航天薄壁鑄件用鋁合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種航天薄壁鑄件用鋁合金材料及其制備方法，在航天標(biāo)準(zhǔn)ZL114A合金的基礎(chǔ)上，通過(guò)調(diào)整合金成分、控制微量元素含量以及批量化生產(chǎn)細(xì)化變質(zhì)、熔煉制備工藝，采用普鋁批量制備出一種高強(qiáng)韌的新型亞共晶鋁合金材料，適用于航天薄壁金屬型鑄件，力學(xué)性能與精鋁小批量生產(chǎn)的性能相當(dāng)，成本下降5000元/噸，滿足了航天產(chǎn)品批量化的需求。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于侶合金材料制備領(lǐng)域，設(shè)及航天薄壁高強(qiáng)初侶合金鑄件材料，尤其是 一種航天薄壁鑄件用侶合金材料及其制備方法。 航天薄壁鑄件用錯(cuò)合金材料及其制備方法
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)航天產(chǎn)品W蒙皮巧條馴接結(jié)構(gòu)成型工藝為主，侶合金材料W強(qiáng)度和初性較好 的變形侶合金為主，但隨著國(guó)內(nèi)外航天產(chǎn)品的形狀日益趨向大型化、整體化、結(jié)構(gòu)與功能一 體化發(fā)展，國(guó)外越來(lái)越多的采用鑄造成型工藝，主要因?yàn)殍T造具有低成本、綜合性能優(yōu)及可 靠性強(qiáng)，制造周期短等優(yōu)勢(shì)。
[0003] 國(guó)內(nèi)薄壁大型高強(qiáng)初侶合金鑄件材料一般選用化114A，因其含有較高的Si含量， 液態(tài)金屬具有較好的流動(dòng)性，可W成型大型薄壁復(fù)雜構(gòu)件(2.5-5mm)，由于微量Mg元素的加 入，可通過(guò)形成Mg2Si析出相來(lái)進(jìn)行時(shí)效強(qiáng)化處理，因而具有較高的強(qiáng)度、且延展性較好。航 天產(chǎn)品為了保證高的力學(xué)性能，使用的化114A侶合金材料一般采用精侶(Al>99.85%)在 真空試驗(yàn)爐中制備，生產(chǎn)成本高而且無(wú)法滿足航天鑄件批量化生產(chǎn)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種用于航天薄壁金屬型鑄件 的高強(qiáng)鑄造亞共晶侶娃合金材料及其制備方法，關(guān)鍵技術(shù):界定了對(duì)力學(xué)性能有影響的微 量元素的含量、采用了爐后侶鐵棚絲輔助細(xì)化與Sb巧e聯(lián)合變質(zhì)工藝及批量化制備工藝的 控制，實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，生產(chǎn)成本大幅下降。
[0005] 本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0006] -種航天薄壁鑄件用侶合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為：
[0007；
[000引一種航天薄壁鑄件用侶合金材料的制備方法，步驟如下：
[0009] (1)將Al>99.70%的重烙用侶錠、金屬娃放入火焰反射爐中烙化，烙化溫度為780- 800。。
[0010] 間然后再將411'110、41863、4這1110、41565、4口65投入反射爐中，攬拌5~8111111，升 溫至 760-780 °C;
[0011] 間按總投料的0.1~0.2%稱取ST無(wú)鋼精煉劑，W惰性氣體氮?dú)鉃檩d體將ST無(wú)鋼精 煉劑均勻的噴入侶合金烙體內(nèi)，噴粉時(shí)間控制在20~30min，靜置5min，將侶液表面的浮渣 拱出；
[0012] (4)用鐘罩將金屬儀壓入侶合金烙體內(nèi)部至金屬儀全部烙化，迅速攬拌4~5min;
[0013] 間在誘鑄流槽尾端的過(guò)濾箱內(nèi)放置陶瓷過(guò)濾板，預(yù)熱誘鑄流槽和過(guò)濾板至600- 700。。
[0014] (6)爐內(nèi)侶液靜置1 Omin，調(diào)整侶液溫度至700 ± 5 °C，打開(kāi)爐組放水裝置，開(kāi)始誘鑄；
