專利名稱：一種航空航天用鋁合金鉚釘線材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種鋁合金鉚釘線材及其制造方法。
背景技術(shù)：
鋁合金材料使用范圍廣，在エ業(yè)上可以應(yīng)用于建筑、電子電器、運輸、航空、航天等各個領(lǐng)域，通過鋁合金鉚釘線材加工制造航空航天用鋁合金鉚釘，利用鋁合金鉚釘?shù)男巫兓蜻^盈連接被鉚接件的航空器件。目前，我國某項航空用產(chǎn)品需要ー種特殊鉚釘，要求此種鋁合金H13態(tài)線材抗拉強度達到235N/mm2，T73態(tài)絲材的抗拉強度達到485N/mm2，規(guī)定非比例延伸強度達到400N/mm2，斷后伸長率達到10%，抗剪切強度達到283N/mm2。但現(xiàn)有エ藝生產(chǎn)的各類鋁合金鉚釘線材無法滿足航空用品的應(yīng)用要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的為了解決現(xiàn)有鉚釘線材抗拉強度，規(guī)定非比例延伸強度，斷后延伸率和抗剪切強度較低的問題，而提供了ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材及其制造方法。本發(fā)明航空航天用鋁合金鉚釘線材中元素的質(zhì)量百分比為鋅(Zn):5.7% 6.7%、鎂(Mg):1.9% 2.6%、銅(Cu):2.0% 2.6%、鋯(Zr):0.08% 0.15%、硅(Si):≤ 0.12%、鐵(Fe):≤0.15%、錳(Mn):≤ 0.1%、鉻(Cr):≤0.04%、鈦(Ti):≤ 0.06% 和余量的鋁(Al)。其中航空航天用鋁合金鉚釘線材中雜質(zhì)元素的質(zhì)量百分比Si彡0.12%、Fe≤0.15%、Mn:v0.1%和Cr:≤0.04%來源于鋁錠及中間合金，此范圍內(nèi)的雜質(zhì)對鋁合金鉚釘線材的性能沒有影響。本發(fā)明航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法按下列步驟實現(xiàn):一、按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:≤ 0.12%、Fe .≤ 0.15%、Mn .≤ 0.1%、Cr:≤ 0.04%、Ti .≤ 0.06% 和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料，將原料加入到熔煉爐中，在720°C 760°C的溫度下熔煉3 4小時，得到鋁合金熔液；ニ、將步驟一制得的鋁合金熔液在溫度為725°C 750°C，鑄造速度為90mm/min 95mm/min，冷卻水強度為0.0lMPa 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、將步驟ニ制得的鑄棒切斷，切斷后每段鑄棒長度為450mm 500mm ;四、將切斷后的鑄棒車去表面的氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、在退火溫度為460°C 475°C的條件下將鋁合金鑄錠退火處理32小時，得到退火后的鋁合金鑄錠；六、再將退火后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375°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六加熱后的鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在380°C 420°C的溫度下，擠壓得到￠1 Omm 0>12臟鋁合金線材；八、然后將步驟七得到的鋁合金線材在380°C 425°C下進行中間退火，保溫1.5 3小時；九、將步驟八經(jīng)中間退火后的鋁合金線材在變形率為25% 30%的條件下通過拉伸模具冷拉，得到航空航天用鋁合金鉚釘線材。本發(fā)明通過優(yōu)化合金成分，鋁合金鑄錠經(jīng)過擠壓之后采用優(yōu)化的退火和冷拉エ藝，達到了航空航天用產(chǎn)品需要的特殊鉚釘?shù)木C合性能需求，通過本發(fā)明的制備方法得到的航空航天用鋁合金鉚釘線材為H13態(tài)鋁合金鉚釘線材，鋁合金鉚釘線材實體尺寸和表面質(zhì)量良好，エ業(yè)生產(chǎn)中成型性能好，綜合力學(xué)性能得到提高，通過GB/T228《金屬材料室溫拉伸性能試驗方法》試驗測得航空航天用鋁合金鉚釘線材的抗拉強度不小于235N/mm2 ；T73態(tài)絲材的抗拉強度不小于485N/mm2、規(guī)定非比例延伸強度不小于400N/mm2、斷后伸長率不小于10%、抗剪切強度不小于283N/mm2。通過GB/T3250《鋁及鋁合金鉚釘線與鉚釘剪切試驗方法及鉚釘線鉚接試驗方法》試驗T73態(tài)絲材的抗剪強度不小于283N/mm2。本發(fā)明應(yīng)用于航空航天用鋁合金鉚釘?shù)募庸ぶ圃臁?br> 具體實施例方式具體實施方式
