一種7022鋁合金的制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種7022鋁合金的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁一銅一鎂系合金(ZXXX系)是較為成熟的可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)鋁合金，盡管該系合金的強(qiáng)度低于鋁一鋅一鎂系合金(7XXX系)，但由于具有良好的熱穩(wěn)定性、高損傷容限及高蠕變強(qiáng)度等，成為航空航天領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，目前鋁合金的性能已不能滿足使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種7022鋁合金的制備工藝，以解決銅-鋁-鎂合金力學(xué)性能和共晶溫度差的現(xiàn)有技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種7022鋁合金的制備工藝，包括以下步驟:
(1)合金的熔煉與鑄造
7022鋁合金按名義成分5.6%Zn、2.5%Mg、l.6%Cu、余量Al。7022鋁合金的熔煉溫度控制在700~ 740°C。精煉，靜置10~ 15min后澆入鐵模中。
[0005](2)鑄錠的均勻化處理
在傳統(tǒng)的常規(guī)均勻化工藝基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)化均勻化。對(duì)于7022鋁合金，先在462°C保溫24 h，再以0.5°C / h的升溫速度升至470°C，然后空冷。
[0006](3)熱擠壓
擠壓變形在500 t壓機(jī)上進(jìn)行，擠壓前鑄錠預(yù)熱溫度為400~ 430°C，擠壓模直徑為45mm，擠壓嘴直徑為15mm，變形系數(shù)為9，適當(dāng)控制擠壓速度以保證變形組織的均勻性。
[0007](4)擠壓變形組織的強(qiáng)化固溶及時(shí)效處理
分別采用常規(guī)固溶和強(qiáng)化固溶兩種處理制度。對(duì)于7022合金，常規(guī)固溶:466°C保溫2h;強(qiáng)化固溶:466°C保溫2 h后，再以4°C/ h的升溫速度至476 °C，室溫水淬。淬火后立即進(jìn)行T6人工時(shí)效，S卩120°C保溫24h。
[0008]所述步驟(1)中合金元素Zn，Μη, Cu, Mg, Al以中間合金形式加入。
[0009]所述中間合金制備采用原料為純度99.99%以上的優(yōu)質(zhì)電解銅板、純度99.9%以上的工業(yè)純鋁和工業(yè)純鎂。將原料切割、粉碎、清潔處理后，按一定銅-10%鋁和銅-40%鎂成分配比后，進(jìn)行中間合金的熔煉。
[0010]所述中間合金制備Cu-ΑΙ中間合金的熔煉:首先在鱗片石墨覆蓋下，在中頻感應(yīng)爐中先將銅熔化；然后當(dāng)銅液溫度達(dá)到1400°C左右時(shí)，把鋁加入，并使其迅速熔化；最后攪拌熔體，成分均勻后即澆入模型中。
[0011]所述中間合金制備Cu-Al中間合金的熔煉:必須使用真空熔煉爐熔煉，銅和鎂同時(shí)加入真空中頻感應(yīng)熔煉爐的坩堝中進(jìn)行熔化，兩種金屬熔化完畢，攪拌均勻后，澆入模型中，或使用真空熔煉爐，不加鱗片石墨覆蓋。
[0012]所述步驟(1)精煉采用0.2%?0.4%六氯乙烷(C2C16 )。
[0013]所述步驟(1)熔煉過程通入氬氣以增加爐內(nèi)氣壓。
[0014]本發(fā)明有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果如下:
(1)將7022合金固溶組織與力學(xué)性能相對(duì)照可見該合金的力學(xué)性能與固溶程度密切相關(guān)。粗大的第二相顆粒完全溶入基體中既消除了大尺度的斷裂源，同時(shí)也增加了析出強(qiáng)化相的數(shù)量，這必然導(dǎo)致合金力學(xué)性能的顯著提高，通過強(qiáng)化均勻化和強(qiáng)化固溶處理后，抗拉強(qiáng)度達(dá)到669MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到606MPa。
