本發明涉及鋁合金板材生產領域，具體而言，涉及一種航空用鋁合金板材及其生產方法。

背景技術：

7150鋁合金的綜合性能較好，適于用來生產大規格厚板和鍛件。隨著飛機的大型化和結構件的整體化越加苛求各向異性小、性能均勻性高的材料。目前，制造大型運輸機和客機的機翼壁板需要長度達20m以上的7150-T7751合金板材，但是國產板材的性能不均勻。大飛機主要結構件尚需進口。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種航空用鋁合金板材的生產方法，通過工藝的改進以生產出高強度、耐久性和損傷容限強的航空用鋁合金板材。

本發明的另一目的在于提供一種由上述航空用鋁合金板材的生產方法加工而得的航空用鋁合金板材，其強度高、耐久性和損傷容限強，綜合性能佳。

本發明的實施例是這樣實現的：

一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造熔體形成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸；

其中，雙級均勻化處理鋁合金鑄錠包括：將鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，空冷；

鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。

一種航空用鋁合金板材，其是利用上述航空用鋁合金板材的生產方法加工而得。

本發明實施例的航空用鋁合金板材及其生產方法的有益效果是：本發明實施例中采用雙級均勻化處理以及雙級固溶處理的聯合處理方式，可使合金產品充分固溶，并且合金中第二相粒子充分溶解，難溶或不溶粒子隨變形流線分布，形成過飽合固溶體，使合金的斷裂韌性增加。由該生產方法加工制得的航空用鋁合金板材的強度高，綜合性能更均勻、更強。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例2提供的航空用鋁合金板材經三級時效后在分辨率為500nm的條件下的組織結構示意圖；

圖2為本發明實施例2提供的航空用鋁合金板材經三級時效后在分辨率為200nm的條件下的組織結構示意圖；

圖3為本發明對比例中T6態經過120℃/24h時效處理后在分辨率為0.5um的條件下的TEM觀察結果；

圖4為本發明對比例中T6態經過120℃/24h時效處理后在分辨率為0.2um的條件下的TEM觀察結果；

圖5為本發明對比例中RRA態經過190℃/20min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；

圖6為本發明對比例中RRA態經過190℃/40min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；

圖7為本發明對比例中RRA態經過190℃/60min時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果；

圖8為本發明對比例中RRA態經過190℃/60min時效處理后在分辨率為100nm的條件下的TEM觀察結果；

圖9為本發明對比例中T73態經過110℃/8h+177℃/8h時效處理后在分辨率為50nm的條件下的TEM觀察結果。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發明的實施方案進行詳細描述，但是本領域技術人員將會理解，下列實施例僅用于說明本發明，而不應視為限制本發明的范圍。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。

一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括：將鋁合金原料熔煉成熔體，鑄造熔體形成鋁合金鑄錠，鋁合金鑄錠經過雙級均勻化處理、熱軋處理、雙級固溶處理后進行拉伸。

具體地，步驟S1、熔煉包括：

按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，在720℃～760℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料50％～60％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。

其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25～35％，廢鋁料40～50％，電解液15～35％。

固體鋁料是成分為Al的固體，具體為鋁錠，廢鋁料為相同的合金成分的角邊料，例如：重熔用鋁錠、鑄錠鋸切頭尾料、熱軋板材切頭尾料中的一種或多種。

需要說明的是，術語“滲透加入”表示將Zn錠加入至熔體中，Zn錠不沉于爐底，也不浮于表面，即為滲透加入。

在鑄造步驟之前還包括：步驟S2——多級凈化處理：

在對熔體進行多級凈化處理時，先進行S201：混合氣精煉。

將熔體轉移到保溫爐，進行爐側Ar和Cl₂混合氣精煉，成分合格及鑄造準備充分后，熔體靜置適當時間。

通過向鋁合金液內吹入既不溶于鋁合金液又不與氫氣發生反應的惰性氣體，獲得無氫氣泡。由于這些小氣泡在上浮過程中，一方面會吸附Al₂O₃等夾雜物，另一方面還會夾住氮氣或者氬氣氣泡和合金液接觸面間的壓力差，將溶于合金液中的氫吸入氣泡內。當吸附了夾雜物和/或氫的氣泡上浮到液面被排除后，可以達到去氣和除渣的目的。

