一種7a85鋁合金的熱頂鑄造工藝及7a85鋁合金鑄錠的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟：A)將Cu源、Mg源、Zn源、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)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(jìn)行鑄造，得到7A85鋁合金，所述鑄造的速度為8～14mm/min。本發(fā)明提供的熱頂鑄造工藝采用適當(dāng)?shù)蔫T造速度，能夠提高鋁合金的探傷合格率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的熱頂鑄造工藝制得的7A85鋁合金的探傷合格率為97～99％。
【專利說明】一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝及7A85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7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝及7A85鋁合金。

【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(qiáng)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(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和抗蝕性，是在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬材料，其使用量?jī)H次于鋼。
[0003]通常屈服強(qiáng)度500MPa以上的鋁合金被稱為超高強(qiáng)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(qiáng)化的招合金(簡(jiǎn)稱7xxx系招合金)，自上世紀(jì)中葉以來，為了提高Al-Zn-Mg系鋁合金的力學(xué)性能，并解決高鋅、高鎂鋁合金中嚴(yán)重存在的應(yīng)力腐蝕問題，國(guó)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(qiáng)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(yīng)力腐蝕能力等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，并成為這個(gè)領(lǐng)域中重要的材料之一。
[0004]其中，7xxx系鋁合金中的7A85鋁合金為航空業(yè)較為理想的結(jié)構(gòu)材料，7A85鋁合金用于制造飛機(jī)的主要受力構(gòu)件，如機(jī)身框架、隔板、機(jī)翼壁板、翼梁、翼肋、起落架支撐梁等。7A85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7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝生產(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7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝及7A85鋁合金鑄錠，本發(fā)明提供的7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝得到的鋁合金探傷合格率較高。
[0006]本發(fā)明提供一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟:
[0007]A)將Cu源、Mg源、Zn源、、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；
[0008]B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)化，得到在線處理產(chǎn)物；
[0009]C)將所述步驟B)得到的在線處理產(chǎn)物進(jìn)行鑄造，得到7A85鋁合金錠坯，所述鑄造的速度為8?14mm/min。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟A)具體包括以下步驟:
[0011]將Cu源、Zn源、、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，待熔體全部融化后,加入Mg源和0-0.0009%的Be，進(jìn)行熔煉，得到熔煉物。
[0012]優(yōu)選的，所述熔煉的溫度為800?1050°C。
[0013]優(yōu)選的，所述在線除氣的溫度為715?725°C ；
[0014]所述在線除氣的氣體流速為25?35L/min ；
[0015]所述在線細(xì)化采用Al-5Ti_B絲進(jìn)行。
[0016]優(yōu)選的，所述鑄造的速度為9?13mm/min。
[0017]優(yōu)選的，所述鑄造的溫度為650?770°C。
[0018]優(yōu)選的，所述鑄造中冷卻水的流量為10?20m3/h。
[0019]優(yōu)選的，當(dāng)所述鑄造的長(zhǎng)度在0mm?300mm之間時(shí)，所述鑄造過程中冷卻水的流量為 10 ?llm3/h ；
[0020]當(dāng)所述鑄造的長(zhǎng)度> 300mm時(shí),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(dá)到19?20m3/h。
[0021]優(yōu)選的，所述步驟C)還包括以下步驟:
[0022]將所述步驟C)得到的7A85鋁合金進(jìn)行均勻化熱處理，得到熱處理的7A85鋁合金;
[0023]所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?470°C ；
[0024]所述均勻化熱處理的保溫時(shí)間為30?35小時(shí)。
