一種鋁合金厚板疊層軋制工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及金屬材料成型加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋁合金厚板疊層乳制工
-H-
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【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金厚板是現(xiàn)代航天航空工業(yè)重要的結(jié)構(gòu)材料，目前發(fā)達(dá)國(guó)家的鋁工業(yè)界致力于開(kāi)發(fā)能生產(chǎn)性能優(yōu)異的新型鋁合金厚板的新型工藝。其產(chǎn)品包括2024、7075、7050等高強(qiáng)鋁合金，主要應(yīng)用在航空工業(yè)的機(jī)身、機(jī)翼和蒙皮等部件。
[0003]目前生產(chǎn)鋁合金厚板主要采用鑄錠熱乳法，一般選擇厚度為600mm及以上的超厚規(guī)格鋁合金鑄錠坯料，按照常規(guī)熱乳法生產(chǎn)工藝，即經(jīng)過(guò)銑面、均勻化退火，然后直接從鑄錠熱乳成成品板材。這種方法使用的超厚規(guī)格鋁合金鑄錠坯料，鑄錠表層至中心存在冷卻速度梯度，使得鑄錠存在宏觀偏析、心部晶粒粗大、中心疏松及截面上組織不均勻、鑄造應(yīng)力和裂紋等嚴(yán)重的冶金質(zhì)量問(wèn)題。生產(chǎn)實(shí)踐證明，此種鑄造缺陷在后續(xù)的熱加工工序中仍然殘留并遺傳至成品厚板，造成成品厚板的強(qiáng)韌性和疲勞性能降低，從而使優(yōu)質(zhì)厚板成品合格率急劇下降。
[0004]關(guān)于使用前述這樣的常規(guī)方法來(lái)制造鋁合金厚板的技術(shù)，在實(shí)際生產(chǎn)中存在如下問(wèn)題，如生產(chǎn)7050合金4000mm寬/200mm厚板材，必須采用600mm厚度的鑄錠，但是鑄錠宏觀偏析超過(guò)10%、中心部位顯微疏松嚴(yán)重，疲勞性能難以達(dá)到使用要求。而在5A06、7075和2024大規(guī)格鑄錠中經(jīng)常出現(xiàn)的化合物偏析缺陷，也是造成厚板報(bào)廢的主要原因。另外，為了消除超厚規(guī)格鑄錠的微觀偏析等缺陷，需要在460°C以上進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的均勻化退火，實(shí)際操作過(guò)程中其生產(chǎn)效率較低，能耗較高。
[0005]如前所述，為提高鋁合金厚板的質(zhì)量，必須嚴(yán)格控制鑄錠中存在的缺陷，而超厚規(guī)格鑄錠生產(chǎn)時(shí)此種冶金缺陷問(wèn)題至今未得到解決。
[0006]因此，如何提高鋁合金厚板的質(zhì)量，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中鑄錠存在的宏觀偏析、心部晶粒粗大、中心疏松及截面上組織不均勻、鑄造應(yīng)力和裂紋等嚴(yán)重的冶金質(zhì)量問(wèn)題，并且在實(shí)際操作過(guò)程中提高生產(chǎn)效率、降低能耗。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
[0008]—種鋁合金厚板疊層乳制工藝，包括以下步驟:
[0009 ]熔體熔煉，將鋁合金坯料進(jìn)行熔煉，得到熔體；
[0010]鑄錠鑄造，將所述熔體鑄造成厚度為350?450mm的鋁合金鑄錠；
[0011]鑄錠銑面及均勻化處理，除去所述鋁合金鑄錠表面15?25mm厚的缺陷層，并鋸掉澆鑄收縮部分，然后將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理；
[0012]鑄錠預(yù)乳，將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)先乳制減薄，得到預(yù)乳后鑄錠，預(yù)乳溫度為400?460°C，預(yù)乳后鑄錠的厚度為150?250mm;
[0013]表面處理及疊層電焊，用打磨或蝕洗的方法對(duì)所述預(yù)乳后鑄錠的接觸界面進(jìn)行預(yù)處理，然后用疊層機(jī)裝將預(yù)處理后的鑄錠堆疊整齊，鑄錠的疊層界面四周用電焊固定，得到疊層鑄錠，再將所述疊層鑄錠預(yù)熱到400?460°C后進(jìn)行疊層熱乳焊接，道次壓下量為10%?20% ；
[0014]疊層擴(kuò)散退火，將所述疊層鑄錠在溫度為460°C的條件下進(jìn)行擴(kuò)散退火，退火時(shí)間為 12h;
[0015]熱乳，將所述疊層鑄錠冷卻至400?460°C后進(jìn)行熱乳，得到鋁合金厚板，所述鋁合金厚板的熱乳目標(biāo)厚度為100?300mm。
[0016]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在熔體熔煉步驟中，所述鋁合金坯料經(jīng)過(guò)熔煉溫度為700?750°C的熔煉后得到熔體A。
[0017]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在熔體熔煉步驟中，對(duì)所述熔體A進(jìn)行在線除氣處理，得到熔體B。
[0018]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在熔體熔煉步驟中，采用雙轉(zhuǎn)子除氣系統(tǒng)對(duì)所述熔體A進(jìn)行在線除氣處理。
[0019]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，所述熔體B的氫含量在0.12ml/10gAl以內(nèi)。
