一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)屬于合金領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法。本申請(qǐng)?zhí)峁┑蔫T造方法包括以下步驟：a)鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混，得到鋁合金熔體；所述鋁合金熔體包括：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)預(yù)熱鑄造的設(shè)備；c)所述鋁合金熔體在預(yù)熱后的鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。本申請(qǐng)通過(guò)在鋁合金熔體鑄造之前，對(duì)鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，提高了鋁合金鑄錠的探傷合格率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本申請(qǐng)?zhí)峁┑蔫T造方法制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率高于90％。
【專利說(shuō)明】一種Al-Zn系錯(cuò)合金鑄錠的鑄造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界科學(xué)發(fā)展的三大方向：信息、材料、能源，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家科技實(shí) 力的標(biāo)準(zhǔn)之一。而其中的材料科學(xué)，更是成為引領(lǐng)各個(gè)學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)經(jīng)典材料 性能的改進(jìn)與發(fā)展和復(fù)合新材料的研制已經(jīng)成為兩個(gè)主要的研究方向。進(jìn)入21世紀(jì)以后， 材料科學(xué)正朝著高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性等的優(yōu)良綜合性能的方向發(fā)展，發(fā)展速度十分迅 猛。作為現(xiàn)代工業(yè)的重要材料之一的鋁及其合金，歷來(lái)是人們關(guān)注的重點(diǎn)。由于鋁合金具 有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、易加工、資源豐富等其他金屬材料無(wú)法比擬的綜合優(yōu)點(diǎn)，使其在 關(guān)系到民計(jì)民生的各個(gè)行業(yè)，如航空航天、交通運(yùn)輸、電力電子、建筑包裝等領(lǐng)域中得到廣 泛應(yīng)用。
[0003] Al-Zn系鋁合金是現(xiàn)有航天航空工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料，目前，世界上各國(guó)軍民用 機(jī)上70?80%的結(jié)構(gòu)材料比例已被鋁合金占據(jù)，而其中大部分為Al-Zn系鋁合金。近些年 來(lái)，隨著現(xiàn)代航天航空和交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，對(duì)提高Al-Zn系鋁合金產(chǎn)能的要求日 趨迫切，但現(xiàn)有鑄造方法制備的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率較低，嚴(yán)重阻礙了 Al-Zn 系錯(cuò)合金廣能的提商。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法，本發(fā)明 提供的鑄造方法可以提1?錯(cuò)合金鑄淀的探傷合格率。
[0005] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法，包括以下步驟：
[0006] a)、鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0007] 所述鋁合金熔體包括：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)、預(yù)熱鑄造的設(shè)備；
[0009] c)、所述鋁合金熔體在預(yù)熱后的鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0010] 優(yōu)選的，所述鑄造的溫度為750?775°C。
[0011] 優(yōu)選的，所述鑄造的速度為11?45mm/min。
[0012] 優(yōu)選的，所述鑄造過(guò)程中的冷卻水壓力為0? 02?0? 12MPa。
[0013] 優(yōu)選的，所述鑄造過(guò)程中的冷卻水流量為40?180m3/h。
[0014] 優(yōu)選的，所述鑄造的方式為同水平鑄造。
[0015] 優(yōu)選的，所述錯(cuò)合金烙體包括2. 15?2. 6wt %的Cu。
[0016] 優(yōu)選的，所述鋁合金熔體包括2. 2?2. 6wt %的Mg。
[0017] 優(yōu)選的，所述錯(cuò)合金烙體包括5. 9?6. 7wt%的Zn。
[0018] 優(yōu)選的，所述錯(cuò)合金烙體包括0? 11?0? 16wt%的Zr。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法。本發(fā)明提 供的鑄造方法包括以下步驟：a)、鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混，得到鋁合金熔體； 所述鋁合金熔體包括：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)、預(yù)熱鑄造的設(shè)備；c)、所述錯(cuò)合金烙體在預(yù)熱后的 鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。本發(fā)明通過(guò)在鋁合金熔體鑄造之前，對(duì)鑄 造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，提高了鋁合金鑄錠的探傷合格率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的鑄 造方法制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率高于90%。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面將對(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。基于本發(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。
[0021] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法，包括以下步驟：
[0022] a)、鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0023] 所述鋁合金熔體包括：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)、預(yù)熱鑄造的設(shè)備；
[0025] c)、所述鋁合金熔體在預(yù)熱后的鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0026] 在本發(fā)明提供的鑄造方法中，首先將鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混。其 中，所述銅源優(yōu)選為Al-Cu中間合金，所述Al-Cu中間合金中Cu的含量?jī)?yōu)選為30?40wt %; 所述鋯源優(yōu)選為Al-Zr中間合金，所述Al-Zr中間合金中Zr的含量?jī)?yōu)選為4?IOwt % ;所 述鎂源優(yōu)選為鎂；所述鋅源優(yōu)選為鋅；所述鋁源優(yōu)選為鋁和含鋁的中間合金。所述鋁合金 熔體包括 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，優(yōu)選包括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,更優(yōu)選包括 2. 15wt% 的 Cu、2. 2wt% 的 Mg、5. 9wt% 的Zn、0. llwt%的Zr和余量的A1。本發(fā)明對(duì)所述熔融共混的溫度沒(méi)有特別限定，可以使上 述金屬源熔融即可，優(yōu)選為730?780°C。待鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混均勻后， 得到鋁合金熔體。
[0027] 然后，對(duì)鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。所述預(yù)熱的溫度優(yōu)選與所述鋁合金熔體的鑄造溫 度一致。在本發(fā)明中，在鋁合金熔體進(jìn)行鑄造之前，先對(duì)鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱可以使鑄造設(shè) 備在鑄造之前就處于高溫狀態(tài)，從而減少鋁合金鑄造的溫降損失，降低鋁合金鑄錠的氧化 膜缺陷。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，采用結(jié)晶器對(duì)鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，在進(jìn)行鑄造之 前，對(duì)結(jié)晶器中的流槽、流盤(pán)和分配漏斗進(jìn)行烘烤。
[0028] 鑄造所用設(shè)備預(yù)熱完畢后，將鋁合金熔體加入鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造。本發(fā)明對(duì)所 述鑄造的方式?jīng)]有特別限定，優(yōu)選為同水平鑄造。所述鑄造的溫度優(yōu)選為750?775°C。 所述鑄造的速度優(yōu)選為11?45mm/min。所述鑄造過(guò)程中的冷卻水壓力優(yōu)選為0. 02? 0. 12MPa。所述鑄造過(guò)程中的冷卻水流量?jī)?yōu)選為40?180m3/h。鋁合金熔體完成鑄造后，得 到Al-Zn系錯(cuò)合金鑄徒。
[0029] 在本發(fā)明提供的鑄造方法中，優(yōu)選在鑄造不同直徑尺寸的鑄錠時(shí)，選擇不同的鑄 造條件。