[0025]本發(fā)明提供如上述技術(shù)方案所述的熱頂鑄造工藝制得的規(guī)格為Φ850的鋁合金鑄錠。
[0026]本發(fā)明提供一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟:A)將Cu源、Mg源、Zn源、Zr源和A1源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)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(jìn)行鑄造，得到7A85鋁合金錠坯，所述鑄造的速度為8?14mm/min。本發(fā)明提供的熱頂鑄造工藝采用適當(dāng)?shù)蔫T造速度、能夠防止鑄造時(shí)的鋁熔體泄露，減少鑄錠中心的裂紋傾向以及鑄錠表面的拉裂傾向。提高鋁合金的探傷合格率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的熱頂鑄造工藝制得的7A85鋁合金的探傷合格率為97?99%。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0028]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的表層在50 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0029]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的表層在200 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0030]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的1/4處在50 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0031]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的1/4處在200 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0032]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的心部在50 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0033]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的心部在200 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0034]圖7為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部表層在50 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0035]圖8為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部表層在200X下的高倍檢測(cè)圖；
[0036]圖9為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的1/4處在50X下的高倍檢測(cè)圖；
[0037]圖10為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部1/4處在200 X下的高倍檢測(cè)圖；
[0038]圖11為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的心部在50X下的高倍檢測(cè)圖；
[0039]圖12為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的心部在200X下的高倍檢測(cè)圖。

【具體實(shí)施方式】
[0040]本發(fā)明提供一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟:
[0041 ] A)將Cu源、Mg源、Zn源、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；
[0042]B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)化，得到在線處理產(chǎn)物；
[0043]C)將所述步驟B)得到的在線處理產(chǎn)物進(jìn)行鑄造，得到7A85鋁合金錠坯，所述鑄造的速度為8?14mm/min。
[0044]本發(fā)明提供的熱頂鑄造工藝得到的7A85鋁合金的探傷合格率較高，能夠達(dá)到97 ?99%。
[0045]本發(fā)明將Cu源、Mg源、Zn源、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；本發(fā)明優(yōu)選在熔煉爐中進(jìn)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(hào)溶劑，將Cu源、Zn源、Zr源和Al源裝入熔煉爐中，進(jìn)行熔煉，當(dāng)熔體軟化下榻化平后，向爐內(nèi)撒入二號(hào)溶劑粉，待上述爐料全部熔化，熔體溫度達(dá)到720?740°C時(shí)，加入的Mg源和0-0.0009%的Be，加完后采用二號(hào)溶劑粉進(jìn)行覆蓋，攪拌后熔煉，得到熔煉物。
[0046]在裝爐時(shí)，原則上應(yīng)按從小到大的順序進(jìn)行，即將先裝小塊料，再裝大塊料，同時(shí)將熔點(diǎn)高的中間合金裝在中上層，易燒損的金屬裝在中層。
[0047]在本發(fā)明中，所述Cu在所述原料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3?2.0%，優(yōu)選為1.5?1.8%，更優(yōu)選為1.7% ;本發(fā)明優(yōu)選采用純Cu板為Cu源進(jìn)行所述熔煉，所述純Cu板中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡99.95%。