[0020]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在熔體熔煉步驟中，對(duì)所述熔體B進(jìn)行雙級(jí)過(guò)濾，第一級(jí)采用30?40ppi陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾，第二級(jí)采用40?60ppi陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾，得到熔體C。
[0021]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在鑄錠鑄造步驟中，采用半連續(xù)鑄造方法對(duì)所述熔體C進(jìn)行鑄造。
[0022]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在鑄錠銑面及均勻化處理步驟中，采用銑床銑掉所述鋁合金鑄錠表面15?25mm厚的缺陷層。
[0023]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，在鑄錠銑面及均勻化處理步驟中，在箱式爐或井式爐中將所述鋁合金鑄錠進(jìn)行均勻化處理。
[0024]優(yōu)選地，在上述鋁合金厚板疊層乳制工藝中，所述均勻化處理溫度為460?475°C，保溫時(shí)間范圍為10?24h。
[0025]本發(fā)明提供的鋁合金厚板疊層乳制工藝具有以下有益效果:本發(fā)明所制備的板材采用350?450mm的薄規(guī)格鋁合金鑄錠板材，保證了鑄錠的優(yōu)良冶金質(zhì)量;疊層前通過(guò)鑄錠預(yù)乳提高了鑄錠截面組織均勻性;疊層乳制、擴(kuò)散退火和熱乳三步工序逐步提高了疊層界面處的冶金機(jī)械結(jié)合強(qiáng)度，有利于提高產(chǎn)品的性能;并采用擴(kuò)散退火余熱進(jìn)行熱乳，進(jìn)一步節(jié)省了能源和便于連續(xù)生產(chǎn)。本發(fā)明與常規(guī)熱乳鑄錠法制備的鋁合金厚板相比，板材缺陷少，組織均勻性好，產(chǎn)品強(qiáng)韌性及疲勞性能達(dá)標(biāo)，成品率顯著提升，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0026]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0027]圖1為本發(fā)明提供的鋁合金厚板疊層乳制工藝流程圖；
[0028]圖2為2024合金的原工藝與本發(fā)明疊層乳制工藝的金相組織對(duì)比圖；
[0029]圖3為7075合金的原工藝與本發(fā)明疊層乳制工藝的金相組織對(duì)比圖；
[0030]圖4為5A06合金的原工藝與本發(fā)明疊層乳制工藝的金相組織對(duì)比圖；
[0031]圖5為7050合金的原工藝與本發(fā)明疊層乳制工藝的金相組織對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]請(qǐng)參照?qǐng)D1，圖1為本發(fā)明提供的鋁合金厚板疊層乳制工藝流程圖。
[0034]—種鋁合金厚板疊層乳制工藝，包括以下步驟:
[0035]選料，首先需要根據(jù)所要生產(chǎn)的鋁合金板材的材質(zhì)來(lái)選擇對(duì)應(yīng)的鋁合金坯料，例如2024合金、7075合金、5A06合金或7050合金等坯料；
[0036]熔體熔煉，將上述鋁合金坯料進(jìn)行熔煉，得到熔體;該步驟具體可包括熔煉及熔體處理:首先在熔煉溫度為700?750°C的條件下熔煉得到熔體A，然后，采用雙轉(zhuǎn)子除氣系統(tǒng)對(duì)熔體A進(jìn)行在線除氣處理，得到熔體B，熔體B的氫含量在0.12ml/100gAl以內(nèi)，最后，對(duì)熔體B進(jìn)行雙級(jí)過(guò)濾，第一級(jí)采用30?40ppi陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾，第二級(jí)采用40?60ppi陶瓷過(guò)濾板過(guò)濾，得到熔體C;
[0037]鑄錠鑄造，將上述過(guò)濾后的熔體C按常規(guī)半連續(xù)鑄造方法進(jìn)行鑄造，得到厚度為350?450mm的薄規(guī)格的鋁合金鑄錠；
[0038]鑄錠銑面及均勻化處理，用銑床除去鋁合金鑄錠表面15?25mm厚的缺陷層，并鋸掉鑄錠兩端澆鑄收縮部分，然后將銑面后的鋁合金鑄錠在箱式爐或井式爐中進(jìn)行均勻化處理，得到處理后的鑄錠;具體的，均勻后處理溫度為460?475°C，保溫時(shí)間范圍為10?24h;
[0039]鑄錠預(yù)乳，將鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)先乳制減薄，得到預(yù)乳后鑄錠，預(yù)乳溫度為400?460°C，預(yù)乳后鑄錠的厚度為150?250mm;需要說(shuō)明的是，在這個(gè)步驟中，需要對(duì)超過(guò)兩層板厚的鋁合金鑄錠進(jìn)行預(yù)乳處理，以提高鑄錠截面組織均勻性；
[0040]表面處理及疊層電焊，用打磨或蝕洗的方法對(duì)預(yù)乳后鑄錠的接觸界面進(jìn)行預(yù)處理，然后用疊層機(jī)裝將預(yù)處理后的鑄錠堆疊整齊，鑄錠的疊層界面四周用電焊固定，得到疊層鑄錠，再將疊層鑄錠預(yù)熱到400?460°C后進(jìn)行疊層熱乳焊接，道次壓下量為10%?20% ;[0041 ]疊層擴(kuò)散退火，將疊層鑄錠在溫度為460°C的條件下進(jìn)行擴(kuò)散退火，退火時(shí)間為12h；
[0042]熱乳，將疊層鑄錠冷卻至400?460°C后進(jìn)行熱乳，得到鋁合金厚板，鋁合金厚板的熱乳目標(biāo)厚度為100?300mm。
[0043]下面，本文通過(guò)四個(gè)具體的實(shí)施例方案來(lái)介紹上述疊層乳制工藝。
[0044]實(shí)施例一:
[0045]實(shí)施例一具體介紹2024合金150mm厚板的雙層復(fù)合乳制方案。該方案用于生產(chǎn)規(guī)格為150 X 1800 X 7500mm的2024鋁合金厚板，具體包括以下步驟:
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