一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺的制作方法
【专利摘要】本申请属于合金领域，尤其涉及一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺。本申请提供的铸造工艺包括以下步骤：a)、铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混，得到铝合金熔体；所述铝合金熔体包括：2.0～2.6wt％的Cu、1.9～2.6wt％的Mg、5.7～6.7wt％的Zn、0.08～0.16wt％的Zr和余量的Al；b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭；所述铸造的温度为750～775℃；所述铸造的速度为11～45mm/min。本申请通过在铸造过程中优化铸造条件，提高了铝合金铸锭的探伤合格率。实验结果表明，采用本发明提供的铸造工艺制得的Al-Zn系铝合金铸锭的探伤合格率高于90％。
【专利说明】一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金领域，尤其涉及一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺。
【背景技术】
[0002] 当今世界科学发展的三大方向：信息、材料、能源，已经成为衡量一个国家科技实 力的标准之一。而其中的材料科学，更是成为引领各个学科发展的关键所在。传统经典材料 性能的改进与发展和复合新材料的研制已经成为两个主要的研究方向。进入21世纪以后， 材料科学正朝着高强度、高韧性、高耐热性等的优良综合性能的方向发展，发展速度十分迅 猛。作为现代工业的重要材料之一的铝及其合金，历来是人们关注的重点。由于铝合金具 有强度高、密度小、耐腐蚀、易加工、资源丰富等其他金属材料无法比拟的综合优点，使其在 关系到民计民生的各个行业，如航空航天、交通运输、电力电子、建筑包装等领域中得到广 泛应用。
[0003] Al-Zn系铝合金是现有航天航空工业中主要的结构材料，目前，世界上各国军民用 机上70?80%的结构材料比例已被铝合金占据，而其中大部分为Al-Zn系铝合金。近些年 来，随着现代航天航空和交通运输事业的迅速发展，对提高Al-Zn系铝合金产能的要求日 趋迫切，但现有铸造工艺制备的Al-Zn系铝合金铸锭的探伤合格率较低，严重阻碍了 Al-Zn 系错合金广能的提商。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺，本发明 提供的铸造工艺可以提高铝合金铸锭的探伤合格率。
[0005] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺，包括以下步骤：
[0006] a)、铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混，得到铝合金熔体；
[0007] 所述铝合金熔体包括：2. 0?2. 6wt%的Cu、l. 9?2. 6wt%的Mg、5. 7?6. 7wt% 的Zn、0.08?0? 16wt%的Zr和余量的Al ;
[0008] b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭；
[0009] 所述铸造的温度为750?775°C ;所述铸造的速度为11?45mm/min。
[0010] 优选的，所述铸造过程中的冷却水压力为〇? 02?0? 12MPa。
[0011] 优选的,所述铸造过程中的冷却水流量为40?180m3/h。
[0012] 优选的，所述铸造的方式为同水平铸造。
[0013] 优选的，步骤b)中，所述铝合金熔体进行铸造之前，先对铸造的设备进行预热。
[0014] 优选的，所述铸造的设备为结晶器。
[0015] 优选的，所述错合金烙体包括2. 15?2. 6wt %的Cu。
[0016] 优选的，所述铝合金熔体包括2. 2?2. 6wt %的Mg。
[0017] 优选的，所述错合金烙体包括5. 9?6. 7wt%的Zn。
[0018] 优选的，所述错合金烙体包括0? 11?0? 16wt%的Zr。
[0019] 与现有技术相比，本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺。本发明提 供的铸造工艺包括以下步骤：a)、铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混，得到铝合金熔体； 所述铝合金熔体包括：2. 0?2. 6wt%的Cu、l. 9?2. 6wt%的Mg、5. 7?6. 7wt%的Zn、 0. 08?0. 16wt %的Zr和余量的Al ;b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸 锭；所述铸造的温度为750?775°C ;所述铸造的速度为11?45mm/min。本发明通过在铸 造过程中优化铸造条件，提高了铝合金铸锭的探伤合格率。实验结果表明，采用本发明提供 的铸造工艺制得的Al-Zn系铝合金铸锭的探伤合格率高于90%。
【具体实施方式】
[0020] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0021] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺，包括以下步骤：
[0022] a)、铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混，得到铝合金熔体；
[0023] 所述铝合金熔体包括：2. 0?2. 6wt%的Cu、l. 9?2. 6wt%的Mg、5. 7?6. 7wt% 的Zn、0.08?0? 16wt%的Zr和余量的Al ;
[0024] b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭；
[0025] 所述铸造的温度为750?775°C ;所述铸造的速度为11?45mm/min。
[0026] 在本发明提供的铸造工艺中，首先将铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混。其 中，所述铜源优选为Al-Cu中间合金，所述Al-Cu中间合金中Cu的含量优选为30?40wt %; 所述锆源优选为Al-Zr中间合金，所述Al-Zr中间合金中Zr的含量优选为4?IOwt % ;所 述镁源优选为镁；所述锌源优选为锌；所述铝源优选为铝和含铝的中间合金。所述铝合金 熔体包括 2. 0 ?2. 6wt % 的 Cu、L 9 ?2. 6wt % 的 Mg、5. 7 ?6. 7wt % 的 Zn、0. 08 ?0? 16wt % 的Zr和余量的Al，优选包括2. 15?2. 6wt %的Cu、2. 2?2. 6wt %的Mg、5. 9?6. 7wt %的 Zn、0. 11 ?0? 16wt% 的 Zr 和余量的 Al,更优选包括 2. 15wt% 的 Cu、2. 2wt% 的 Mg、5. 9wt% 的Zn、0. llwt%的Zr和余量的A1。本发明对所述熔融共混的温度没有特别限定，可以使上 述金属源熔融即可，优选为730?780°C。待铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混均匀后， 得到铝合金熔体。
[0027] 得到铝合金熔体后，对所述熔体进行铸造。本发明对所述铸造的方式没有特别限 定，优选为同水平铸造。所述铸造的温度优选为750?775°C。所述铸造的速度优选为11? 45mm/min。所述铸造过程中的冷却水压力优选为0. 02?0. 12MPa。所述铸造过程中的冷却 水流量优选为40?180m3/h。铝合金熔体完成铸造后，得到Al-Zn系铝合金铸锭。
[0028] 在本发明提供的铸造工艺中，优选在铸造不同直径尺寸的铸锭时，选择不同的铸 造条件。
[0029] 在本发明提供的一个实施例中，铸造直径为270mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为40?45mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷却 水流量为40?130m3/h。
[0030] 在本发明提供的另一个实施例中，铸造直径为290mm的实心圆铸锭，此时的铸造 温度为750?770°C，铸造速度为40?45mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷 却水流量为40?130m3/h。
[0031] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为310mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为35?40mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷却 水流量为40?130m3/h。
[0032] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为360mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为30?35mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷却 水流量为40?130m3/h。