一:本實施方式航空航天用鋁合金鉚釘線材中的元素質(zhì)量百分比為Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%,Zr:0.08% 0.15%,Si .く 0.12%,Fe:く 0.15%、Mn:≤ 0.1%, Cr:≤ 0.04%、T1:≤ 0.06% 和余量的 Al 制成。本實施方式航空航天用鋁合金鉚釘線材通過優(yōu)化合金成分，提高鉚釘線材綜合力學(xué)性能。
具體實施方式
ニ:本實施方式航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法按下列步驟實施:一、按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:彡 0.12%、Fe .く 0.15%、Mn .く 0.1%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.06% 和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料，將原料加入到熔煉爐中，在720°C 760°C的溫度下熔煉3 4小時，得到鋁合金熔液；ニ、將步驟一制得的鋁合金熔液在溫度為725°C 750°C，鑄造速度為90mm/min 95mm/min，冷卻水強度為0.0lMPa 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、將步驟ニ制得的鑄棒切斷，切斷后每段鑄棒長度為450mm 500mm ;四、將切斷后的鑄棒車去表面的氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、在退火溫度為460°C 475°C的條件下將鋁合金鑄錠退火處理32小時，得到退火后的鋁合金鑄錠；六、再將退火后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375°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六加熱后的鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在380°C 420°C的溫度下，擠壓得到￠1 Omm 0>12mm鋁合金線材；八、然后將步驟七得到的鋁合金線材在380°C 425°C下進行中間退火，保溫1.5 3小時；九、將步驟八經(jīng)中間退火后的鋁合金線材在變形率為25% 30%的條件下通過拉伸模具冷拉，得到航空航天用鋁合金鉚釘線材。本實施方式鋁合金鑄錠經(jīng)過擠壓之后采用優(yōu)化的退火和冷拉エ藝，達到了航空航天用產(chǎn)品需要的特殊鉚釘綜合性能需求，得到的鋁合金鉚釘線材實體尺寸和表面質(zhì)量良好，綜合力學(xué)性能得到提高。通過GB/T228《金屬材料室溫拉伸性能試驗方法》試驗測得航空航天用鋁合金鉚釘線材的抗拉強度不小于235N/mm2 ；T73態(tài)絲材的抗拉強度不小于485N/mm2,規(guī)定非比例延伸強度不小于400N/mm2，斷后伸長率不小于10%，抗剪切強度不小于 283N/mm2。
具體實施方式
三:本實施方式與具體實施方式
ニ不同的是步驟ー按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:5.9% 6.5%、Mg:2.0% 2.5%、Cu:2.0% 2.4%、Zr:0.08% 0.13%、Si:く 0.10%、Fe .く 0.12%、Mn:彡 0.05%、Cr:彡 0.04%、Ti .く 0.05% 和余量的 Al 稱取純鋁錠、
純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
二相同。
具體實施方式
四:本實施方式與具體實施方式
ニ或三不同的是步驟ー按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:6.2%、Mg:2.2%、Cu:2.1%、Zr:0.1%、S1:0.05%、Fe:0.08%、Mn:0.05%、Cr:
0.02%、T1:0.03%和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ或三相同。
具體實施方式
五:本實施方式與具體實施方式
ニ至四之一不同的是步驟一在735°C的溫度下熔煉3.5小吋。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至四之一相同。
具體實施方式
六:本實施方式與具體實施方式
ニ至五之一不同的是步驟ニ鋁合金熔液在溫度為730°C，鑄造速度為93mm/min，冷卻水強度為0.02MPa和冷卻水溫度為15°C的條件下鋳造。其它步驟 及參數(shù)與具體實施方式