本實施例中采用Ar和Cl₂混合氣進行精煉，其中，活性氣體氯氣不溶于鋁合金液，但能和鋁及溶于鋁合金液中的氫發生強烈的化學反應，生成不溶于鋁合金液的HCl和AlCl₃氣體。由于反應生成的這些氣體和未參加反應的Cl₂這都能起吸附氫氣和氧化夾雜物的作用，所以其精煉效果比使用單一氣體氬氣或者氬氣要好得多。一般在通氯氣進行簡練處理時，鋁合金液的溫度一般控制在690～720℃，但通氯氣時間則依不同的合金系而有所不同。雖然通氯氣精煉的效果較好，但整套設備比較復雜，并且氯氣有毒性，對人體有害和對設備、環境有腐蝕作用，因此本實施例中，將Cl₂和Ar混合使用，與通氯氣精煉相比，通混合氣體精煉的精煉時間節省一半，并且由于使用了氬氣，減輕了氯氣對人體及設備的腐蝕作用，從而使工作條件也得到較大改善。

混合氣精煉結束后，再進行S202：除氣除雜。

除氣除雜：在熔體溫度700℃～730℃條件下，將熔體經SNIF除氣設備進行熔體除氣；然后將30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分別加熱至600～750℃，使熔體依次經過30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾。

本實施例提供的熔體先經過Ar和Cl₂混合氣進行精煉，能夠去除熔體內的氣體和雜質，進一步再利用SNIF除氣設備進行熔體除氣，以及30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾，使得熔體的含氣量和含雜量進一步降低，同時泡沫陶瓷板加熱后，能夠有效防止泡沫陶瓷板堵塞，又有效去除熔體夾雜物。此外，根據渣氣伴生的原理，在除去夾雜物的同時，熔體中的氫也會進一步下降。通過兩次除雜除氣，極大地降低了熔體內的含氣和含雜量，為鑄造表面潔凈細膩、色澤均一的鋁合金鑄錠奠定了基礎。

在除氣除雜之后，多級凈化處理還包括S203：晶粒細化。

往熔體中加入變質劑，熔體與變質劑的質量比為100：0.01～0.03。加入變質劑能夠改善結晶過程，優選利用Al5Ti1B晶粒細化絲作為變質劑。

熔體凈化采用多級聯合熔體凈化技術，使鑄錠冶金質量達到高純化的水平，使鑄錠冶金質量滿足：晶粒度1級；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜50K/kg。產品的成形性能及力學性能更優異。經過在線處理后的熔體氫氣含量少、雜質含量減少，同時使鋁合金鑄錠更均勻、細小。當然，在其他實施例中，也可采用現有技術中的凈化工藝對熔體進行凈化。

步驟S3、鑄造：將熔體澆注成鋁合金鑄錠(480×1560×Lmm)。

步驟S4、雙級均勻化處理：將鋁合金鑄錠以10～40℃/h的升溫速度，升溫至460～470℃，保溫20～25h，繼續升溫至475～480℃，保溫6～8h，出爐空冷。

本實施例中，均勻化處理不同于現有技術中的均勻化處理，本實施例中采用雙級均勻化處理，也即是經過一次升溫保溫操作，再經過一次繼續升溫保溫操作，在不同高溫條件下保溫一定時間，有利于提高鑄錠的均勻程度，有利于提高鑄錠的塑性、降低變形抗力，有利于鑄錠的加工制品或鑄件的最終使用性能。例如：提高耐蝕性，防止層狀組織，減弱材料各項異性、提高組織穩定性，防止蠕變導致材料形狀大小改變等。雙級均勻化處理能夠使合金中的第二相粒子充分溶解，難溶或不溶粒子隨變形流線分布，形成過飽合固溶體，使合金的斷裂韌性增加。

在熱軋處理步驟之前還包括：步驟S5、銑面：

將鋁合金鑄錠的膨脹端和澆口端鋸切掉，將鑄錠上下表面及兩側面進行銑面；銑面能夠使鋁合金鑄錠的表面更光滑，進而提升鋁合金鑄錠的質量。

步驟S6、熱軋處理：將鋁合金鑄錠加熱至400～450℃，保溫1～3h，然后熱軋至厚度12-150mm鋁合金厚板，終軋溫度為320℃。

本實施例中，熱軋處理是在(1+5)式熱連軋生產線上進行的，其中，“(1+5)式熱連軋”表示，將鋁合金鑄錠置于1臺4100mm的熱軋機和5臺3000mm的熱軋機聯合軋制。

