一种航天航空用高韧性铝合金板材的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种航空航天用高韧性铝合金板材的制备方法，属于铝合金材料领域。
【背景技术】
[0002]Al-Zn-Mg-Cu系合金具有强度高，硬度高，加工性能好等特点，广泛应用于航空航天领域，是航空航天工业的主要结构材料之一。随着我国航空航天技术的高速发展，对航空航天用铝合金材料的性能要求越来越高。目前正在不断地努力研发以后总同时降低重量并能提高力学性能和加工性能的航空航天用铝合金材料。现在多采用在铝合金材料中添加低密度的锂元素来降低密度，然而现有的AlLi合金还存在着热稳定性不够，韧度不高等缺点，无法广泛应用于航空航天工业中。
【发明内容】
[0003]本发明为了克服现有技术的不足，提供一种航空航天用高韧性铝合金板材的制备方法，在保证铝合金材料低密度的基础上提高其热稳定性和韧性。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种航空航天用高韧性铝合金板材的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照元素质量百分数满足下列要求:Zn4.8-5.5、Mg 1.6-2.4、Cu 1.2-1.8、Li 0.8-1.4, Mn 0.3-0.7, Si 0.05-0.K Fe 0.15-0.25, Co 0.3-0.5, Ti 0.2-0.3、V0.15-0.25、Zr 0.1-0.2、Bi 0.05-0.15、B 0.04-0.08、Ce 0.03-0.05、Y 0.02-0.03、Er0.01-0.02，余量为铝进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至715-745°C，待炉料全部熔化，搅拌15-25min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为705-725°C，精炼时间为20-30min，精炼完毕后静置15_20min，扒渣后采用半连续铸造的方法进行浇铸，铸造温度为690-710°C ；
(2)将铸造得到的板坯进行均匀化热处理:先以50-70°C/h升温至140-180°C，保温2-3h，再以 60-800C /h 升温至 280-320O，保温 3_4h，再以 70-90°C /h 升温至 420-460。。，保温4-8h，然后以100-120°C /h降温至240-280°C，保温2-3h，再以120_140°C /h升温至510-530O，保温 5-10h ；
(3)将上述均匀化处理后的板坯进行热轧，热轧温度为440-470°C，热轧变形量不小于80% ;将热轧板放入0-3°C冰盐水中降温至50°C以下，然后以80-100°C /h升温至180-220°C，保温 3-4h，再以 70_80°C /h 升温至 350_380°C，保温 4_5h，然后以 40_60°C /h降温至240-280°C，保温2-3h，再以80_100°C /h升温至490_510°C，保温l_2h，再以50-700C /h降温至320-350°C，保温4_8h，水淬冷却至室温；
(4)将上述水淬后的热轧板进行冷轧，冷轧变形量为30-50%,然后将冷轧板以100-150 V /h 升温至 280-340 V，保温 3_5h，再以 60-80 V /h 升温至 420-460 V，保温2-3h，然后以80-100°C /h降温至220-250°C，保温4_6h，再以100-150°C /h升温至485-505°C，保温 l_2h，然后以 60_80°C /h 降温至 350_380°C，保温 3_4h，再以 50_60°C /h 降温至220-260°C，保温5-8h，水淬冷却至室温；
(5)将上述水淬后的冷轧板控制拉伸至永久变形1-5%，然后以60-80°C /h升温至140-160°C，保温5-10h，空冷至室温，再以30-50°C /h升温至80_90°C，保温10_15h，再以40-600C /h升温至170-190°C，保温5_10h，空冷至室温，经精整、检查验收、包装即得成品。
[0005]所述的精炼剂制备方法如下:a.称取以下重量份的原料:氯化钠10-15、氯化钾5_10、碳酸镧4_8、二氟化铺6_12、氟硼酸钠3_6、二氧化钦4_8、氧化钥2_4、天青石10-15、白云石5-10、萤石12-18、凹凸棒土 8-14 ;b.将上述天青石、白云石、萤石、凹凸棒土混合均匀，粉碎过200-300目筛，然后加入适量的水湿法球磨12-24h，110-120°C干燥l_2h，再在780-840°C煅烧20-30min，升温至1220_126(TC继续煅烧l_2h，水淬，湿法球磨，烘干，过200-300目筛，待用；c.将氯化钠和氯化钾混合均匀，加热至810-840°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌20-30min，然后倒入冰水中冷淬，得到破碎的颗粒，湿法球磨，烘干，过200-300目筛即可。
[0006]本发明的有益效果:
本发明通过合理调整成分比例以及热处理工艺，既降低了铝合金的密度，又提高了铝合金的机械强度和保持了优良的的韧性和热稳定性，综合性能优异，有效解决了铝锂合金密度、韧性和热稳定性三者不可兼得的矛盾，同时生产工艺简单，成本低，效率高且易控制，可实现自动化大规模生产，生产出来的铝合金可广泛应用于航空航天工业材料。
【具体实施方式】
[0007]—种航空航天用高韧性铝合金板材的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照元素质量百分数满足下列要求:Zn4.8-5.5、Mg 1.6-2.4、Cu 1.2-1.8、Li 0.8-1.4, Mn 0.3-0.7, Si 0.05-0.K Fe 0.15-0.25, Co 0.3-0.5, Ti 0.2-0.3、V0.15-0.25、Zr 0.1-0.2、Bi 0.05-0.15、B 0.04-0.08、Ce 0.03-0.05、Y 0.02-0.03、Er0.01-0.02，余量为铝进行配料，将炉料投入中频感应炉，加热至725°C，待炉料全部熔化，搅拌20min，扒渣，检测合金成分并调整；然后加入精炼剂进行精炼，精炼温度为710°C，精炼时间为25min，精炼完毕后静置20min，扒渣后采用半连续铸造的方法进行浇铸，铸造温度为 705 0C ；
(2)将铸造得到的板坯进行均匀化热处理:先以60°C/h升温至150°C，保温3h，再以800C /h升温至310°C，保温3h，再以90°C /h升温至450°C，保温6h，然后以110°C /h降温至260°C，保温3h，再以130°C /h升温至520°C，保温8h ；
(3)将上述均匀化处理后的板坯进行热轧，热轧温度为460°C，热轧变形量不小于80%；将热轧板放入2°C冰盐水中降温至50°C以下，然后以90°C/h升温至210°C，保温3h，再以700C /h升温至360°C，保温5h，然后以50°C /h降温至270°C，保温2h，再以9