一种铝合金锻件的生产方法

技术领域

本发明涉及铝合金技术领域，尤其涉及一种铝合金锻件的生产方法。

背景技术

铝合金是对航空航天装备轻量化具有重要意义的轻质高性能铝合金材料，与传统的航空航天用铝合金相比，铝合金使构件综合减重达到8％-15％，是理想的航空航天轻质结构材料，是国防科工局、装发、工信部等部门和航空航天设计院所高度关注、重点支持和迫切需要的合金材料。开展高强韧铝合金材料及航天飞行器大型整体舱段环件制备关键技术的研究，对航天飞行器向重载、远程方向的发展具有重要推动作用。

在现有航天器舱段材料选用方面，2A14、2219铝铜系合金目前仍是我国舱段最主要材料，但面临舱段规格越来越大及进一步减重的需求，迫切需要抗拉强度超过500MPa的更高强韧、密度更低、弹性模量更高的轻质合金材料。近几年来，2195铝锂合金已经逐步在航天器中得到应用，对航天器结构和减重性能的提高起到极大作用.

现有技术锻造技术生产的2A14、2219、2195系合金锻件，各项异性明显，法兰锻件环向、径向、高向性能差异大，产品使用过程在低性能方向容易出现强度不足等问题。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铝合金的生产方法，本申请生产的铝合金具有环向、径向高指标，力学性能差异小的优异性能。

有鉴于此，本申请提供了一种铝合金锻件的生产方法，包括以下步骤：

A)将铝合金铸锭进行四次拔长、四次镦粗，得到初加工产品；

B)将所述初加工产品进行固溶处理，再快速冷却；

C)将步骤B)得到的产品在高度方向上进行冷压缩，最后进行时效处理。

优选的，所述四次镦粗、四次拔长的过程中，第一次镦粗的锻造比为2～2.5，第一次拔长的锻造比为2～2.5；第二次镦粗的锻造比为2～2.5，第二次拔长的锻造比为2～2.5；第三次镦粗的锻造比为2～2.5，第三次拔长的锻造比为2～2.5；第四次镦粗的锻造比为2～2.5，第四次拔长的锻造比为2～2.5。

优选的，所述四次拔长、四次镦粗的总锻造比为15～16。

优选的，所述固溶处理的温度为500～550℃，保温时间为1～5h。

优选的，所述固溶处理的温度为500～530℃，保温时间为3～5h。

优选的，所述快速冷却的方式具体为固溶之后在≤15s内放入水中。

优选的，所述冷压缩的变形量为1～5％。

优选的，所述时效处理的加热温度为100～150℃，保温时间为24～36h。

优选的，所述时效处理的加热温度为120～150℃，保温时间为30～36h。

优选的，所述铝合金为2A14铝合金、2219铝合金或2195铝锂合金。

本申请提供了一种铝合金锻件的生产方法，其首先将铝合金铸锭进行四次镦粗、四次拔长，以将铸锭从纵、横、高三个方向分别镦粗、拔长，有效从各个方向打碎铸态组织，以利于获得组织均匀的铸锭，再将其进行固溶处理、冷压缩和时效处理，以使得到的铝合金具有环向、径向高指标，力学性能差异小的优异性能。

附图说明

图1为本发明实施例1中铝合金铸锭镦粗拔长的尺寸变化示意图；

图2为本发明实施例1制备的中铝合金的取样示意图。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

鉴于现有技术中锻造工艺生产的铝合金各向异性明显，锻件环向、径向和高度性能差异大的温度，本申请提供了一种铝合金锻件的生产方法，其从纵、横、高三个方向分别对铸锭进行了镦粗和拔长，有效从各个方向打碎铸态组织，减少了铝合金材料的各向异性，获得了环向、径向高指标、性能差异小的高水平铝合金，尤其是获得了高性能的2195铝锂合金锻件。具体的，本发明实施例公开了一种铝合金锻件的生产方法，包括以下步骤：

A)将铝合金铸锭进行四次拔长、四次镦粗，得到初加工产品；

B)将所述初加工产品进行固溶处理，再快速冷却；

C)将步骤B)得到的产品在高度方向上进行冷压缩，最后进行时效处理。

在铝合金锻件的制备方法中，本申请首先将铝合金铸锭进行第一次拔长、第一次镦粗，完成该加工之后，则继续进行第二次拔长、第二次镦粗，之后再继续进行第三次镦粗、第三次拔长、第四次镦粗、第四次拔长，以保证铝合金铸锭从横、纵、高三个方向均对铸锭进行镦粗、拔长。在上述镦粗、拔长的过程中，第一次镦粗的锻造比为2～2.5，第一次拔长的锻造比为2～2.5；第二次镦粗的锻造比为2～2.5，第二次拔长的锻造比为2～2.5；第三次镦粗的锻造比为2～2.5，第三次拔长的锻造比为2～2.5；第四次镦粗的锻造比为2～2.5，第四次拔长的锻造比为2～2.5。

所述四次镦粗、所述拔长的总锻造比为15～16。

经过上述镦粗、拔长处理之后，本申请则将其进行热处理；首先将其进行固溶处理，所述固溶处理的加热温度为500～550℃，保温时间为1～5h；具体的，所述固溶处理的加热温度为500～530℃。所述固溶处理以使合金元素充分溶解到铝基体中，得到饱和单相固溶体。

本申请然后将固溶处理后的产品进行冷压缩，所述冷压缩的变形量为1～5％；所述冷压缩一方面可以消除产品快速冷却过程中产生的应力，减少产品在后续加工中的变形；一方面可以产生一个加工硬化效应，提升产品的性能。本申请最后将冷压缩后的产品进行时效处理，所述时效处理的温度为100～150℃，保温时间为24～36h；具体的，所述时效处理的温度为120～150℃，保温时间为30～36h。所述时效处理以实现稳定组织、改善力学性能。

本申请提供的铝合金的生产方法对2A14铝合金、2219铝合金或2195铝锂合金的各项异性有改善效果，尤其对2195铝锂合金的改善具有显著效果。

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的铝系合金锻件的生产方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。

实施例1

第一步：按示意图对2195铝锂合金铸锭从不同方向将A、B、C三个面进行拔长、镦粗，最后通过锻压机将方的棱边压平，可将方形压成圆形(近似圆)；产品加工至Ф326mm×Ф30mm×105mm，减少后续热处理工序的厚度，使材料中心处能够做到充分固溶，淬火时能得到较好的冷却效果。

第二步：将上述得到的产品进行固溶热处理：加热温度500～530℃，经过3～5h保温后进行快速冷却；

第三步：对产品高度进行冷压缩，压缩变形量在1％～5％；

第四步：将冷压缩得到的产品进行时效热处理：加热温度120～150℃，保温时间30～36h；

第五步：按取样示意图2进行取样检测，检测结果如表1所示；

按照同样的方法生产2A14铝合金和2219铝合金，测试结果如表1所示；

表1 2A14铝合金、2219铝合金与2195铝锂合金性能数据对比表

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。