1、2024铝合金是al-cu-mg-mn系典型的代表合金,特点是强度高,通常称为硬铝合金。其耐热性能和加工性能良好,但由于含cu高耐蚀性不如大多数其他铝合金好,在一定条件下会产生晶间腐蚀。同时,由于航空装备材料中对2024铝合金型材的力学性能检测比较高,要求达到抗拉强度σb≥440mpa、屈服强度σ0.2≥330mpa、断后延长率δ≥12%,这些性能比国标gb/t6892-2015(σb≥395mpa、σ0.2≥290mpa、δ≥8%)及美标astm b221-2015(σb≥393mpa、σ0.2≥285mpa、δ≥12%)都高很多,性能不合格也经常出现,导致重复取样、补投,造成了人员与资源的浪费,严重影响了生产进度及用户保供。
1、本发明是为了解决2024铝合金挤压型材强度低和晶间腐蚀的关键技术难题,通过设计成分配比和提供一种新的淬火处理方式,提高了2024铝合金挤压型材的强度,同时改善了2024铝合金的晶间腐蚀。
2、本发明航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法按以下步骤进行:
5、本发明中2024铝合金添加的mn、ti元素对合金的组织和性能有明显的影响。这些元素可在铸锭均匀化退火时产生弥散的质点,阻止位错及晶界的迁移,从而提高了再结晶温度,有效地阻止了晶粒的长大,可细化晶粒,并保证组织在热加工及热处理后保持未再九游体育官方网站结晶,使强度提高的同时具有较好的抗腐蚀性能。
6、2024铝合金控制zn含量0.10%~0.15%。zn是一种具有良好强化作用的金属,可以通过形成固溶体、位错和微观组织的方式对合金进行强化。zn由于其活泼性也是一种具有良好防腐性能的金属,同时可以通过控制晶粒大小和分布作用,确保合金具备良好的加工性能。
8、所述热挤压工艺为:将2024铝合金短铸锭放置在工频感应炉中加热,加热炉各区仪表定温为450℃,挤压筒温度400℃~450℃,铸锭温度达到420~450℃后,按照挤压速度不大于0.5mm/s通过工模具热挤压成型,得到铝合金热挤压型材;
10、所述离线淬火工艺为:在具有阳极保护装置的立式淬火炉中,将铝合金热挤压型材固溶处理,固溶处理后转移,然后进行淬火;所述淬火的水温≤20℃,所述固溶处理的温度为497℃~502℃;
11、所述具有阳极保护装置的立式淬火炉上部为固溶处理段,下部为淬火段,淬火段内填充水介质,淬火炉的固溶处理段和淬火段之间设置有炉门;
12、所述转移过程为:在固溶处理段固溶处理结束后,保持炉门为关闭状态,将铝合金热挤压型材以0.5m/s速度下降,型材下端降至距炉门上方50mm位置处停止;然后打开炉门,在15s内将型材下降至完全浸没在淬火段的水介质中;
13、目前国内立式淬火炉设备设计的固溶处理段的转移过程均在打开炉门状态下进行,转移时间是固溶处理段的转移过程的时间和淬火段的转移过程的时间之和,时间控制不精确,本发明通过转移过程的精确控制即实现了精准的淬火,也保证了转移过程的顺利进行。
18、本发明通过改进合金成分和设置合理的淬火热处理制度,抑制晶粒长大并细化晶粒,抑制或减少cual2在晶界上析出,减少贫cu区形成,从而减少电位差,改善晶间腐蚀。本发明得到的2024铝合金型材的抗拉强度σb=494.70~531.70mpa,屈服强度σ0.2=368.40~402.20mpa,延伸率δ=12.14~15.74%,达到高强要求;晶间腐蚀壁厚>2mm以上的腐蚀深度≤130um,壁厚≤2mm的腐蚀深度≤90um,满足航空材料需求。
1.一种航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法按以下步骤进行:
2.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤一所述2024铝合金短铸锭中各元素质量百分比为:cu:4.5300%、mg:1.5333%、mn:0.7315%、zn:0.0861%、cr:0.0029%、ti:0.0375%、fe:0.1431%、si:0.0497%、ti+zr≤0.0404%、单个杂质:≤0.05%、合计杂质:≤0.10%,其余为al。
3.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤二所述热挤压工艺为:将2024铝合金短铸锭放置在工频感应炉中加热,加热炉各区仪表定温为450℃,挤压筒温度450℃,铸锭温度达到420~450℃后,按照挤压速度不大于0.5mm/s通过工模具热挤压成型,得到铝合金热挤压型材。
4.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤二所述热挤压工艺为:将2024铝合金短铸锭放置在工频感应炉中加热,加热炉各区仪表定温为450℃,挤压筒温度430℃,铸锭温度达到420℃后,按照挤压速度0.4mm/s通过工模具热挤压成型,得到铝合金热挤压型材。
5.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤三所述离线淬火工艺为:将铝合金热挤压型材固溶处理,然后在具有阳极保护装置的淬火炉淬火;所述淬火的水温≤20℃,淬火时入水速度13s。
6.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤三所述离线淬火九游体育官方网站工艺为:将铝合金热挤压型材固溶处理,然后在具有阳极保护装置的淬火炉淬火;所述淬火的水温15℃,淬火时入水速度13s。
7.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤三所述固溶处理的温度为502℃。
8.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤三所述固溶处理的温度为500℃。
9.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤四所述张力矫直时拉伸率为1.0%。
10.根据权利要求1所述的航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,其特征在于:步骤四所述张力矫直时拉伸率为1.3%。
一种航空用高强耐腐蚀2024铝合金小壁厚热挤压型材的制造方法,涉及一种铝合金热挤压型材的制造方法。为了解决2024铝合金挤压型材强度低和晶间腐蚀的关键技术难题。方法:制备2024铝合金短铸锭;将铝合金短铸锭加热后通过模具热挤压成型材;铝合金热挤压型材进行离线淬火,得到铝合金淬火型材;将铝合金淬火型材进行张力矫直;将经步骤四处理后的型材进行时效热处理。本发明通过改进合金成分和设置合理的淬火处理方式,抑制晶粒长大并细化晶粒,抑制或减少CuAl2在晶界上析出,减少贫Cu区形成,从而减少电位差,改善晶间腐蚀。得到的2024铝合金型材的抗拉强度σb=494.70~531.70MPa,屈服强度σ0.2=368.40~402.20MPa,延伸率δ=12.14~15.74%,满足航空材料需求。
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