[0030] 在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，鑄造直徑為270_的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0031] 在本發(fā)明提供的另一個(gè)實(shí)施例中，鑄造直徑為290mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造 溫度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷 卻水流量為40?130m3/h。
[0032] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為310mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為35?40mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0033] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為360mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為30?35mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0034] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為405mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為27?30mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?130m3/h。
[0035] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為482mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為24?27mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?160m3/h。
[0036] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為550mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為19?22mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?180m3/h。
[0037] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為630mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為17?19mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為60?180m3/h。
[0038] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為750mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為13?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為40?140m3/h。
[0039] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為775mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄造溫 度為760?775°C，鑄造速度為13?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造冷卻 水流量為40?140m3/h。
[0040] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為800?900mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?13mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?140m3/h。
[0041] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為270?550mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為750?770°C，鑄造速度為19?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0042] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為630?900mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?19mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0043] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為270?405mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為750?770°C，鑄造速度為27?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造 冷卻水流量為40?130m3/h。
[0044] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為482?900mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為750?775°C，鑄造速度為11?27mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?180m3/h。
[0045] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為550?630mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為750?775°C，鑄造速度為17?22mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為60?180m3/h。
[0046] 在本發(fā)明提供的其他實(shí)施例中，鑄造直徑為750?900mm的實(shí)心圓鑄錠，此時(shí)的鑄 造溫度為760?775°C，鑄造速度為11?17mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 08mPa，鑄造 冷卻水流量為40?140m3/h。
[0047] 在本發(fā)明中，通過(guò)在合金熔體鑄造前對(duì)鑄造所用的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱，提高了鋁合金 鑄錠的探傷合格率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的鑄造方法制得的Al-Zn系鋁合金鑄 淀的探傷合格率商于90%。
[0048] 為更清楚起見(jiàn)，下面通過(guò)以下實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0049] 實(shí)施例1
[0050] 按表1的成分百分比將Al-40wt% Cu中間合金、Al-4wt% Zr中間合金、純鋅、純鎂 和純鋁加入爐內(nèi)，在760°C下熔融共混，得到鋁合金熔體。對(duì)結(jié)晶器中的流槽、流盤(pán)和分配漏 斗進(jìn)行烘烤，當(dāng)烘烤至750?770°C后，將鋁合金熔體加入結(jié)晶器，鋁合金熔體在結(jié)晶器中 進(jìn)行鑄造，設(shè)置鑄造溫度為750?770°C，鑄造速度為24?27mm/min，冷卻水壓力為0. 02? 0. 08MPa，冷卻水流量為60?160m3/h。鑄造結(jié)束后，得到直徑為482mm的鋁合金實(shí)心圓鑄 錠。
[0051] 表1實(shí)施例1中鋁合金鑄錠組分質(zhì)量百分比
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 一種Al-Zn系鋁合金鑄錠的鑄造方法，包括以下步驟： a) 、鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混，得到鋁合金熔體； 所述鋁合金熔體包括：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) 、預(yù)熱鑄造的設(shè)備； c) 、所述鋁合金熔體在預(yù)熱后的鑄造設(shè)備中進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鑄造的溫度為750?775°C。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鑄造的速度為11?45mm/min。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鑄造過(guò)程中的冷卻水壓力為 0. 02 ?0. 12MPa。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鑄造過(guò)程中的冷卻水流量為 40 ?180m3/h。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鑄造的方式為同水平鑄造。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體包括2. 15? 2. 6wt% 的 Cu。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體包括2. 2?2. 6wt % 的Mg。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體包括5. 9?6. 7wt % 的Zn。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鑄造方法，其特征在于，所述鋁合金熔體包括〇. 11? 0? 16wt% 的 Zr。
【文檔編號(hào)】B22D11/045GK104451293SQ201410767064
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】羅亦中 申請(qǐng)人:西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司