一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝的制作方法
【專利摘要】本申請屬于合金領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝。本申請?zhí)峁┑蔫T造工藝包括以下步驟：a)鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體；所述鋁合金熔體包括：1.4～2wt％的Cu、0.2～0.6wt％的Mn、1.8～2.8wt％的Mg、0.1～0.25wt％的Cr、5.0～6.5wt％的Zn和余量的Al；b)所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠；所述鑄造的溫度為750～775℃；所述鑄造的速度為11～45mm/min。本申請通過在鑄造過程中優(yōu)化鑄造條件，提高了鋁合金鑄錠的探傷合格率。實驗結(jié)果表明，采用本申請?zhí)峁┑蔫T造工藝制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率高于90％。
【專利說明】一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界科學(xué)發(fā)展的三大方向：信息、材料、能源，已經(jīng)成為衡量一個國家科技實 力的標(biāo)準(zhǔn)之一。而其中的材料科學(xué)，更是成為引領(lǐng)各個學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)經(jīng)典材料 性能的改進(jìn)與發(fā)展和復(fù)合新材料的研制已經(jīng)成為兩個主要的研宄方向。進(jìn)入21世紀(jì)以后， 材料科學(xué)正朝著高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性等的優(yōu)良綜合性能的方向發(fā)展，發(fā)展速度十分迅 猛。作為現(xiàn)代工業(yè)的重要材料之一的鋁及其合金，歷來是人們關(guān)注的重點。由于鋁合金具 有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、易加工、資源豐富等其他金屬材料無法比擬的綜合優(yōu)點，使其在 關(guān)系到民計民生的各個行業(yè)，如航空航天、交通運輸、電力電子、建筑包裝等領(lǐng)域中得到廣 泛應(yīng)用。
[0003] Al-Zn系鋁合金是現(xiàn)有航天航空工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料，目前，世界上各國軍民用 機(jī)上70?80%的結(jié)構(gòu)材料比例已被鋁合金占據(jù)，而其中大部分為Al-Zn系鋁合金。近些年 來，隨著現(xiàn)代航天航空和交通運輸事業(yè)的迅速發(fā)展，對提高Al-Zn系鋁合金產(chǎn)能的要求日 趨迫切，但現(xiàn)有鑄造工藝制備的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率較低，嚴(yán)重阻礙了 Al-Zn 系錯合金廣能的提尚。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，本發(fā)明提供 的鑄造工藝可以提高鋁合金鑄錠的探傷合格率。
[0005] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，包括以下步驟：
[0006] a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0007] 所述錯合金恪體包括：1.4?2界1:%的〇11、0.2?0.6￥1:%的]\&1、1.8?2.8￥1:%的 Mg、0. 1 ?0· 25wt% 的 Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的 Zn 和余量的 Al ;
[0008] b)、所述錯合金恪體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系錯合金鑄錠；
[0009] 所述鑄造的溫度為750?775°C ;所述鑄造的速度為11?45mm/min。
[0010] 優(yōu)選的，所述鑄造過程中的冷卻水壓力為0. 02?0. 12MPa。
[0011] 優(yōu)選的，所述鑄造過程中的冷卻水流量為40?180m3/h。
[0012] 優(yōu)選的，所述鑄造的方式為同水平鑄造。
[0013] 優(yōu)選的，步驟b)中，所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造之前，先對鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。
[0014] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括1. 65?2wt %的Cu。
[0015] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括0· 25?0· 6wt%的Μη。
[0016] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括2. 2?2. 8wt %的Mg。
[0017] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括0. 15?0. 25wt %的Cr。
[0018] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括5. 7?6. 5wt%的Zn。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝。本發(fā)明提供的 鑄造工藝包括以下步驟：a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔 體；所述錯合金恪體包括：1· 4?2wt%的Cu、0. 2?0· 6wt%的MruL 8?2. 8wt%的Mg、 0. 1?0. 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的Al ;b)、所述錯合金恪體進(jìn)行鑄造，得 到Al-Zn系鋁合金鑄錠；所述鑄造的溫度為750?775°C ;所述鑄造的速度為11?45mm/ min。本發(fā)明通過在鑄造過程中優(yōu)化鑄造條件，提高了鋁合金鑄錠的探傷合格率。實驗結(jié)果 表明，采用本發(fā)明提供的鑄造工藝制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率高于90%。

【具體實施方式】
[0020] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0021] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，包括以下步驟：
[0022] a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0023] 所述鋁合金熔體包括：1· 4?2wt%的Cu、0. 2?0· 6wt%的Μη、1· 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1 ?0· 25wt% 的 Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的 Zn 和余量的 Al ;
[0024] b)、所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠；
[0025] 所述鑄造的溫度為750?775°C ;所述鑄造的速度為11?45mm/min。
[0026] 在本發(fā)明提供的鑄造工藝中，首先將鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共 混。其中，所述銅源優(yōu)選為Al-Cu中間合金，所述Al-Cu中間合金中Cu的含量優(yōu)選為30? 40wt % ;所述猛源優(yōu)選為Al-Mn中間合金，所述Al-Mn中間合金中Mn的含量優(yōu)選為15? 20wt % ;所述絡(luò)源優(yōu)選為Al-Cr中間合金，所述Al-Cr中間合金中Cr的含量優(yōu)選為4? 10wt% ;所述鎂源優(yōu)選為鎂；所述鋅源優(yōu)選為鋅；所述鋁源優(yōu)選為鋁和含鋁的中間合金。所 述錯合金恪體包括1. 4?2wt %的Cu、0. 2?0· 6wt %的Mn、L 8?2. 8wt %的Mg、0. 1? 0· 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的A1，優(yōu)選包括L 65?2wt%的Cu、0. 25? 0· 6wt% 的 Μη、2· 2 ?2. 8wt% 的 Mg、0. 15 ?0· 25wt% 的 Cr、5. 7 ?6. 5wt% 的 Zn 和余量的 A1，更優(yōu)選包括 I. 65wt% 的 Cu、0. 25wt% 的 Mn、2. 2wt% 的 Mg、0. 15wt% 的 Cr、5. 7wt% 的 Zn 和余量的Al。本發(fā)明對所述熔融共混的溫度沒有特別限定，可以使上述金屬源熔融即可，優(yōu) 選為730?780°C。待鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混均勻后，得到鋁合金熔體。
[0027] 得到鋁合金熔體后，對所述熔體進(jìn)行鑄造。本發(fā)明對所述鑄造的方式?jīng)]有特別限 定，優(yōu)選為同水平鑄造。所述鑄造的溫度優(yōu)選為750?775°C。所述鑄造的速度優(yōu)選為11? 45mm/min。所述鑄造過程中的冷卻水壓力優(yōu)選為0. 02?0. 12MPa。所述鑄造過程中的冷卻 水流量優(yōu)選為40?180m3/h。鋁合金熔體完成鑄造后，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0028] 在本發(fā)明提供的鑄造工藝中，優(yōu)選在鑄造不同直徑尺寸的鑄錠時，選擇不同的鑄 造條件。
[0029] 在本發(fā)明提供的一個實施例中，鑄造直徑為270_的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0030] 在本發(fā)明提供的另一個實施例中，鑄造直徑為290mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造 溫度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷 卻水流量為40?130m3/h。