[0048]在本發(fā)明中，所述Zn在所用的原料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.0?8.0 %，優(yōu)選為7.2?7.8%，更優(yōu)選為7.6%。在本發(fā)明中，所述Zn和Mg的質(zhì)量比為(4.5?5.0):1，優(yōu)選為4.8:1。本發(fā)明通過對(duì)Zn/Mg的質(zhì)量比的精確控制，使本發(fā)明得到的7A85鋁合金具有較好的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明優(yōu)選采用純鋅錠為Zn源進(jìn)行所述熔煉，所述純鋅錠中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選> 99.99%。
[0049]在本發(fā)明中，所述Zr在所用的原料中的質(zhì)量分?jǐn)?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(jìn)行所述熔煉，所述Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為3?5%，更優(yōu)選為4%。
[0050]在本發(fā)明中，所述Mg在所用的原料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2?1.8%，優(yōu)選為1.5?1.7%，更優(yōu)選為1.6?1.7%。本發(fā)明優(yōu)選采用純Mg錠為Mg源進(jìn)行所述熔煉，所述純Mg錠中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選彡99.95%。
[0051 ] 在本發(fā)明中，所述Be的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0-0.0009 %
[0052]在本發(fā)明中，所述A1在所用的原料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100%，本發(fā)明優(yōu)選采用純A1錠為A1源進(jìn)行所述熔煉，所述純A1錠中，A1的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選彡 99.7%。
[0053]在本發(fā)明中，所述二號(hào)溶劑粉為市售產(chǎn)品，較為標(biāo)準(zhǔn)，以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì):KC1:32-40%, MgCl2:38-46%, BaCl2:5_8%，型號(hào)即為二號(hào)，國(guó)內(nèi)銷售二號(hào)熔劑粉的公司非常多，大型鋁廠也自行制作，如西南鋁，每次的使用量?jī)?yōu)選為上述原料總量的0.5?2%，更優(yōu)選為1%。
[0054]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(shí)間優(yōu)選為20?60min，更優(yōu)選為30?50min。
[0055]完成所述熔煉后，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)得到的熔體進(jìn)行取樣，以便對(duì)熔體成分進(jìn)行分析，然后根據(jù)上述各成分的含量要求進(jìn)行相應(yīng)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(bǔ)料，沖淡或者補(bǔ)料按量按以下公式進(jìn)行:
[0056]若生產(chǎn)7A85鋁合金鑄錠長(zhǎng)度4200mm，1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(jì)算出總的投料量=π Χ0.652/4Χ4.2Χ4Χ (1+5% )X2800 ^ 29800kg。
[0057]以Cu元素為例，如果Cu元素爐前分析值為1.3%,需補(bǔ)到1.6%,
[0058]則需補(bǔ)含量40 %的Al-Cu中間合金重量=29800 X (1.6 % -1.3 % ) /40 %^ 224kg ；
[0059]如果Cu元素爐前分析值2.1 %，需沖淡到1.9%，
[0060]則需沖淡用的AL99.70 錠總量=29800X (2.1% -1.9% )/1.9%^ 308kg。
[0061]注意補(bǔ)料或者沖淡前，應(yīng)適當(dāng)提高熔體溫度至750°C以上，且加入的金屬或者中間合金應(yīng)干燥，防止放炮等事故。
[0062]本發(fā)明優(yōu)選在爐門中間熔體進(jìn)行取樣，并在取樣后采用所述二號(hào)溶劑粉進(jìn)行覆至
ΓΤΠ.ο
[0063]完成成分調(diào)整后，本發(fā)明優(yōu)選采用精煉管進(jìn)行爐內(nèi)氬氣精煉，所述精煉的時(shí)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(shí)氣泡的高度不應(yīng)超過80mm。
[0064]完成所述精煉后，本發(fā)明優(yōu)選將熔體進(jìn)行靜置，得到熔煉物，所述靜置的時(shí)間優(yōu)選^ 25min。
[0065]得到熔煉物后，本發(fā)明將所述熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)化，得到在線處理產(chǎn)物。本發(fā)明采用雙級(jí)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(shí)物質(zhì)量與性能提升的難題。
[0066]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?jī)?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 °C ;所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速優(yōu)選為290?310rpm，更優(yōu)選為295?305rpm。
