本發明涉及一種航空用鋁合金薄板的制造方法。
背景技術：
超硬鋁合金具有較高的抗拉強度、綜合性能較好等一系列突出優點，是用于航空領域的重要原材料。但是此種鋁合金板材對晶粒度的要求較高，在現有的生產工藝中由于加工率不足、退火制度不合適，使得此種鋁合金的應用受到很大的限制。因此，研究此種合金加工制造工藝是推動鋁合金材料應用的關鍵。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有航空用鋁合金薄板中晶粒粗大的問題，而提供一種航空用高性能鋁合金薄板的制造方法。
本發明航空用高性能鋁合金薄板的制造方法按以下步驟實現：
一、按元素的質量百分數為Fe：0.05％～0.25％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.55％、Mg：2.10％～2.60％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量為Al的配比稱取熔煉原料，將配料裝入電阻反射爐內熔化，在700～750℃的條件下攪拌熔體，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一得到的鋁合金熔液在鑄造溫度為700～730℃、鑄造速度為55mm/min～60mm/min、鑄造冷卻水壓為0.03～0.10MPa、冷卻水溫度為20℃～26℃的條件下按半連續鑄造法制成鋁合金鑄錠；
三、將鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為450℃～460℃，保溫進行均勻化退火處理，得到退火后的鋁合金鑄錠；
四、去除退火后的鋁合金鑄錠的表面氧化皮，然后放入到加熱爐中，定溫620℃加熱4.5～5.5h，得到加熱后的鋁合金鑄錠；
五、將步驟四得到的加熱后的鋁合金鑄錠熱軋成厚度為9.3mm～12.2mm，得到熱軋板半成品；
六、將熱軋板半成品放入退火爐進行中間退火，得到中間退火后的熱軋板；
七、將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制，控制加工率為35％～50％，得到成品板材；
八、將成品板材放入退火爐定溫380℃，當測金屬高點275～285℃時改定溫330℃，測金屬低點315～325℃，保溫1～2h，隨爐冷至140～160℃出爐，得到航空用高性能鋁合金薄板。
本發明所述航空用高性能鋁合金薄板的生產方法，填補了此種合金晶粒度滿足標準要求的制備工藝空白。本發明選擇合理的工藝流程，通過步驟七二重軋制成品時對加工率的控制以及成品退火時對退火制度的控制達到細化晶粒的目的。采用本發明生產得到鋁合金薄板的板面平整、表面光潔度好、組織均一、晶粒細小以及性能穩定，抗拉強度為228MPa～234MPa，延伸率為12.3％～15.3％，晶粒度表面一級、芯部二級，可應用航空用鋁合金板材領域。
具體實施方式
具體實施方式一：本實施方式航空用高性能鋁合金薄板的制造方法按以下步驟實施：
一、按元素的質量百分數為Fe：0.05％～0.25％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.55％、Mg：2.10％～2.60％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量為Al的配比稱取熔煉原料，將配料裝入電阻反射爐內熔化，在700～750℃的條件下攪拌熔體，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一得到的鋁合金熔液在鑄造溫度為700～730℃、鑄造速度為55mm/min～60mm/min、鑄造冷卻水壓為0.03～0.10MPa、冷卻水溫度為20℃～26℃的條件下按半連續鑄造法制成鋁合金鑄錠；
三、將鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為450℃～460℃，保溫進行均勻化退火處理，得到退火后的鋁合金鑄錠；
四、去除退火后的鋁合金鑄錠的表面氧化皮，然后放入到加熱爐中，定溫620℃加熱4.5～5.5h，得到加熱后的鋁合金鑄錠；
五、將步驟四得到的加熱后的鋁合金鑄錠熱軋成厚度為9.3mm～12.2mm，得到熱軋板半成品；
六、將熱軋板半成品放入退火爐進行中間退火，得到中間退火后的熱軋板；
七、將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制，控制加工率為35％～50％，得到成品板材；
八、將成品板材放入退火爐定溫380℃，當測金屬高點275～285℃時改定溫330℃，測金屬低點315～325℃，保溫1～2h，隨爐冷至140～160℃出爐，得到航空用高性能鋁合金薄板。
本實施方式得到的航空用高性能鋁合金薄板中的單個雜質≤0.05％，全部雜質的范圍為≤0.10％，此范圍內的雜質對鋁合金板材的性能沒有影響。
本實施方式步驟七中的加工率是指(厚度)變形量。步驟八對板材成品退火裝爐時，在板材兩端各壓一支電偶，對板材的實時溫度進行檢測，由于裝爐位置、爐溫均勻性等原因，兩支電偶反映的金屬溫度不同，顯示溫度高的作為金屬高點，顯示溫度低的作為金屬低點。
本實施方式通過軋制成品時對加工率控制、成品退火時對退火制度控制達到細化晶粒的目的。其中步驟五中的熱軋半成品厚度(或加工率)以及步驟八中的保溫時間對晶粒細化的影響較大。
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按元素的質量百分數為Fe：0.1％～0.2％、Cu：1.45％～1.70％、Mn：0.25％～0.4％、Mg：2.10％～2.50％、Cr：0.12％～0.20％、Zn：5.50％～6.30％，余量為Al的配比稱取熔煉原料。其它步驟及參數與具體實施方式一相同。