[0031] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為310mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為35?40mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0032] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為360mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為30?35mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0033] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為405mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為27?30mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0034] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為482mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為24?27mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?160m3/h。
[0035] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為550mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為19?22mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?180m3/h。
[0036] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為630mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為17?19mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?180m3/h。
[0037] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為750mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為13?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為40?140m3/h。
[0038] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為775mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為13?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為40?140m3/h。
[0039] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為800?900mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?13mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?140m3/h。
[0040] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為270?550mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為750?770°C，鑄造速度為19?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0041] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為630?900mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?19mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0042] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為270?405mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為750?770°C，鑄造速度為27?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?130m3/h。
[0043] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為482?900mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為750?775°C，鑄造速度為11?27mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0044] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為550?630mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為750?775°C，鑄造速度為17?22mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為60?180m3/h。
[0045] 在本發(fā)明提供的其他實施例中，鑄造直徑為750?900mm的實心圓鑄錠，此時的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?140m3/h。
[0046] 在本發(fā)明中，所述鋁合金熔體在進(jìn)行鑄造之前，優(yōu)選先對鑄造設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。所述 預(yù)熱的溫度優(yōu)選與所述鋁合金熔體的鑄造溫度一致。在本發(fā)明中，在鋁合金熔體進(jìn)行鑄造 之前，先對鑄造設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱可以使鑄造設(shè)備在鑄造之前就處于高溫狀態(tài)，從而減少鋁合 金鑄造的溫降損失，降低鋁合金鑄錠的氧化膜缺陷。在本發(fā)明提供的一個實施例中，采用結(jié) 晶器對鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，在進(jìn)行鑄造之前，對結(jié)晶器中的流槽、流盤和分配漏斗進(jìn)行烘 烤。
[0047] 在本發(fā)明中，通過在鑄造過程中優(yōu)化鑄造條件，提高了鋁合金鑄錠的探傷合格率。 實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的鑄造工藝制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率高于 90%〇
[0048] 為更清楚起見，下面通過以下實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0049] 實施例1
[0050] 按表1的成分百分比將Al_40wt% Cu中間合金、Al_15wt% Mn中間合金、Al_4wt% Cr中間合金、純鋅、純鎂和純鋁加入爐內(nèi)，在760°C下熔融共混，得到鋁合金熔體。對鋁合金 熔體進(jìn)行鑄造，設(shè)置鑄造溫度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，冷卻水壓力為 0. 02?0. 12MPa，冷卻水流量為40?130m3/h。鑄造結(jié)束后，得到直徑為270mm的鋁合金實 心圓鑄錠。
[0051] 表1實施例1中錯合金鑄錠組分質(zhì)量百分比
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，包括以下步驟： a) 、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體； 所述錯合金恪體包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的Mg、 0? 1 ?0? 25wt% 的 Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的 Zn 和余量的 A1 ; b) 、所述錯合金恪體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系錯合金鑄錠； 所述鑄造的溫度為750?775°C ;所述鑄造的速度為11?45mm/min。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造過程中的冷卻水壓力為 0. 02 ?0. 12MPa。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造過程中的冷卻水流量為 40 ?180m3/h。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造的方式為同水平鑄造。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，步驟b)中，所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造 之前，先對鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鋁合金熔體包括1. 65?2wt % 的Cu。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鋁合金熔體包括0.25? 0? 6wt% 的 Mn。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鋁合金熔體包括2. 2?2. 8wt% 的Mg。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鋁合金熔體包括0. 15? 0? 25wt% 的 Cr。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造工藝，其特征在于，所述鋁合金熔體包括5. 7? 6. 5wt% 的 Zn。
【文檔編號】B22D7/00GK104498788SQ201410763409
【公開日】2015年4月8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】羅亦中 申請人:西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司