[0067]在本發(fā)明中，所述在線過濾優(yōu)選采用單級(jí)30ppi陶瓷過濾板進(jìn)行過濾；所述在線細(xì)化優(yōu)選采用Al-5T1-B絲。
[0068]完成在線處理后，本發(fā)明將得到的在線處理產(chǎn)物進(jìn)行鑄造，得到7A85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?jī)?yōu)選為10?20m3/h。在本發(fā)明中，所述鑄造開始的時(shí)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?jī)?yōu)選為10?llm3/h,更優(yōu)選為10m3/h ;當(dāng)鑄造長(zhǎng)度達(dá)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(dá)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(zhǎng)度達(dá)到300mm后，鑄造長(zhǎng)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(dá)到19?20m3/h。冷卻水流量過高或過低、鑄造速度過慢均會(huì)使鑄造時(shí)產(chǎn)生鋁熔體泄漏，致使鑄造過程無法進(jìn)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(yán)重時(shí)甚至產(chǎn)生鋁熔體拉漏現(xiàn)象。本發(fā)明采用適當(dāng)?shù)蔫T造速度進(jìn)行鑄造，以減小中心裂紋傾向，鑄錠也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重冷隔產(chǎn)生橫向裂紋。本發(fā)明采用逐漸加強(qiáng)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(duì)加強(qiáng)，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。
[0069]本發(fā)明優(yōu)選在澆口部液體尚有1/3時(shí)停水，當(dāng)澆口部馬上要脫離結(jié)晶器時(shí)停車，完成所述鑄造。
[0070]采用現(xiàn)有技術(shù)鑄造7A85合金大規(guī)格圓錠時(shí)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(jiǎn)化鑄造工序，降低生產(chǎn)成本。
[0071]完成所述鑄造后，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)得到的鑄錠進(jìn)行退火，以去除應(yīng)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(shí)間優(yōu)選為6?10小時(shí)，更優(yōu)選為7?9小時(shí)。
[0072]得到7A85鋁合金錠坯后，本發(fā)明優(yōu)選將得到的7A85鋁合金進(jìn)行均勻化熱處理，得到熱處理的7A85鋁合金，7A85合金主要通過強(qiáng)化元素Zn、Mg、Cu固溶溶入基體，形成過飽和固溶體，時(shí)效時(shí)析出彌散分布的析出強(qiáng)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(shí)，大規(guī)格、高合金化鑄錠也使得合金成分偏析嚴(yán)重，因此對(duì)鑄錠進(jìn)行的均勻化熱處理相當(dāng)重要。
[0073]在本發(fā)明中，均勻化過程中析出的Al3Zr粒子對(duì)合金的整體性能有重要影響，彌散細(xì)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(xué)性能和抗應(yīng)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(duì)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(shí)，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(huì)由晶內(nèi)向晶界擴(kuò)散，但A13Zr粒子的析出峰值是在高溫區(qū)域，采用單級(jí)或快速升溫的均勻化制度時(shí)，Zr原子往往來不及擴(kuò)散就已作為Al3Zr粒子析出長(zhǎng)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(shì)，并于晶界附近存在較大范圍的無析出區(qū)。
[0074]在本發(fā)明中，在將所述7A85鋁合金鑄錠裝爐進(jìn)行均勻化熱處理之前，應(yīng)確保爐溫(3500C，本發(fā)明優(yōu)選以490?500°C的加熱溫度進(jìn)行加熱，直至爐內(nèi)溫度達(dá)到460?470°C時(shí)進(jìn)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(shí)間為30?35小時(shí)，更優(yōu)選為32小時(shí)。
[0075]為了提高7A85鋁合金后續(xù)加工材的綜合性能，可以在出爐時(shí)采用大功率風(fēng)機(jī)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。
[0076]完成均勻化熱處理后，本發(fā)明優(yōu)選對(duì)所述均勻化熱處理得到的鋁合金鑄錠進(jìn)行后處理，所述后處理包括鑄錠鋸切、加工和檢測(cè)，所述后處理可根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)需要進(jìn)行處理，本發(fā)明不做特殊的限定。