[0015] 例誘鑄開(kāi)始后，啟動(dòng)喂絲機(jī)，鐵棚絲的喂料速度為0.45-0.5m/min，誘鑄流槽的容 積為0.8m3，鐵棚絲在誘鑄流槽的侶合金液中有效合金化時(shí)間保證10min-12min;
[0016] 腳誘鑄過(guò)程，侶合金液經(jīng)過(guò)在線氮?dú)獬龤夂吞沾蛇^(guò)濾板除渣，進(jìn)入模具內(nèi)部凝固 成錠。
[0017] 而且，所述的金屬娃為破碎好的1~5cm3的小塊。
[0018] 而且，所述的陶瓷過(guò)濾板為30目的陶瓷過(guò)濾板。
[0019] 本發(fā)明新型亞共晶侶合金材料在QJ3185《航天用侶合金化205A、ZL114A鑄件規(guī)范》 中化114A的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化：
[0020] 1)增加 Mn/Fe 比（1/3-3/4)的控制
[0021] 2)增加雜質(zhì)元素？(《0.0020%)、化(化《0.0020%)的控制
[0022] 3)合金強(qiáng)化細(xì)化作用：加入侶液重量0.5-0.7 %的AmSBl鐵棚絲
[0023] 4)增加變質(zhì)處理:56:(0.15%-0.25%)、化(0.10-0.15%)
[0024] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：
[0025] 1、本發(fā)明通過(guò)加強(qiáng)對(duì)雜質(zhì)元素 P、Ca、Mn的控制，采用Sb巧e聯(lián)合變質(zhì)，爐后鐵棚絲 強(qiáng)化細(xì)化W及爐內(nèi)和爐后雙重除氣除渣生產(chǎn)工藝，研制出一種航天薄壁金屬型鑄件用高強(qiáng) 初侶合金材料，實(shí)現(xiàn)了批量化生產(chǎn)，成本低，滿足了航天產(chǎn)品批量化生產(chǎn)需求。
[0026] 2、本發(fā)明界定化、P等對(duì)力學(xué)性能有害元素含量，同時(shí)添加了適量的Mn元素來(lái)降低 化元素的有害作用，提高力學(xué)性能。
[0027] 3、本發(fā)明使用喂絲機(jī)在爐后流槽內(nèi)均勻添加 AmSBl鐵棚絲，侶液內(nèi)部形成TiB2、 AbTi化合物，從而強(qiáng)化AlTilO的細(xì)化作用;通過(guò)控制鐵棚絲的喂料速度W及誘鑄流槽的容 積，控制了鐵棚絲的有效合金化時(shí)間，避免了合金化時(shí)間過(guò)短和過(guò)長(zhǎng)對(duì)合金力學(xué)性能的危 害。
[0028] 4、本發(fā)明針對(duì)薄壁金屬型鑄件冷卻速度快的特點(diǎn)，采用Sb巧e聯(lián)合變質(zhì)工藝，對(duì)侶 合金的Si相進(jìn)行變質(zhì)，大幅提升了合金的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，W下實(shí)施例只是描述性的，不是限 定性的，不能W此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0030] 實(shí)施例：
[0031] -種航天薄壁鑄件用高性能亞共晶侶合金材料的制備方法，步驟如下：
[0032] (1)分別稱取重烙用侶錠(41>99.70%)、金屬娃(441)、金屬儀(1邑>99.95%)、鐵 中間(AlTilO)、被中間(AlBe3)、儘中間(AlMnlO)、鐵棚絲(AmSBl)、錬中間(AlSb5)、蹄中 間(AlTe5);各成分質(zhì)量百分含量如下：
[0033]
[0034] 而且，步驟(1)金屬娃(441)為破碎好的1~5cm3的小塊。
[0035] 間按總投料的0.1~0.2 %稱取ST無(wú)鋼精煉劑；
[0036] 間利用叉車將步驟(1)中的重烙用侶錠、金屬娃放入30t的固定式火焰反射爐中烙 化，烙化溫度為780-800°C，取樣進(jìn)行成分檢測(cè)；
[0037] (4)然后將步驟(1)中鐵中間、被中間、儘中間、錬中間、蹄中間利用叉車投入固定式 反射爐中，叉車叉動(dòng)攬拌祀大力攬拌爐內(nèi)侶液5~8min，升溫至760-780°C，取成分樣塊檢測(cè) 成分；
[0038] 間調(diào)整侶液溫度至760-780°C，將步驟間中的ST無(wú)鋼精煉劑放入自動(dòng)噴粉機(jī)中，W 惰性氣體氮?dú)鉃檩d體將ST無(wú)鋼精煉劑均勻的噴入侶合金烙體內(nèi)去除侶合金中的浮渣(兼有 除氣的作用），噴粉時(shí)間控制在20~30min，靜置5min，將侶液表面的浮渣拱出；
