7075锻造铝合金在飞机螺旋桨桨毂中运用

　　摘要：针对国产7075铝合金在飞机螺旋浆毂锻造过程中，遇到材料杂质问题、力学性能难达标、粗晶难达标和电导率难达标技术难题进行了研究。通过工艺创新，在熔炼过程中采用双级除气加过滤溶体净化新工艺。以及等压、等量变形一火成形锻造新工艺，还有热处理采用多级时效新工艺。以实现飞机螺旋桨桨毂国产化。

　　关键词：桨毂锻件;7075合金;双级除气;热处理

　　1、控制杂质元素Fe和Si。

　　1.1 Al-Zn-Mg-Cu系(7XXX)合金是超高强合金，该系铝合金具有高的比强度和硬度、较好的耐腐蚀性能和较高的任性，而且耐久、经济、易加工和高科技冶金材料。故飞机螺旋桨桨毂锻件采用的7075合金材料。但是其化学成分中有害元素为Fe、Si，它可能生成(Fe、Cr)3SiAl12、(Fe、Mn、Cu)Al6、CuFeAl7、和Mg2Si等粗大杂质相。从而影响到7075的各项性能。主要表现在以下三个方面：(1)随着Fe和Si的化学成分含量增大，各项性能逐渐减小。(2)Si的不利影响大于Fe，随着Si化学成分含量增加，各项性能大幅度减小。(3)(Fe+Si)杂质含量增加那么AlFeSi含量也增加，固铝合金脆性大幅度增大。

　　1.2 配料使用纯度为99.7%以上的铝锭和不超过总用量30%的本合金废料，所用中间合金杂质含量严格控制，所有材料的外表面必须清洁。

　　熔炼合金化，选用20吨以下的电炉熔炼。每次放干、清炉、清理熔池，装料严格按照工艺规程执行合理分布，低氧化气氛熔炼。

　　2、双级除气

　　目的通过净化炉体熔体工艺技术，为了去除合金中有害的气体、夹杂物、提高合金纯洁度、使7075铝合金锻造材料达到标准要求。

　　双级除气工艺主要是：预除气装置DAC串联在静止炉与MINT除气装置之间。

　　熔体经炉内Ar-Cl2精炼静置后，进入DAC预除气装置，预先去除一部分气体，再沿切线方向进入MINT除气装置中。使其呈螺旋向下流动的熔体与反应室底部向上喷射的Ar- Cl2气体逆流“反应”后再进入泡沫陶瓷过滤器，进一步除去铝熔体中的氢、碱金属和非金属夹杂物。并用Telegas测氢仪对铝熔体中的含氢量进行检测，并获得高纯度的铝合金。除气的工艺参数：精炼炉内温度：750℃～760℃;气体：Ar+F12(氟利昂气体);耗气量：0.5～0.8L/kg.DAC除气：温度750℃～760℃;气体：Ar+Cl2;耗气量：1～1.5L/kg.MINT除气：温度750℃～760℃;气体：Ar+Cl2;耗气量：1～2 L/kg;泡沫陶瓷过滤。

　　3、锻造工艺

　　3.1 成形工艺

　　7075铸锭(直径450mm×1500mm)通过100MN挤压机挤压成直径为254mm的挤压棒， 经过低倍、力学性能和高倍检测合格后方可作为桨毂锻件。棒料尺寸符合图纸要求。表面光洁，无任何缺陷。桨毂锻件尺寸直径为254mm厚度为18mm。经过预锻成形、终锻成形、切边成最终产品毛坯(如图1所示)。

　　锻造采用快速、等压、等量变形，采用一火成形工艺。

　　锻造工艺参数：

　　毛料加热温度：430～450℃，保温时间：210分钟;

　　模具加热温度：250～430℃，保温时间：3-5小时;

　　锻造温度：430～450℃， 终锻温度：大于380℃。

　　3.2热处理工艺参数：

　　固溶温度： 470℃，固溶时间：2H。

　　时效温度：110℃，8H;180℃，10H。

　　3.3 桨毂锻件综合性能

　　按照上述工艺生产出7075合金毛坯的全部力学性能指标高于国军标GJB2351 航空航天铝合金锻件规范要求。电导率和硬度符合要求说明我们锻件均匀性好。具体见表1

　　3.4桨毂锻件金相组织

　　按照我们热处理工艺和锻造工艺以及成分配方可知我们桨毂锻件金相组织高倍符合

　　QJ-1675和GB/T 3246.1要求，组织分布均匀，没有出现过烧和高温氧化等现象。而金相组

　　织低倍组织高于GB/T 3246.2要求，粗晶环厚度小于0.5mm。

　　4、结论

　　1、该工艺桨毂锻件各项技术和质量指标均超过我国各项标准规定。

　　2、该工艺桨毂锻件特点是：采用降低Fe、Si含量，还有熔体双级在线除气处理和除气过滤，用高效的氩气代替传统工艺中氩气、氮气和氯气纯化等。还有小炉(10T以下)铸造。综上所述这些技术保障了我們得到优秀的毛坯。

　　3、采用该生产工艺生产出7075铝合金桨毂锻件为几百架飞机提供装配。

　　4、改变传统的用轧制板材机加工出7075铝合金桨毂，成本高和使用寿命只有1000小时但是用锻造7075铝合金桨毂寿命高达5000小时以上而且还节约了200万以上的成本。且质量和寿命得到很好的保证。

　　推荐阅读：容易录用机械仪表核心期刊

期刊VIP网，您身边的高端学术顾问

文章名称： 7075锻造铝合金在飞机螺旋桨桨毂中运用

文章地址： http://www.qikanvip.com/jixie/56496.html