一种铝合金铸锭的制作方法
阅读说明：本技术 一种铝合金铸锭的制作方法 (Manufacturing method of aluminum alloy ingot ) 是由 何维维 臧金鑫 伊琳娜 于 2021-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种铝合金铸锭的制作方法,包括步骤：S100、将用以制作所述铝合金铸锭的原料熔炼为合金液；S200、向所述合金液施加超声波；S300、将所述合金液铸造成所述铝合金铸锭；在步骤S200中,向所述合金液施加的超声波的频率为15kHz至35kHz。本发明具有能够有效降低扁铸锭的铸造应力,减少裂纹产生,降低铸锭氢含量,细化晶粒,铸锭成型率由70％提升至90％以上,铸锭氢含量降到0.1μg/g以下的优点。(The invention provides a method for manufacturing an aluminum alloy ingot, which comprises the following steps: s100, smelting the raw materials for manufacturing the aluminum alloy ingot into alloy liquid; s200, applying ultrasonic waves to the alloy liquid; s300, casting the alloy liquid into the aluminum alloy ingot; in step S200, the frequency of the ultrasonic wave applied to the alloy liquid is 15kHz to 35 kHz. The invention has the advantages of effectively reducing the casting stress of the flat ingot, reducing the generation of cracks, reducing the hydrogen content of the ingot, refining crystal grains, increasing the ingot forming rate from 70 percent to more than 90 percent and reducing the hydrogen content of the ingot to less than 0.1 mu g/g.)
技术领域
本发明涉及铝合金制作技术领域，特别涉及一种铝合金铸锭的制作方法。
背景技术
7000系铝合金具有超高强、高韧、耐蚀等较高的综合性能，是航空工业领域常用的金属材料之一。由于7000系铝合金具有高合金化、凝固结晶温度范围宽的特性，半连续铸造结晶过程中具有强烈的热裂及冷裂倾向，尤其是扁铸锭尺寸较大时，铸造难度显著提高。因此如何降低铸锭开裂报废率、细化晶粒是本领域技术人员急需解决的难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金铸锭的制作方法，能够细化晶粒，进而减少裂纹产生，降低铸锭氢含量，使铸造成型率得到提高。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种铝合金铸锭的制作方法，包括步骤：
S100、将用以制作所述铝合金铸锭的原料熔炼为合金液；
S200、向所述合金液施加超声波；
S300、将所述合金液铸造成所述铝合金铸锭；
在步骤S200中,向所述合金液施加的超声波的频率为15kHz至35kHz。
较优地，所述铝合金铸锭为不含Zr元素、Cr微合金化的非高纯7000系铝合金，
在步骤S200中，向所述合金液施加的超声波的频率为21kHz至25kHz。
较优地，在步骤S300中，铸造温度为720℃至730℃，铸造速率为56mm/min至60mm/min，铸造水流量为20m3/h至25m3/h。
较优地，所述铝合金铸锭为不含Zr元素、Cr微合金化的高纯7000系铝合金，在步骤S200中，向所述合金液施加的超声波的频率为15kHz至20kHz。
较优地，在步骤S300中，铸造温度为700℃至710℃，铸造速率为61mm/min至65mm/min，铸造水流量为26m3/h至30m3/h。
较优地，所述铝合金铸锭为含Zr元素、低Zn/Mg比、中等Cu含量、非高纯7000系铝合金，在步骤S200中，向所述合金液施加的超声波的频率为26kHz至30kHz。