[0015](2)7022合金在共晶溫度時(shí)處于單相固溶區(qū)內(nèi)，其成分遠(yuǎn)離極限溶解度曲面，因此非平衡凝固過程形成的共晶數(shù)量較少。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明的鑄鈦金相組織圖；
圖2為本發(fā)明的強(qiáng)化均勻化處理金相組織圖；
圖3為本發(fā)明的常規(guī)的固溶條件處理金相組織圖；
圖4為本發(fā)明的升溫固溶金相組織圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例:一種7022鋁合金的制備工藝，包括以下步驟:
(1)合金的熔煉與鑄造
7022鋁合金按名義成分5.6%Zn、2.5%Mg、l.6%Cu、余量Al。7022鋁合金的熔煉溫度控制在700~ 740°C。精煉，靜置10~ 15min后澆入鐵模中。
[0018](2)鑄錠的均勻化處理
在傳統(tǒng)的常規(guī)均勻化工藝基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)化均勻化。對(duì)于7022鋁合金，先在462°C保溫24 h，再以0.5°C / h的升溫速度升至470°C，然后空冷。
[0019](3)熱擠壓
擠壓變形在500 t壓機(jī)上進(jìn)行，擠壓前鑄錠預(yù)熱溫度為400~ 430°C，擠壓模直徑為45mm，擠壓嘴直徑為15mm，變形系數(shù)為9，適當(dāng)控制擠壓速度以保證變形組織的均勻性。
[0020](4)擠壓變形組織的強(qiáng)化固溶及時(shí)效處理
分別采用常規(guī)固溶和強(qiáng)化固溶兩種處理制度。對(duì)于7022合金，常規(guī)固溶:466°C保溫2h;強(qiáng)化固溶:466°C保溫2 h后，再以4°C/ h的升溫速度至476 °C，室溫水淬。淬火后立即進(jìn)行T6人工時(shí)效，S卩120°C保溫24h。
[0021]所述步驟(1)中合金元素Zn，Μη, Cu, Mg, Al以中間合金形式加入。
[0022]所述中間合金制備采用原料為純度99.99%以上的優(yōu)質(zhì)電解銅板、純度99.9%以上的工業(yè)純鋁和工業(yè)純鎂。將原料切割、粉碎、清潔處理后，按一定銅-10%鋁和銅-40%鎂成分配比后，進(jìn)行中間合金的熔煉。
[0023]所述中間合金制備Cu-Al中間合金的熔煉:首先在鱗片石墨覆蓋下，在中頻感應(yīng)爐中先將銅熔化；然后當(dāng)銅液溫度達(dá)到1400°C左右時(shí)，把鋁加入，并使其迅速熔化；最后攪拌熔體，成分均勻后即澆入模型中。
[0024]所述中間合金制備Cu-Al中間合金的熔煉:必須使用真空熔煉爐熔煉，銅和鎂同時(shí)加入真空中頻感應(yīng)熔煉爐的坩堝中進(jìn)行熔化，兩種金屬熔化完畢，攪拌均勻后，澆入模型中，或使用真空熔煉爐，不加鱗片石墨覆蓋。
[0025]所述步驟(1)精煉采用0.2%?0.4%六氯乙烷(C2C16 )。
[0026]所述步驟(1)熔煉過程通入氬氣以增加爐內(nèi)氣壓。
[0027]采用上述一種7022鋁合金的制備工藝，得出各個(gè)處理工藝的金相組織圖，如圖1所示，鑄態(tài)7022合金的晶內(nèi)、晶界處均存在較多的粗大第二相，尤其是沿晶界處連續(xù)分布著共晶組織。共晶化合物相為S ( CuMgA12)和T ( AlZnMgCu)。這種共晶相嚴(yán)重影響合金的強(qiáng)度和塑性。如圖2所示，經(jīng)過高溫長(zhǎng)時(shí)間強(qiáng)化均勻化處理，第二相的數(shù)量、尺寸有所減少，但共晶相仍只能部分溶入基。均勻化處理后的鑄坯經(jīng)熱擠壓變形后，采用7022合金常規(guī)的固溶條件處理，仍保留了部分粗大第二相粒子，如圖3所示。這說明常規(guī)條件下7022合金的均勻化和固溶處理是不徹底的。在常規(guī)固溶處理的基礎(chǔ)上，逐步升溫固溶，直至超過多相共晶溫度(475°C)。從圖4可見，升溫固溶的合金中絕大部分粗大的第二相已溶入A( Al)基體，且無形成過渡液相和過燒組織的跡象。這說明傳統(tǒng)的固溶溫度極限多相共晶點(diǎn)是可以突破的，這為提高鋁合金共晶相的固溶程度提供了簡(jiǎn)易方法。