步驟S7、雙級固溶處理：將熱軋后的鋁合金鑄錠于460～470℃下，保溫0.5～3h，繼續升溫至475～478℃，保溫0.5～2h，立即進行水冷。

熱軋后的鋁合金鑄錠即為鋁合金厚板，通過鋁合金厚板逐步升溫固溶處理可使最終固溶溫度超過多相共晶溫度而不產生過燒組織，從而提高殘余可溶結晶的固溶程度和合金力學性能。通過加熱保溫，使可溶相溶解，然后急冷，使大量強化相固溶在α固溶體內，獲得過飽和固溶體，為提高合金的硬度、強度及抗蝕性作準備。

合金固溶處理過程中合金的組織控制非常重要，隨著固溶溫度的升高和固溶時間的延長，析出相溶解程度增大，但同時合金的晶粒長大，再結晶程度提高，又會導致合金的綜合性能下降。7150合金是重要的航空結構材料，本實施例通過改變固溶處理工藝，系統地研究固溶處理工藝對7150合金的顯微組織和力學性能的影響，旨在為制定7150合金新型固溶時效熱處理提供試驗依據。

步驟S8、拉伸：將雙級固溶處理后的鋁合金厚板在80MN鉗式拉伸機上進行1.8～2.1％的預變形。

在拉伸步驟之后，還包括步驟S9、三級時效

第一級時效：升溫至121℃，保溫23～25h，

第二級時效：繼續升溫至180～190℃，保溫20min～1.5h；以及

第三級時效：接著于121℃，保溫23～25h。

具體地，將普通時效爐的空間用上下擋板控制到指定高度(高度視板厚而定)。將拉伸后的鋁合金厚板加入時效爐，按：121℃/23～25h+180～190℃/20min～1.5h+121℃/23～25h的時效制度實施。其中，第一級時效后繼續升溫進行第二級時效，而第二級時效后，不可降溫至121℃，進行第三級時效。可以在第二級時效后，快速降溫至室溫，接著再升溫至121℃，進行第三級時效。本實施例中，優選第一級時效完從121℃直接升溫到180～190℃，升溫速度1～5℃/min。第二級時效后快速冷卻到室溫，冷卻速度10～20℃/min。再進行第三級時效。

需要說明的是，本發明實施例中采用較快的升溫速率(1～5℃/min)進行升溫，能保證第一級時效到第二級時效的回歸時效，將第1級時效析出的晶內粒子回溶到固溶體內，晶界的粒子進行粗化，不連續析出，從而提高了合金抗腐蝕性。同時以較快的冷卻速率(10～20℃/min)進行降溫，避免時間過長導致分解的過飽和固溶體重新組合，進一步提升合金的綜合性能。

上述航空用鋁合金板材的生產方法，通過多級凈化處理對熔體進行凈化(即混合氣精煉、除氣除雜以及晶粒細化)，使熔體中的氣體、夾渣排出，得到較純潔熔體，使鑄錠冶金質量滿足：晶粒度1級；[H]≤0.1ml/100gAl；Na＜2PPm；Ca＜4PPm；渣＜25K/kg。使鑄錠冶金質量達到高純化的水平，產品的成形性能及力學性能更優異。

同時，本發明實施例中采用雙級均勻化處理以及雙級固溶處理的聯合處理方式，可使合金產品充分固溶，并且合金中第二相粒子充分溶解，難溶或不溶粒子隨變形流線分布，形成過飽合固溶體，使合金的斷裂韌性增加。并且，雙級均勻化處理的溫度與雙級固溶處理的溫度相同，使合金的綜合性能更均勻。

此外，采用三級時效爐，非普通爐實現。三級時效爐是在普通時效爐的基礎上，減少物理時效空間，增大二級時效升溫強度和冷卻強度(升溫速率1～5℃/min；冷卻速度10～20℃/min)，取代進口，具有廣闊的市場前景和顯著的經濟效益。

下面將結合具體實施例進一步說明。

實施例1

本實施例提供了一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括以下步驟：

熔煉：按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料25％，廢鋁料40％，電解液35％。在720℃℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料50％％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。

鑄造：將熔體澆注成鋁合金鑄錠(480×1560×8650mm)。

雙級均勻化處理：將鋁合金鑄錠以30℃/h的升溫速度，升溫至460℃，保溫25h，繼續升溫至475℃，保溫8h，出爐空冷。

銑面：將鋁合金鑄錠的膨脹端和澆口端鋸切掉，將鑄錠上下表面及兩側面進行銑面；銑面能夠使鋁合金鑄錠的表面更光滑，進而提升鋁合金鑄錠的質量。

熱軋處理：將鋁合金鑄錠加熱至400℃，保溫3h，然后熱軋至厚度12mm鋁合金厚板，終軋溫度為320℃。

雙級固溶處理：將熱軋后的鋁合金鑄錠于460℃下，保溫3h，繼續升溫至475℃，保溫2h，立即進行水冷。

拉伸：將雙級固溶處理后的鋁合金厚板在80MN鉗式拉伸機上進行1.8％的預變形。

實施例2

本實施例提供了一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括以下步驟：

熔煉：按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料35％，廢鋁料50％，電解液15％。在760℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料60％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。

