáng)度為265N/mm2。適合制作航天用鋁合金鉚釘棒材。·
權(quán)利要求
1.一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于所述的制造方法按以下步驟進(jìn)行的一、按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 5% I. 0%、Cr :0. 10% O. 20%,Si :0 O. 25 %、Fe :0 O. 35 %、Cu :4· 5 % 5. 2 %、Mn :0· 40 % O. 6 %、Ti 0. 04 % O.12%, Zr :0. I % O. 2%和余量Al的比例稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠，并加入到熔煉爐中，在溫度為720°C 760°C條件下熔煉3 4小時(shí)，得到鋁合金熔液；二、將步驟一制得的鋁合金熔液在鑄造溫度為725°C 750°C、鑄造速度為90mm/min 95mm/min、冷卻水強(qiáng)度為O. OlMPa O. 03MPa和冷卻水溫度為10°C 20°C的條件下鑄造成直徑為170mm 174mm的鑄棒；三、將步驟二制得的鑄棒切斷，斷后長度為500mm 505mm，四、將經(jīng)過步驟三處理的鑄棒車去表面的鑄造氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、將經(jīng)過步驟四處理的鋁合金鑄錠在退火溫度為510°C 530°C的條件下進(jìn)行均勻化退火24小時(shí)；六、將經(jīng)步驟五處理的鋁合金鑄錠放入電阻加熱爐中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為350°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六處理的鋁合金鑄錠經(jīng)過鋁合金棒材模具擠壓，加熱溫度為380°C 450°C，得到鋁合金棒材；八、將步驟七制得的鋁合金棒材在變形率為26. 5% 36%的條件下通過拉伸模具冷拉；九、將經(jīng)過步驟八處理的鋁合金棒材加熱到510°C 520°C，并在此溫度下保溫40min，然后在O 15s內(nèi)浸入溫度為O 35°C的水中進(jìn)行淬火；十、將經(jīng)過步驟九處理的鋁合金棒材在變形率為1.0% 3.0%的條件下進(jìn)行矯直，彎曲度為I. O I. 2/m ;十一、將經(jīng)過步驟十處理的鋁合金棒材加熱到75°C 85°C，保溫12小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理，得到航天用鋁合金鉚釘棒材。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟一中按鋁合金棒材中元素的質(zhì)量百分比為Mg :0. 75%, Cr :0. 13%, Si :0. 06%, Fe :0. 16%,Cu :4. 79%,Mn :0. 51 %、Ti :0. 084%,Zr :0. 14%和余量是Al的比例，稱取鋁錠、鋁錳合金、鋁鋯合金、鋁鈦合金、鋁鉻合金、銅錠和鎂錠。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟一中在溫度為740°C的條件下熔煉3. 5小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟二中鑄造溫度為735°C、鑄造速度為93mm/min、冷卻水強(qiáng)度為O. 02MPa和冷卻水溫度為15°C。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟三中斷后長度為502mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟四中得到直徑為164mm的鋁合金鑄錠。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟五中的鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化退火，退火溫度為520°C，保溫24小時(shí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟六中加熱至鋁合金鑄錠的溫度為400°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟七中加熱溫度為410°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟八中鋁合金棒材在變形率為30. 5%的條件下通過拉伸模具冷拉。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟九中鋁合金棒材加熱到515°C。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟十中的鋁合金棒材在變形率為2. 0%的條件下進(jìn)行矯直。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，其特征在于步驟十一中的鋁合金棒材加熱到80°C保溫12小時(shí)進(jìn)行時(shí)效處理。
全文摘要
一種航天用鋁合金鉚釘棒材的制造方法，它涉及一種鋁合金棒材的制造。本發(fā)明要解決現(xiàn)有航天產(chǎn)品用鋁合金鉚釘棒材非比例延伸強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷后延伸率低的問題。方法一、合金熔液制備；二、鑄造合金鑄棒；三、鑄棒切斷；四、鑄棒車皮；五、均勻化退火；六、鑄錠加熱；七、擠壓；八、過模冷拉；九、淬火；十、矯直；十一、時(shí)效處理，即制得航天用鋁合金鉚釘棒材。本發(fā)明制備的鋁合金棒材的抗拉強(qiáng)度不小于431N/mm2，非比例延伸強(qiáng)度不小于265N/mm2，斷后伸長率不小于16％，抗剪強(qiáng)度不小于255N/mm2，滿足航天產(chǎn)品的應(yīng)用要求。本發(fā)明可用于航天用鋁合金鉚釘?shù)募庸ぶ圃臁?br> 文檔編號C22C21/12GK102787263SQ201210302508
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月23日
發(fā)明者劉記偉, 剛建偉, 孫榮濱, 張燕飛, 羅建華, 蘇玉潔 申請人:東北輕合金有限責(zé)任公司