ニ至五之一相同。
具體實施方式
七:本實施方式與具體實施方式
ニ至六之一不同的是步驟四將切斷后的鑄棒車去表面的氧化皮，得到直徑為162mm的鋁合金鑄錠。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至六之一相同。
具體實施方式
八:本實施方式與具體實施方式
ニ至七之一不同的是步驟五在退火溫度為470°C的條件下將鋁合金鑄錠退火。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至七之一相同。
具體實施方式
九:本實施方式與具體實施方式
ニ至八之一不同的是步驟七鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在400°C的溫度下，擠壓得到の10.5mm鋁合金線材。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至八之一相同。
具體實施方式
十:本實施方式與具體實施方式
ニ至九之一不同的是步驟八鋁合金線材在400°C下進行中間退火，保溫2小時。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至九之一相同。
具體實施方式
i^一:本實施方式與具體實施方式
ニ至十之一不同的是步驟九在變形率為28%的條件下通過拉伸模具冷拉。其它步驟及參數(shù)與具體實施方式
ニ至十之一相同。實施例一:本實施例航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法按下列步驟實施:一、按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:6.2%,Mg:2.2%、Cu:2.1%,Zr:0.l%、S1:0.05%,Fe:
0.08%、Mn:0.05%、Cr:0.02%、T1:0.03%和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料，將原料加入到熔煉爐中，在735°C的溫度下熔煉3.5小時，得到鋁合金熔液；ニ、將步驟一制得的鋁合金熔液在溫度為730°C，鑄造速度為93mm/min，冷卻水強度為0.02MPa和冷卻水溫度為15°C的條件下鑄造成直徑為172mm的鑄棒；三、將步驟ニ制得的鑄棒切斷，切斷后每段鑄棒長度為475mm ;四、將切斷后的鑄棒車去表面的氧化皮，得到直徑為162mm的鋁合金鑄錠；五、在470°C的溫度下將鋁合金鑄錠退火處理32小時，得到退火后的鋁合金鑄錠；六、再將退火后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)步驟六加熱后的鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在400°C的溫度下，擠壓得到の10.5mm鋁合金線材；八、然后將步驟七得到的鋁合金線材在400°C下進行中間退火，保溫2小時；九、將步驟八經(jīng)中間退火后的鋁合金線材在變形率為28%的條件下通過拉伸模具冷拉，得到航空航天用鋁合金鉚釘線材。本實施例制備的航空航天用鋁合金鉚釘線材實體尺寸和表面質(zhì)量良好，エ業(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方法》試驗測得抗拉強度為346N/mm2 ；T73態(tài)絲材的抗拉強度為502N/mm2、規(guī)定非比例延伸強度為441N/_2、斷后伸長率為15.6%。通過GB/T3250《鋁及鋁合金鉚釘線與鉚釘剪切試驗方法及鉚釘線鉚接試驗方法》試驗測得T73 態(tài)絲材的抗剪切強度為508N/mm2。
權(quán)利要求
1.ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材，其特征在于航空航天用鋁合金鉚釘線材中的元素質(zhì)量百分比為 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、S1:彡 0.12%、Fe .く 0.15%、Mn .く 0.1%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.06% 和余量的 Al。