鑄造：將熔體澆注成鋁合金鑄錠(480×1560×8650mm)。

雙級均勻化處理：將鋁合金鑄錠以38℃/h的升溫速度，升溫至470℃，保溫20h，繼續升溫至480℃，保溫6h，出爐空冷。

銑面：將鋁合金鑄錠的膨脹端和澆口端鋸切掉，將鑄錠上下表面及兩側面進行銑面；銑面能夠使鋁合金鑄錠的表面更光滑，進而提升鋁合金鑄錠的質量。

熱軋處理：將鋁合金鑄錠加熱至450℃，保溫1h，然后熱軋至厚度150mm鋁合金厚板，終軋溫度為320℃。

雙級固溶處理：將熱軋后的鋁合金鑄錠于470℃下，保溫0.5h，繼續升溫至478℃，保溫0.5h，立即進行水冷。

拉伸：將雙級固溶處理后的鋁合金厚板在80MN鉗式拉伸機上進行2.1％的預變形。

三級時效：升溫至121℃，保溫23h，以1℃/min的升溫速度繼續升溫至180℃，保溫1.5h；然后以10℃/min的冷卻速度快速降溫至室溫，接著再升溫至121℃，保溫23h，即得本實施例中提供的航空用鋁合金板材，對本實施例中的航空用鋁合金板材進行檢測，其組織結構可參見圖1和圖2。從圖1可以看出：T6態(峰值)合金晶內由均勻、細小彌散形的強化相組成，電子衍射分析表明強化相為η′相和GP區混合物，所以合金的強度很高。此外，還可觀察到大量彌散的Al3Zr粒子，起到細化組織的作用，對合金的強度高亦有貢獻。大部分晶界上的析出相沿晶界連續分布，晶界無沉淀析出帶(PFZ)不明顯。所以，合金的抗腐蝕性能低。

實施例3

本實施例提供了一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括以下步驟：

熔煉：按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料30％，廢鋁料45％，電解液25％。在740℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料55％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。

多級凈化處理：將熔體轉移到保溫爐，進行爐側Ar和Cl₂混合氣精煉，將熔體經SNIF除氣設備進行熔體除氣；然后將30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分別加熱至600℃，使熔體依次經過30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾。除氣除雜之后，在往熔體中加入變質劑，熔體與變質劑的質量比為100：0.01進行晶粒細化處理，處理完成后。

鑄造：將熔體澆注成鋁合金鑄錠(480×1560×8650mm)。

雙級均勻化處理：將鋁合金鑄錠以10℃/h的升溫速度，升溫至465℃，保溫22h，繼續升溫至478℃，保溫7h，出爐空冷。

銑面：將鋁合金鑄錠的膨脹端和澆口端鋸切掉，將鑄錠上下表面及兩側面進行銑面；銑面能夠使鋁合金鑄錠的表面更光滑，進而提升鋁合金鑄錠的質量。

熱軋處理：將鋁合金鑄錠加熱至430℃，保溫2h，然后熱軋至厚度120mm鋁合金厚板，終軋溫度為320℃。

雙級固溶處理：將熱軋后的鋁合金鑄錠于465℃下，保溫2h，繼續升溫至477℃，保溫1h，立即進行水冷。

拉伸：將雙級固溶處理后的鋁合金厚板在80MN鉗式拉伸機上進行2％的預變形。

三級時效：升溫至121℃，保溫24h，以5℃/min的升溫速度繼續升溫至190℃，保溫20min；接著以20℃/min冷卻速度快速降溫至室溫，再次升溫至121℃，保溫25h。得到本實施例中提供的航空用鋁合金板材，對本實施例中的航空用鋁合金板材進行檢測，檢測結果如下：RRA狀態合金晶內組織與T6態的相似，由大量細小、彌散的沉淀強化相組成，電子衍射分析表明強化相主要為η′相和η相，因此，合金的強度很高；而晶界析出相比相應回歸態的更加不連續和粗化，該結構有利于提高合金的抗腐蝕能力。

