一种飞机机翼大梁用铝合金型材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种飞机机翼大梁用铝合金型材及其制备方法，属于铝合金材料领域。
【背景技术】
[0002]铝合金材料具有密度小，比强度高，比刚度高，弹性好，抗冲击性能良好、耐腐蚀，高导电，高导热，易表面着色，易加工，可回收再生等优良特性，广泛应用于航空航天工业中。随着飞机向大型、高速、多载方向发展，对机翼大梁铝合金材料的强度和韧性要求更闻。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种强度和韧性优异的飞机机翼大梁用铝合金型材及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种飞机机翼大梁用铝合金型材，由以下重量百分比的元素组成:Si 0.2-0.4、Zn5.8-6.4,Mg 2.4-3.6,Cu 1.5-2.5,Mn 0.5-1.0,Cr 0.3-0.6,Fe 0.15-0.25,Ti 0.05-0.1、Nb 0.1-0.2,Zr 0.05-0.UCd 0.04-0.08,Pb 0.03-0.06,Ta 0.025-0.045、Sc 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02, Lu 0.005-0.015，余量为 Al。
[0005]一种飞机机翼大梁用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤:
(1)按上述元素组成进行配料，将炉料投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度735-755°C，待炉料完全熔化后，调整温度至720-740°C，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼，氮气压力为1.3-1.6kg/mm,精炼剂用量为熔体重量的0.15-0.25%，精炼15_25min，精炼后静置20-30min,除去铝液中的氧化夹杂和氢气，扒渣后开始浇铸；
(2)采用半连续直接水冷铸造方法，控制铸造温度为710-730°C，铸造速度65-75mm/min，冷却水流量为1600-1800 L/min,冷却水压0.1-0.3MPa ；
(3)将上述得到的铸锭以70-90°C/h升温至150-180°C，保温l_2h，再以60_80°C /h升温至320-350 °C,保温3-6h ;然后以80-100 V /h降温至160-190 °C，保温l_2h，再以 100-150 V /h 升温至 410-440 V，保温 4_8h ;然后以 60-80 V /h 降温至 250-280 V，保温2-3h，再以50-70°C /h降温至140-160°C，保温l_2h ;然后以140_180°C /h升温至490-510°C，保温 5-10h，再以 100_150°C /h 降温至 180_220°C，保温 l_2h，空冷至室温；
(4)将上述均匀化处理后的铸锭加热至480-500°C，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为455-475°C，挤压筒预热温度为420-440°C，挤压速率为 15-20m/min，出模温度为 510_530°C ；
(5 )将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至220-260 V，然后放入0-3 V冰盐水中降温至50°C以下，再进行拉伸矫直，拉伸变形量控制在0.4-0.8% ；
(6)将上述拉伸矫直后的铝合金型材锯切成定尺成品后进行人工时效处理:先以40-50 °C /h 升温至 90-100°C，保温 14_18h，再以 50_60°C /h 升温至 190-21 (TC，保温 10_15h，再以45-55 °C /h降温至95-105 °C，保温14_18h，空冷至室温，然后以85-95 °C /h升温至170-190°C，保温12-16h，再以40_50°C /h降温至80_90°C，保温15_20h，空冷至室温，然后以80-90°C /h升温至160-180°C，保温12_16h，空冷至室温。
[0006]所述精炼剂的制备方法如下:a.称取以下重量份的原料:氯化钠10-15、氯化钾5-10、木炭粉2-4、废玻璃粉3-6、氟硅酸钠4-8、氟化钙3_5、氟铝酸钠2_4、硅灰石5_10、铝矾土 8-12、电石渣4-6 ；b.将上述硅灰石、铝矾土、电石渣混合均匀，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740_780°C煅烧25_35min，升温至1180-1220°C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815-835°C，待其全部熔融后，加入其余原料以及步骤b制得的粉末，搅拌均匀，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。
[0007]本发明的有益效果:
本发明铝合金型材强度极限和屈服强度高，承受载荷大，韧性好，其抗拉强度彡580MPa，屈服强度彡450MPa，伸长率彡10%，完全满足飞机机翼大梁的性能要求，经久耐用，应用前景广阔。
【具体实施方式】
[0008]一种飞机机翼大梁用铝合金型材的制备方法，包括以下步骤:
Cl)按照重量百分比的元素组成为:Si 0.2-0.4、Zn 5.8-6.4、Mg 2.4-3.6、Cu 1.5-2.5, Mn 0.5-1.0, Cr 0.3-0.6, Fe 0.15-0.25, Ti 0.05-0.K Nb 0.1-0.2, Zr0.05-0.1、Cd 0.04-0.08、Pb 0.03-0.06、Ta 0.025-0.045、Sc 0.02-0.03、Gd 0.01-0.02、Lu 0.005-0.015，余量为Al进行配料；
(2)将上述配好的炉料投入熔炼炉中熔炼，熔炼温度745°C，待炉料完全熔化后，调整温度至730°C，采用高纯氮气吹入精炼剂精炼，氮气压力为1.4kg/mm，精炼剂用量为熔体重量的0.2%，精炼25min，精炼后静置30min，除去铝液中的氧化夹杂和氢气，扒渣后开始浇铸；
(3)采用半连续直接水冷铸造方法，控制铸造温度为720°C，铸造速度70mm/min，冷却水流量为1800 L/min,冷却水压0.15MPa ；
(4)将上述得到的铸锭以80°C/h升温至160°C，保温lh，再以70°C /h升温至330°C，保温4h ;然后以100°C /h降温至170°C，保温lh，再以150°C /h升温至420°C，保温6h ;然后以65°C /h降温至280°C，保温2h，再以50°C /h降温至160°C，保温Ih ;然后以180°C /h升温至510°C，保温8h，再以150°C /h降温至210°C，保温2h，空冷至室温；
(5)将上述均匀化处理后的铸锭加热至495°C，然后利用挤压机将预热后的铸锭放入模具中挤出成型，模具预热温度为470°C，挤压筒预热温度为430°C，挤压速率为18m/min，出模温度为520°C ；
(6)将上述挤压成型的铝合金型材强风风冷至24