2.如權(quán)利要求1所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法按下列步驟實現(xiàn): 一、按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:5.7% 6.7%、Mg:1.9% 2.6%、Cu:2.0% 2.6%、Zr:0.08% 0.15%、Si: ^ 0.12%、Fe: ^ 0.15%、Mn: ^ 0.1%、Cr: ^ 0.04%、Ti: ^ 0.06% 和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料，將原料加入到熔煉爐中，在720°C 760°C的溫度下熔煉3 4小時，得到鋁合金熔液；ニ、將步驟一制得的鋁合金熔液在溫度為725°C 750°C，鑄造速度為90mm/min 95mm/min，冷卻水強度為0.0lMPa 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、將步驟ニ制得的鑄棒切斷，切斷后每段鑄棒長度為450mm 500mm ;四、將切斷后的鑄棒車去表面的氧化皮，得到直徑為160 164mm的鋁合金鑄錠；五、在退火溫度為460°C 475°C的條件下將鋁合金鑄錠退火處理32小時，得到退火后的鋁合金鑄錠；六、再將退火后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375°C 420°C ;七、將經(jīng)步驟六加熱后的鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在380°C 420°C的溫度下，擠壓得到￠1 Omm 0>12臟鋁合金線材；八、然后將步驟七得到的鋁合金線材在380°C 425°C下進行中間退火，保溫1.5 3小時；九、將步驟八經(jīng)中間退火后的鋁合金線材在變形率為25% 30%的條件下通過拉伸模具冷拉，得到航空航天用鋁合金鉚釘線材。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟ー按元素的質(zhì)量百分比為Zn:5.9% 6.5%、Mg:2.0% 2.5%、Cu:2.0% 2.4%、Zr:0.08% 0.13%、Si .く 0.10%、Fe .く 0.12%、Mn .く 0.05%、Cr .く 0.04%、Ti .く 0.05% 和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟ー按元素的質(zhì)量百分比為 Zn:6.2%、Mg:2.2%、Cu:2.1%、Zr:0.1%、S1:0.05%、Fe:0.08%、Mn:0.05%、Cr:0.02%、T1:0.03%和余量的Al稱取純鋁錠、純銅錠、純鎂錠、純鋅錠、鋁鋯合金錠、鋁鈦合金錠和鋁鈦硼晶粒細化劑作為原料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟ー在735°C的溫度下熔煉3.5小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟ニ鋁合金熔液在溫度為730°C，鑄造速度為93mm/min，冷卻水強度為0.02MPa和冷卻水溫度為15°C的條件下鋳造。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟五在退火溫度為470°C的條件下將鋁合金鑄錠退火。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟七鋁合金鑄錠放入鋁合金線材模具中在400°C的溫度下，擠壓得到の10.5mm鋁合金線材。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一項所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟八鋁合金線材在400°C下進行中間退火，保溫2小吋。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8任一項所述的ー種航空航天用鋁合金鉚釘線材的制造方法，其特征在于步驟九在變形率為28%的條件下通過拉伸模具冷拉。
全文摘要
一種航空航天用鋁合金鉚釘線材及其制造方法，它涉及一種鋁合金鉚釘線材及其制造方法，本發(fā)明解決現(xiàn)有鉚釘線材抗拉強度，規(guī)定非比例延伸強度，斷后延伸率和抗剪切強度較低的問題。線材中含有Zn、Mg、Cu、Zr、Si、Fe、Mn、Cr、Ti和余量Al元素；方法一、高溫熔煉；二、鑄造合金鑄棒；三、鑄棒定尺切斷；四、鑄棒車去氧化皮；五、鋁合金鑄錠退火；六、鑄錠加熱；七、擠壓成鋁合金線材；八、線材中間退火；九、冷拉變形。得到的鉚釘線材抗拉強度不小于235N/mm2，規(guī)定非比例延伸強度不小于400N/mm2，斷后伸長率不小于10%，抗剪切強度不小于283N/mm2。主要應(yīng)用于航空航天用鋁合金鉚釘?shù)募庸ぶ圃臁?br> 文檔編號C22C21/10GK103114229SQ20131005542
公開日2013年5月22日 申請日期2013年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月21日
發(fā)明者叢福官, 劉顯東, 王鳳春, 韓穎, 劉洪雷 申請人:東北輕合金有限責任公司