[0077]本發(fā)明還提供了一種規(guī)格為Φ850πιπι的鋁合金鑄錠，按照上述技術(shù)方案所述的熱頂鑄造工藝制備得到，探傷合格率高。本發(fā)明提供的鋁合金鑄錠包括7Α85鋁合金鑄錠，在本發(fā)明中，所述7Α85鋁合金鑄錠優(yōu)選包括以下質(zhì)量分?jǐn)?shù)的組分:Cu:1.3?2.0% ；Mg:1.2 ?1.8% ；Zn:7.0 ?8.0% ；Zr:0.08 ?0.15% ；Ti:0 ?0.06% ；Si:0 ?0.06% ；Fe:O?0.08%；Mn:0?0.04%；Cr:0?0.04%;余量為Al ;所述Zn和Mg的質(zhì)量比為(4.5?5.0):1。
[0078]本發(fā)明通過對(duì)Cu含量和Zn/Mg比值的優(yōu)化和精確控制，提高了 7A85鋁合金的強(qiáng)度。
[0079]本發(fā)明提供的7A85鋁合金包括Cu，所述Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3?2.0 %，優(yōu)選為1.5?1.8%，更優(yōu)選為1.7%;本發(fā)明優(yōu)選采用純Cu板為Cu源進(jìn)行所述熔煉，所述純Cu板中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡99.95%。
[0080]本發(fā)明提供的7A85招合金包括Mg,所述Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2?1.8%,優(yōu)選為1.5?1.7%，更優(yōu)選為1.6?1.7%。本發(fā)明優(yōu)選采用純Mg錠為Mg源進(jìn)行所述熔煉，所述純Mg錠中Mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選彡99.95%。
[0081]本發(fā)明提供的7A85鋁合金包括Zn，所述Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.0?8.0%，優(yōu)選為7.2?7.8%，更優(yōu)選為7.6%。在本發(fā)明中，所述Zn和Mg的質(zhì)量比為(4.5?5.0):1，優(yōu)選為4.8:1。本發(fā)明通過對(duì)Zn/Mg的質(zhì)量比的精確控制，使本發(fā)明得到的7A85鋁合金具有較好的強(qiáng)度和韌性。本發(fā)明優(yōu)選采用純鋅錠為Zn源進(jìn)行所述熔煉，所述純鋅錠中Zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選彡99.99%。
[0082]本發(fā)明提供的7A85鋁合金包括Zr，所述Zr的質(zhì)量分?jǐn)?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中間合金為Zr源進(jìn)行所述熔煉，所述Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量分?jǐn)?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(xì)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(xì)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(xì)小彌散分布的粒狀A(yù)l3Zr二次相，強(qiáng)烈抑制后續(xù)熱加工過程中的再結(jié)晶傾向，并作為時(shí)效過程中的原位質(zhì)點(diǎn)對(duì)H相的析出分布、狀態(tài)起著重要作用。
[0083]在本發(fā)明中，所述Al在所用的原料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與其他組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和為100%，本發(fā)明優(yōu)選采用純Al錠為Al源進(jìn)行所述熔煉，所述純Al錠中，Al的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選彡 99.7%。
[0084]在本發(fā)明中，所述7A85鋁合金為規(guī)格為Φ850mm的鋁合金。
[0085]在本發(fā)明中，所述7A85鋁合金中還包括一些雜質(zhì)，如，S1、Fe、Mn、Ti和Cr中的一種或幾種，所述Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.06% ;所述Fe的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.08% ;所述Mn的質(zhì)量分K 0.04% ;所述&的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.04% ；Ti的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.06%。
[0086]本發(fā)明提供的7A85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(qiáng)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(shí)效過程中析出的相，是合金的主要強(qiáng)化相。Cu大部分溶于基體，起輔助強(qiáng)化作用，還可以降低晶內(nèi)和晶界之間的電位差而改善應(yīng)力腐蝕性能。
[0087]本發(fā)明按照GB/T 6519-2013變形鋁、鎂合金產(chǎn)品超聲波檢驗(yàn)方法對(duì)本發(fā)明得到的7A85鋁合金進(jìn)行了探傷檢測(cè)，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的7A85鋁合金的探傷合格率為97 ?99%。
[0088]本發(fā)明按照GB/T228《金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》對(duì)本發(fā)明得到的7A85鋁合金進(jìn)行了強(qiáng)度檢測(cè)，結(jié)果表明，本發(fā)明提供的7A85鋁合金的強(qiáng)度為520Mpa。