實施例4

本實施例提供了一種航空用鋁合金板材的生產方法，其包括以下步驟：

熔煉：按照7150鋁合金標準的化學成分以及質量百分比準備原料，其中，鋁合金原料按質量百分數計包括：固體鋁料32％，廢鋁料48％，電解液20％。在750℃的條件下熔煉鋁合金原料，鋁合金原料58％熔化為鋁液時，開啟電磁攪拌，加入Zn錠，滲透加入。當鋁合金原材料全部熔化后，加入其它成分，并進行扒渣、調整成分。

多級凈化處理：將熔體轉移到保溫爐，進行爐側Ar和Cl₂混合氣精煉，將熔體經SNIF除氣設備進行熔體除氣；然后將30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板分別加熱至750℃，使熔體依次經過30PPI和50PPI的泡沫陶瓷板進行熔體過濾。除氣除雜之后，在往熔體中加入變質劑，熔體與變質劑的質量比為100：0.03進行晶粒細化處理，處理完成后。

鑄造：將熔體澆注成鋁合金鑄錠(480×1560×8650mm)。

雙級均勻化處理：將鋁合金鑄錠以20℃/h的升溫速度，升溫至466℃，保溫24h，繼續升溫至479℃，保溫6h，出爐空冷。

銑面：將鋁合金鑄錠的膨脹端和澆口端鋸切掉，將鑄錠上下表面及兩側面進行銑面；銑面能夠使鋁合金鑄錠的表面更光滑，進而提升鋁合金鑄錠的質量。

熱軋處理：將鋁合金鑄錠加熱至443℃，保溫3h，然后熱軋至厚度20mm鋁合金厚板，終軋溫度為320℃。

雙級固溶處理：將熱軋后的鋁合金鑄錠于463℃下，保溫1h，繼續升溫至476℃，保溫1h，立即進行水冷。

拉伸：將雙級固溶處理后的鋁合金厚板在80MN鉗式拉伸機上進行1.9％的預變形。

三級時效：升溫至121℃，保溫24h，以5℃/min的升溫速度繼續升溫至190℃，保溫20-70min；接著以20℃/min冷卻速度快速降溫至室溫，再次升溫至121℃，保溫25h。得到本實施例中提供的航空用鋁合金板材，對本實施例中的航空用鋁合金板材進行檢測，檢測結果如下：RRA狀態合金晶內組織與T6態的相似，由大量細小、彌散的沉淀強化相組成，電子衍射分析表明強化相主要為η′相和η相，因此，合金的強度很高；而晶界析出相比相應回歸態的更加不連續和粗化，該結構有利于提高合金的抗腐蝕能力。

對比例

第一、本實施例的航空用鋁合金板材的性能檢測

對實施例4提供的航空用鋁合金板材、T6狀態下的航空用鋁合金板材以及國家標準指標的航空用鋁合金板材的性能進行檢測，檢測結構參見表1。

表1.不同航空用鋁合金板材的性能檢測對比

從表1結果可以看出，實施例4的強度及延伸率比T6狀態的高，且剝落腐蝕比T6高。

第二、均勻化處理對航空用鋁合金板材的性能影響

在均勻化處理的參數選擇試驗中，對比例1～3中的化學組分含量與實施例4相同，并且生產方法與實施例4大致相同，其區別在于對生產方法中的均勻化處理步驟進行了對比試驗。具體結果請參見表2：

表2.均勻化處理的參數選擇試驗結果

未經均勻化處理的鋁合金鑄錠存在著嚴重的組織偏析，合金經476℃×24h單極均勻化處理后，晶界上的非平衡相有所減少，已形成不連續分布，成分偏析得到改善；延長單級均勻化處理的時間后(476℃×30h)，其晶界效果變化不顯著。在單極均勻化基礎上增加479℃×6h的后期升溫保溫，均勻化效果更好，非平衡相的溶解數量增多，晶界更為平直，且形狀規整，鑄錠強度大，剛性強，消除了鑄錠晶界上的非平衡凝固共晶組織，晶界呈線條狀，經時效處理后，其力學性能較優。

第三、固溶處理對航空用鋁合金板材的性能影響

在固溶處理對航空用鋁合金板材的性能影響的試驗中，對比例4～7中的化學組分含量與實施例4相同，并且生產方法與實施例4大致相同，其區別在于對生產方法中的固溶處理工藝進行了對比試驗。具體結果請參見表3：