[0028]采用強(qiáng)化均勻化和強(qiáng)化固溶處理后，7022合金的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均有較大幅度的提高，抗拉強(qiáng)度達(dá)到669MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到606MPa，同時(shí)仍能保持延伸率基本不變。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:包括以下步驟: (1)合金的熔煉與鑄造 7022鋁合金按名義成分5.6%Zn、2.5%Mg、l.6%Cu、余量A1 ； 7022鋁合金的熔煉溫度控制在700~ 740 °C ； 精煉，靜置10~ 15min后澆入鐵模中； (2)鑄錠的均勻化處理 在傳統(tǒng)的常規(guī)均勻化工藝基礎(chǔ)上，采用強(qiáng)化均勻化； 對(duì)于7022鋁合金，先在462°C保溫24 h，再以0.5°C / h的升溫速度升至470°C，然后空冷； (3)熱擠壓 擠壓變形在500 t壓機(jī)上進(jìn)行，擠壓前鑄錠預(yù)熱溫度為400~ 430°C，擠壓模直徑為45mm，擠壓嘴直徑為15mm，變形系數(shù)為9，適當(dāng)控制擠壓速度以保證變形組織的均勻性； (4)擠壓變形組織的強(qiáng)化固溶及時(shí)效處理 分別采用常規(guī)固溶和強(qiáng)化固溶兩種處理制度； 對(duì)于7022合金，常規(guī)固溶:466°C保溫2 h ;強(qiáng)化固溶:466°C保溫2 h后，再以4°C/ h的升溫速度至476°C，室溫水淬； 淬火后立即進(jìn)行T6人工時(shí)效，即120°C保溫24h。2.如權(quán)利要求1所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述步驟(1)中合金元素Zn，Μη, Cu, Mg, A1以中間合金形式加入。3.如權(quán)利要求2所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述中間合金制備采用原料為純度99.99%以上的優(yōu)質(zhì)電解銅板、純度99.9%以上的工業(yè)純鋁和工業(yè)純鎂； 將原料切割、粉碎、清潔處理后，按一定銅-10%鋁和銅-40%鎂成分配比后，進(jìn)行中間合金的熔煉。4.如權(quán)利要求2所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述中間合金制備Cu-Al中間合金的熔煉:首先在鱗片石墨覆蓋下，在中頻感應(yīng)爐中先將銅熔化；然后當(dāng)銅液溫度達(dá)到1400°C左右時(shí)，把鋁加入，并使其迅速熔化；最后攪拌熔體，成分均勻后即澆入模型中。5.如權(quán)利要求2所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述中間合金制備Cu-Al中間合金的熔煉:必須使用真空熔煉爐熔煉，銅和鎂同時(shí)加入真空中頻感應(yīng)熔煉爐的坩堝中進(jìn)行熔化，兩種金屬熔化完畢，攪拌均勻后，澆入模型中，或使用真空熔煉爐，不加鱗片石墨覆蓋。6.如權(quán)利要求1所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述步驟(1)精煉采用0.2%?0.4%六氯乙烷(C2C16 )。7.如權(quán)利要求1所述的一種7022鋁合金的制備工藝，其特征在于:所述步驟(1)熔煉過程通入氬氣以增加爐內(nèi)氣壓。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種7022鋁合金的制備工藝，通過熔煉和鑄造、均勻化處理、熱擠壓、強(qiáng)化固溶和時(shí)效處理工藝過程和特殊的中間合金制作工藝，實(shí)現(xiàn)7022合金7022鋁合金力學(xué)性能和粗粒度的大大改善。
【IPC分類】C22C21/10, C22C1/02
【公開號(hào)】CN105483402
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410475904
【發(fā)明人】韓朔
【申請(qǐng)人】韓朔
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2014年9月18日