[0089]本發(fā)明提供一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟:A)將Cu源、Mg源、Zn源、Zr源和Al源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物；B)將所述步驟A)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)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(jìn)行鑄造，得到7A85鋁合金錠坯，所述鑄造的速度為8?14mm/min ；D)將所述步驟C)得到的7A85鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化熱處理，得到7A85鋁合金鑄錠。本發(fā)明提供的熱頂鑄造工藝采用適當(dāng)?shù)蔫T造速度、能夠防止鑄造時(shí)的鋁熔體泄露，減少鑄錠中心的裂紋傾向以及鑄錠表面的拉裂傾向，提高鋁合金的探傷合格率，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明提供的航空用鋁的熱頂鑄造工藝制得的7A85鋁合金的探傷合格率為97?99%。
[0090]為了進(jìn)一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的一種7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝及7A85鋁合金鑄錠進(jìn)行詳細(xì)描述，但不能將其理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。
[0091]在以下實(shí)施例中，所用的原材料符合以下要求:
[0092]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(xì)化:Α1-5Τ?-ΒΦ9.5mm 絲。
[0093]所用的輔助材料符合以下要求:
[0094]液気:純度彡99.98%, H2O ( 1ppm, [H2] ( 5ppm, [02] ( 1ppm ;2# 熔劑:工業(yè)級(jí)；在線過濾:30ppi陶瓷過濾板。
[0095]合金配料時(shí)應(yīng)合理搭配使用低鐵硅鋁錠和本身一級(jí)廢料，高精鋁錠用量> 50%,一級(jí)廢料用量要求< 30%，配料時(shí)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。
[0096]實(shí)施例1
[0097]生產(chǎn)鑄錠長(zhǎng)度4200mm、鑄錠規(guī)格為Φ850的7A85鋁合金。1次鑄造4根，考慮氧化燒損5%，該合金密度為2800kg/m3，則計(jì)算出總的投料量=Ji X0.852/4 X 4.2 X 4X (1+5% ) X2800 ^ 28400kg。
[0098]在熔煉爐中均勻撒入65kg的2#溶劑粉，然后將482kg純Cu板、2156kg純Zn錠、142kgAl-Ti中間合金、851kgAl-Zr中間合金和24287kgAL錠按從小到大的順序進(jìn)行裝爐，即將先裝小塊料，再裝大塊料，同時(shí)將熔點(diǎn)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(dāng)熔體軟化下塌及化平后，向爐內(nèi)均勻撒入130kg的2#熔劑粉，并適時(shí)攪拌金屬。
[0099]爐料全部熔化完后，熔體溫度達(dá)到730°C左右時(shí)加入482kg Mg錠和8.5kg的Al_Be中間合金。加入過程及加完后用89kg 2#熔劑粉覆蓋,使用量以完全覆蓋住為準(zhǔn)。加完后應(yīng)進(jìn)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(jìn)行爐前取樣。
[0100]取樣必須在爐門中間熔體進(jìn)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(jìn)行成分調(diào)整。
[0101]成分調(diào)整完成后，采用精煉管進(jìn)行爐內(nèi)氬氣精煉，精煉時(shí)間20分鐘，精煉溫度740°C左右，精煉時(shí)氣泡高度不應(yīng)超過80mm。
[0102]精煉完成后應(yīng)進(jìn)行靜置，靜置時(shí)間至少25分鐘。
[0103]將靜置后的熔體采用雙轉(zhuǎn)子除氣精煉裝置進(jìn)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(jí)30ppi陶瓷過濾板進(jìn)行在線過濾，更換過濾板時(shí)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(jìn)行適當(dāng)烘烤；然后按照1.5kg/t的量加入Al-5T1-B絲，進(jìn)行在線細(xì)化。
[0104]完成在線處理后，將熔體進(jìn)行鑄造，鑄造溫度為735°C，鑄造開始時(shí)，鑄造起車速度為8mm/min，冷卻水流量為10m3/h，待鑄造長(zhǎng)度達(dá)到300mm以后，將鑄造速度以(1mm/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。
[0105]鑄造收尾時(shí)當(dāng)澆口部液體尚有1/3時(shí)停水，當(dāng)澆口部馬上要脫離結(jié)晶器時(shí)停車，嚴(yán)禁將水滴到澆口部。
[0106]鑄造完成后，將鑄造得到的錠坯進(jìn)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(jìn)入保溫，保溫32小時(shí)，完成均勻化熱處理。
[0107]然后在360°C下退火8小時(shí)，然后對(duì)鑄錠進(jìn)行相應(yīng)的進(jìn)行鋸切，鋸切澆口部和底部均約350mm，得到7A85鋁合金。鑄造成型率為93%。得到的合金包含以下成分:1.7%的
01、1.7%的]\%、7.6%的211、0.12%的 Zr 和余量的 A1。