表3.固溶處理對航空用鋁合金板材的性能影響對比

在固溶處理過程中，Mg的擴散速度相對Cu的較快，使Al₂CuMg相逐漸想富Cu轉化，合金在480℃固溶處理出現過燒時，合金的抗拉強度、屈服強度沒有明顯降低，但為了保證合金具有優良的綜合性能，合金固溶時應避免出現過燒。

本發明實施例中，選用460～470℃下，保溫0.5～3h，繼續升溫至475～478℃，保溫0.5～2h，立即進行水冷的固溶制度，先在低于475℃的溫度下進行固溶，接著升溫至475～478℃，進行第二次固溶，分為兩次固溶而非在475℃的單一溫度下進行固溶，有利于提升合金的抗拉強度和屈服強度，從而提高合金的綜合性能。

第四、時效處理對航空用鋁合金板材的性能影響

依次列出了3種時效制度的抗拉強度(R_m/MPa)、屈服強度(R_p0.2/MPa)、伸長率(δ/％)、抗拉強度相對于T6態的損失(Rm loss/％)電導率[λ/(MS/m)]和總效時間(t/h)。具體情況請參見表4：

表4.不同時效制度對航空用鋁合金板材的性能影響對比

實施例4的TEM觀察結果請參閱圖5、圖6、圖7和圖8，對比例8的TEM觀察結果請參閱圖3～圖4：對比例9的TEM觀察結果請參閱圖9：RRA狀態合金晶內組織與T6態的相似，由大量細小、彌散的沉淀強化相組成，電子衍射分析表明強化相主要為η′相和η相，因此，合金的強度很高；而晶界析出相比相應回歸態的更加不連續和粗化，該結構有利于提高合金的抗腐蝕能力。在三種時效制度中，單級峰時效的抗拉強度最高，但電導率僅為17.7MS/m。雙級過時效制度，電導率值達到22.0MS/m，但其抗拉強度損失約9％，采用121℃/24h+190℃/20min+121℃/25h的三級過時效處理工藝時，合金的抗拉強度損失約5％，電導率達到了21.8MS/m；在保持其電導率與雙級過時效的電導率在同一水平的情況下，其抗拉強度損失明顯低于雙級過時效處理合金的抗拉強度損失，三級過時效處理的總時效與雙級過時效的相當，有利于合金獲得更好的綜合性能。

第五、時效處理參數對航空用鋁合金板材的性能影響

對比例10-a和對比例10-b采用相同的時效制度，但對比例1-a中，在第二級時效后，采用降溫至121℃的方式進行第三級時效；而對比例10-b中，在第二級時效后，采用快速降溫至室溫，再由室溫升溫至121℃的方式進行第三級時效。依次檢測對比例10-a和對比例10-b的抗拉強度(R_m/MPa)、屈服強度(R_p0.2/MPa)、伸長率(δ/％)、抗拉強度相對于T6態的損失(Rm loss/％)電導率[λ/(MS/m)]和總效時間(t/h)。具體情況請參見表5：

表5.不同時效參數對航空用鋁合金板材的性能影響對比

從上表中可以看出，采取將第二級時效的高溫快速降溫至室溫，接著再升溫至121℃進行第三級時效，其相較于直接降溫至第三級時效所需溫度而言，抗拉強度、屈服強度均有所提升，同時抗拉強度損失降低，采用對比例10-b的時效制度，合金的綜合性能更優。正體現出回歸熱處理的真實意義。

此外，本實施例中，第一級時效升溫至第二級時效采用特定的升溫速率1～5℃/min，進一步地，第二級時效降溫至室溫，采用特定的降溫速率10～20℃/min，實現快速降溫，有利于減少晶內析出相的密度。

第六、凈化工藝的選擇

在凈化工藝的選擇試驗中，對比例11～16中的化學組分含量與實施例4相同，并且生產方法與實施例4大致相同，其區別在于對生產方法中的凈化工藝進行了對比試驗。具體結果請參見表6：

表6.凈化工藝的選擇實驗結果

對鋁合金熔體純凈度的要求，一般是由于品種和用途的不同有一定的差別。通常含氫量要求小于0.2ml/100gAl，但對于特殊要求的航空材料應在0.1ml/100gAl以下。鈉含量應在5ppm以下；非金屬夾雜物不允許有1～5Lm尺寸的顆粒和聚集物，夾雜物含量越低越好。而晶粒度是晶粒大小的量度。通過上表可知，本實施例中結合采用多級凈化工藝，使熔體的含氫量和雜質含量大幅度降低，同時晶粒度滿足1級的要求。

以上所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。