本實施方式的熔煉的原料包含純度99.7％以上的Al錠、Cu板、純Mg、純Zn、Al3Cr中間合金、Al10Mg中間合金和Al6Ti中間合金。
具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式二不同的是步驟一按元素的質量百分數為Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量為Al的配比稱取熔煉原料。其它步驟及參數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一至三之一不同的是步驟二在鑄造溫度為725℃、鑄造速度為55mm/min、鑄造冷卻水壓為0.06MPa、冷卻水溫度為20℃的條件下按半連續鑄造法制成鋁合金鑄錠。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按半連續鑄造法制成尺寸為300mm×1200mm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。
本實施方式中300mm為鑄錠的厚度，1200mm為鑄錠的寬度。
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保溫46～48h進行均勻化退火處理。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五加熱后的鋁合金鑄錠熱軋成厚度為10.0mm～11.5mm。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放入退火爐定溫470℃，加熱6.5h進行中間退火。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七將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制成厚度為5.0～7.0mm。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九不同的是步驟七將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制成厚度為6.0mm。其它步驟及參數與具體實施方式九相同。
具體實施方式十一：本實施方式與具體實施方式一至十之一不同的是步驟八當測金屬高點280℃時改定溫330℃，測金屬低點320℃，保溫1～2h，隨爐冷至150℃出爐。其它步驟及參數與具體實施方式一至十之一相同。
實施例一：本實施例航空用高性能鋁合金薄板的制造方法按以下步驟實施：
一、按元素的質量百分數為Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量為Al的配比稱取熔煉原料，將配料裝入電阻反射爐內熔化，在710℃的條件下攪拌熔體，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一得到的鋁合金熔液在鑄造溫度為710℃、鑄造速度為55mm/min、鑄造冷卻水壓為0.05MPa、冷卻水溫度為20℃的條件下按半連續鑄造法制成300mm×1200mm的鋁合金鑄錠；
三、將鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為455℃，保溫47h進行均勻化退火處理，得到退火后的鋁合金鑄錠；
四、去除退火后的鋁合金鑄錠的表面氧化皮，然后放入到加熱爐中，定溫620℃加熱5h(鋁合金鑄錠的出爐溫度為375℃)，得到加熱后的鋁合金鑄錠；
五、將步驟四得到的加熱后的鋁合金鑄錠熱軋成厚度為12.0mm，得到熱軋板半成品；
六、將熱軋板半成品放入退火爐定溫470℃，加熱6.5h進行中間退火，得到中間退火后的熱軋板；
七、將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制成厚度為6.0mm(加工率50％)，得到成品板材；
八、將成品板材放入退火爐定溫380℃，當測金屬高點280℃時改定溫330℃，測金屬低點320℃，保溫1h，隨爐冷至150℃出爐，得到航空用高性能鋁合金薄板。
本實施例得到的航空用高性能鋁合金薄板的抗拉強度為228～234MPa，延伸率為12.3％～15.3％，晶粒度表面一級、芯部二級。
實施例二：本實施例航空用高性能鋁合金薄板的制造方法按以下步驟實施：
一、按元素的質量百分數為Fe：0.131％、Cu：1.51％、Mn：0.27％、Mg：2.40％、Cr：0.13％、Zn：5.86％，余量為Al的配比稱取熔煉原料，將配料裝入電阻反射爐內熔化，在710℃的條件下攪拌熔體，得到鋁合金熔液；
二、將步驟一得到的鋁合金熔液在鑄造溫度為710℃、鑄造速度為55mm/min、鑄造冷卻水壓為0.05MPa、冷卻水溫度為20℃的條件下按半連續鑄造法制成300mm×1200mm的鋁合金鑄錠；
三、將鋁合金鑄錠放入熱處理爐中加熱至金屬溫度為455℃，保溫47h進行均勻化退火處理，得到退火后的鋁合金鑄錠；
四、去除退火后的鋁合金鑄錠的表面氧化皮，然后放入到加熱爐中，定溫620℃加熱5h(鋁合金鑄錠的出爐溫度為375℃)，得到加熱后的鋁合金鑄錠；
五、將步驟四得到的加熱后的鋁合金鑄錠熱軋成厚度為9.3mm，得到熱軋板半成品；
六、將熱軋板半成品放入退火爐定溫470℃，加熱6.5h進行中間退火，得到中間退火后的熱軋板；
七、將中間退火后的熱軋板采用二重冷軋機軋制成厚度為6.0mm(加工率35％)，得到成品板材；
八、將成品板材放入退火爐定溫380℃，當測金屬高點280℃時改定溫330℃，測金屬低點320℃，保溫1h，隨爐冷至150℃出爐，得到航空用高性能鋁合金薄板。
本實施例得到的航空用高性能鋁合金薄板的抗拉強度為205～218MPa，延伸率為13.7％～16.3％，晶粒度表面一級、芯部三級。