[0039] 做用鐘罩將步驟(1)中的金屬儀壓入侶合金烙體內(nèi)部至金屬儀全部烙化，迅速攬拌 4~5min，取樣檢測(cè)；
[0040] 例在誘鑄流槽尾端的過(guò)濾箱內(nèi)放置30目的陶瓷過(guò)濾板，誘鑄前1小時(shí)開(kāi)啟預(yù)熱系 統(tǒng)，預(yù)熱誘鑄流槽和過(guò)濾板至600-700°C ;
[0041 ]腳爐內(nèi)侶液靜置lOmin，調(diào)整侶液溫度至700 ± 5°C，打開(kāi)爐組放水裝置，開(kāi)始誘鑄；
[0042] (9)誘鑄開(kāi)始后，啟動(dòng)喂絲機(jī)，鐵棚絲的喂料速度為0.45-0.5m/min，誘鑄流槽的容 積為0.8m3，鐵棚絲在誘鑄流槽的侶合金液中有效合金化時(shí)間保證10min-12min;
[0043] (10)誘鑄過(guò)程，侶合金液經(jīng)過(guò)在線氮?dú)獬龤夂吞沾蛇^(guò)濾板除渣，進(jìn)入模具內(nèi)部凝固 成錠。
[0044] 本發(fā)明侶合金材料與航天標(biāo)準(zhǔn)化114A合金成分、力學(xué)性能對(duì)比（參見(jiàn)表1及表2)。
[0045] 表1合金材料成分
[0046]
[0
[004引表2合金力學(xué)性能
[0049]
[0050] W上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來(lái)說(shuō)，在不脫離發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，運(yùn)些都屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種航天薄壁鑄件用鋁合金材料，其組分及質(zhì)量百分含量為：2. -種權(quán)利要求1所述的鋁合金材料的制備方法，步驟如下： ⑴將A1多99.70 %的重熔用鋁錠、金屬硅放入火焰反射爐中熔化，熔化溫度為780-800 °C； ⑵然后再將41!^10^1863^恤1110^13&5^1了65投入反射爐中，攪拌5~8111111，升溫至 760-780。。； (3)按總投料的0.1~0.2%稱取ST無(wú)鈉精煉劑，以惰性氣體氮?dú)鉃檩d體將ST無(wú)鈉精煉劑 均勻的噴入鋁合金熔體內(nèi)，噴粉時(shí)間控制在20~30min，靜置5min，將鋁液表面的浮渣撈出； ⑷用鐘罩將金屬鎂壓入鋁合金熔體內(nèi)部至金屬鎂全部熔化，迅速攪拌4~5min; (5) 在澆鑄流槽尾端的過(guò)濾箱內(nèi)放置陶瓷過(guò)濾板，預(yù)熱澆鑄流槽和過(guò)濾板至600-700°C; (6) 爐內(nèi)鋁液靜置lOmin，調(diào)整鋁液溫度至700 ± 5°C，打開(kāi)爐組放水裝置，開(kāi)始澆鑄； (7) 澆鑄開(kāi)始后，啟動(dòng)喂絲機(jī)，鈦硼絲的喂料速度為0.45-0.5m/min，澆鑄流槽的容積為 0.8m3，鈦硼絲在饒鑄流槽的錯(cuò)合金液中有效合金化時(shí)間保證10min-12min; (8) 澆鑄過(guò)程，鋁合金液經(jīng)過(guò)在線氮?dú)獬龤夂吞沾蛇^(guò)濾板除渣，進(jìn)入模具內(nèi)部凝固成錠。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的金屬娃為破碎好的1~5cm3的小 塊。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:所述的陶瓷過(guò)濾板為30目的陶瓷過(guò)濾 板。
【文檔編號(hào)】C22C21/02GK106048332SQ201610652060
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月10日 公開(kāi)號(hào)201610652060.0, CN 106048332 A, CN 106048332A, CN 201610652060, CN-A-106048332, CN106048332 A, CN106048332A, CN201610652060, CN201610652060.0
【發(fā)明人】霍會(huì)娟, 劉文龍, 郭強(qiáng), 龐會(huì)霞, 代曉晨
【申請(qǐng)人】天津立中合金集團(tuán)有限公司