[0108]本發(fā)明按照上述技術(shù)方案對(duì)本實(shí)施例得到的7A85鋁合金的澆口部進(jìn)行了高倍檢測(cè)，結(jié)果如圖1?6所示，圖1為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的表層在50X下的高倍檢測(cè)圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的表層在200X下的高倍檢測(cè)圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的1/4處在50X下的高倍檢測(cè)圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的1/4處在200X下的高倍檢測(cè)圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的心部在50X下的高倍檢測(cè)圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠澆口部的心部在200X下的高倍檢測(cè)圖。由圖1?6可以看出，本實(shí)施例得到的7A85鋁合金組織致密，晶粒等軸性較好。。
[0109]本發(fā)明按照上述技術(shù)方案對(duì)本實(shí)施例得到的7A85鋁合金的底部進(jìn)行了高倍檢測(cè)，結(jié)果如圖7?12所示，圖7為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部表層在50 X下的高倍檢測(cè)圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部表層在200X下的高倍檢測(cè)圖；圖9為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的1/4處在50X下的高倍檢測(cè)圖；圖10為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部1/4處在200X下的高倍檢測(cè)圖；圖11為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的心部在50X下的高倍檢測(cè)圖；圖12為本發(fā)明實(shí)施例1得到的7A85鋁合金鑄錠底部的心部在200X下的高倍檢測(cè)圖。由圖7?12可以看出，本實(shí)施例得到的7A85鋁合金組織致密，晶粒等軸性較好。。
[0110]本發(fā)明按照上述技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明得到的7A85鋁合金進(jìn)行探傷檢測(cè)，結(jié)果表明，本實(shí)施例得到的7A85鋁合金的探傷合格率為99%。
[0111]由以上實(shí)施例可以看出，本發(fā)明提供的7A85鋁合金的熱頂鑄造工藝能夠提高合金的鑄錠成型率和探傷合格率。
[0112]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)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(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種7八85鋁合金的熱頂鑄造工藝，包括以下步驟: 八)將?:11源、啦源、211源、21~源和八1源混合后進(jìn)行熔煉，得到熔煉物； 8)將所述步驟八)得到的熔煉物依次進(jìn)行在線除氣、在線過濾和在線細(xì)化，得到在線處理產(chǎn)物； 0將所述步驟8)得到的在線處理產(chǎn)物進(jìn)行鑄造，得到7八85鋁合金，所述鑄造的速度為8?14麵/…110
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述步驟八)具體包括以下步驟: 將源、211源、21'源和八1源混合后進(jìn)行熔煉，待熔體全部融化后，加入啦源和0-0.0009%的86，進(jìn)行熔煉，得到熔煉物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述熔煉的溫度為800?1050
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述在線除氣的溫度為715?725。。； 所述在線除氣的氣體流速為25?3517111111 ； 所述在線細(xì)化采用八1-511-8絲進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造的速度為9?13皿/111111。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造的溫度為650?770。。。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述鑄造中冷卻水的流量為10 ?20^/110
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，當(dāng)所述鑄造的長(zhǎng)度在?300皿之間時(shí)，所述鑄造過程中冷卻水的流量為10?； 當(dāng)所述鑄造的長(zhǎng)度? 300臟時(shí)，將所述鑄造過程中冷卻水的流量以的速度增加，直到所述冷卻水的流量達(dá)到19?201！！3；??！。
9.根據(jù)權(quán)利要求1?8任意一項(xiàng)所述的熱頂鑄造工藝，其特征在于，所述步驟0后，還包括以下步驟: 將所述步驟0得到的7八85鋁合金進(jìn)行均勻化熱處理，得到熱處理的7八85鋁合金； 所述均勻化熱處理的保溫溫度為460?4701 ； 所述均勻化熱處理的保溫時(shí)間為30?35小時(shí)。
10.如權(quán)利要求1?9任意一項(xiàng)所述的熱頂鑄造工藝制得的規(guī)格為0850111111的7八85招合金鑄錠。
【文檔編號(hào)】B22D7/00GK104404326SQ201410766881
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】刁文武, 姚勇, 王劍 申請(qǐng)人:西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司