[0033] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为405mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为27?30mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷却 水流量为40?130m3/h。
[0034] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为482mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为24?27mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造冷却 水流量为60?160m3/h。
[0035] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为550mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为19?22mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造冷却 水流量为60?180m3/h。
[0036] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为630mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为760?775°C，铸造速度为17?19mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造冷却 水流量为60?180m3/h。
[0037] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为750mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为760?775°C，铸造速度为13?17mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造冷却 水流量为40?140m3/h。
[0038] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为775mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为760?775°C，铸造速度为13?17mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造冷却 水流量为40?140m3/h。
[0039] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为800?900mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为760?775°C，铸造速度为11?13mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造 冷却水流量为40?140m3/h。
[0040] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为270?550mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为750?770°C，铸造速度为19?45mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造 冷却水流量为40?180m3/h。
[0041] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为630?900mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为760?775°C，铸造速度为11?19mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造 冷却水流量为40?180m3/h。
[0042] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为270?405mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为750?770°C，铸造速度为27?45mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造 冷却水流量为40?130m3/h。
[0043] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为482?900mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为750?775°C，铸造速度为11?27mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造 冷却水流量为40?180m3/h。
[0044] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为550?630mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为750?775°C，铸造速度为17?22mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造 冷却水流量为60?180m3/h。
[0045] 在本发明提供的其他实施例中，铸造直径为750?900mm的实心圆铸锭，此时的铸 造温度为760?775°C，铸造速度为11?17mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 08mPa，铸造 冷却水流量为40?140m3/h。
[0046] 在本发明中，所述铝合金熔体在进行铸造之前，优选先对铸造的设备进行预热。所 述预热的温度优选与所述铝合金熔体的铸造温度一致。在本发明中，在铝合金熔体进行铸 造之前，先对铸造的设备进行预热可以使铸造设备在铸造之前就处于高温状态，从而减少 铝合金铸造的温降损失，降低铝合金铸锭的氧化膜缺陷。在本发明提供的一个实施例中，采 用结晶器对铝合金熔体进行铸造，在进行铸造之前，对结晶器中的流槽、流盘和分配漏斗进 行烘烤。
[0047] 在本发明中，通过在铸造过程中优化铸造条件，提高了铝合金铸锭的探伤合格率。 实验结果表明，采用本发明提供的铸造工艺制得的Al-Zn系铝合金铸锭的探伤合格率高于 90%。
[0048] 为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。
[0049] 实施例1
[0050] 按表1的成分百分比将Al-40wt% Cu中间合金、Al-4wt% Zr中间合金、纯锌、纯 镁和纯铝加入炉内，在760°C下熔融共混，得到铝合金熔体。对铝合金熔体进行铸造，设置铸 造温度为750?770°C，铸造速度为40?45mm/min，冷却水压力为0. 02?0. 12MPa，冷却水 流量为40?130m3/h。铸造结束后，得到直径为270mm的铝合金实心圆铸锭。
[0051] 表1实施例1中铝合金铸锭组分质量百分比 [00521
【权利要求】
1. 一种Al-Zn系铝合金铸锭的铸造工艺，包括以下步骤： a) 、铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混，得到铝合金熔体； 所述铝合金熔体包括：2. 0?2. 6wt%的Cu、l. 9?2. 6wt%的Mg、5. 7?6. 7wt%的Zn、 0? 08?0? 16wt %的Zr和余量的A1 ; b) 、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭； 所述铸造的温度为750?775°C ;所述铸造的速度为11?45mm/min。
2. 根据权利要求1所述铸造工艺，其特征在于，所述铸造过程中的冷却水压力为 0. 02 ?0. 12MPa。
3. 根据权利要求1所述铸造工艺，其特征在于，所述铸造过程中的冷却水流量为40? 180m3/h。
4. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述铸造的方式为同水平铸造。
5. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，步骤b)中，所述铝合金熔体进行铸造 之前，先对铸造的设备进行预热。
6. 根据权利要求5所述的铸造工艺，其特征在于，所述铸造的设备为结晶器。
7. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金熔体包括2. 15? 2. 6wt% 的 Cu。
8. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金熔体包括2. 2?2. 6wt % 的Mg。
9. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金熔体包括5. 9?6. 7wt % 的Zn。
10. 根据权利要求1所述的铸造工艺，其特征在于，所述铝合金熔体包括〇. 11? 0? 16wt% 的 Zr。
【文档编号】B22D7/00GK104451295SQ201410768832
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月12日 优先权日:2014年12月12日
【发明者】罗亦中 申请人:西南铝业（集团）有限责任公司