较优地，在步骤S300中，铸造温度为730℃至740℃，铸造速率为50mm/min至55mm/min，铸造水流量为31m3/h至35m3/h。
较优地，所述铝合金铸锭为含Zr元素、高Zn/Mg比、低Cu含量、高纯7000系铝合金，在步骤S200中，向所述合金液施加的超声波的频率为31kHz至35kHz。
较优地，在步骤S300中，铸造温度为740℃至750℃，铸造速率为40mm/min至47mm/min，铸造水流量为36m3/h至40m3/h。
较优地，在步骤S100中包括：采用静置炉底透气砖精炼除气和/或采用SNIF高效双转子在线除气精炼和/或通过30PPI+50PPI双级泡沫陶瓷板对所述合金液进行过滤。
本发明的铝合金铸锭的制作方法通过采用在向所述合金液施加超声波，并且超声波的频率为15kHz至35kHz的技术方案，能够细化晶粒，进而减少裂纹产生，降低铸锭氢含量，使铸造成型率得到提高。
附图说明
图1本发明的铝合金铸锭的制作方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的铝合金铸锭的制作方法进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种铝合金铸的锭制作方法，包括步骤：
S100、将用以制作铝合金铸锭的原料熔炼为合金液；
S200、向合金液施加超声波；
S300、将合金液铸造成铝合金铸锭；
其中，在步骤S200中,向合金液施加的超声波的频率为15kHz至35kHz。
通过采用向合金液施加频率为15kHz至35kHz的超声波，能够使合金的金相组织明显细化，晶粒细化效果得到明显提高，进而降低铝合金铸锭的铸造应力，减少裂纹产生，降低铸锭氢含量，使铸造成型率得到提高。
作为一种可实施方式，当制作的铝合金铸锭为不含Zr元素、Cr微合金化的非高纯7000系铝合金(例如7075、7175等铝合金)时，在步骤S200中，向合金液施加的超声波的频率为21kHz至25kHz。进一步地，在步骤S300中，铸造温度为720℃至730℃，铸造速率为56mm/min至60mm/min，铸造水流量为20m3/h至25m3/h。
以7075铝合金为例，每种元素的重量配比为Zn：5％～6.1％，Mg：2.1％至～2.9％，Cu：1.2％～2.0％，Cr:0.18％～0.28％,Si:不超过0.4％，Fe：不超过0.5％。熔炼过程采用7000系铝合金的常规熔炼工艺及参数，投入原材料升温熔化，加入合金化元素。当温度达到725℃时开始浇铸，对前槽中合金液施加超声波，超声波频率23kHz，铸造速率57mm/min，铸造水流量23m3/h。发明人经过多次测试得出结论，采用这样的方式相对于现有技术晶粒度由2～3级提高为1级，成型率由75％提高为93％，铸锭氢含量由0.20μg/g～0.25μg/g降低至0.07μg/g～0.09μg/g。
作为一种可实施方式，当制作的铝合金铸锭为不含Zr元素、Cr微合金化的高纯7000系铝合金(例如7475铝合金)时，在步骤S200中，向合金液施加的超声波的频率为15kHz至20kHz。进一步地，在步骤S300中，铸造温度为700℃至710℃，铸造速率为61mm/min至65mm/min，铸造水流量为26m3/h至30m3/h。
以7475铝合金为例，每种元素的重量配比为Zn：5.2％～6.2％，Mg：1.9％至～2.9％，Cu：1.2％～1.9％，Cr:0.18％～0.25％,Si:不超过0.1％，Fe：不超过0.12％。熔炼过程采用7000系铝合金的常规熔炼工艺及参数，投入原材料升温熔化，加入合金化元素。当温度达到705℃时开始浇铸，对前槽中合金液施加超声波，超声波频率18kHz，铸造速率63mm/min，铸造水流量28m3/h。发明人经过多次测试得出结论，采用这样的方式相对于现有技术晶粒度由2～3级提高为1级，成型率由78％提高为95％，铸锭氢含量由0.18μg/g～0.27μg/g降低至0.08μg/g～0.1μg/g。
作为一种可实施方式，当制作的铝合金铸锭为含Zr元素、低Zn/Mg比、中等Cu含量、非高纯7000系铝合金(例如7050、7010等铝合金)时，在步骤S200中，向合金液施加的超声波的频率为26kHz至30kHz。进一步，在步骤S300中，铸造温度为730℃至740℃，铸造速率为50mm/min至55mm/min，铸造水流量为31m3/h至35m3/h。
以7050铝合金为例，每种元素的重量配比为Zn：5.7％～6.7％，Mg：1.9％至～2.9％，Cu：2.0％～2.6％，Zr:0.08％～0.15％,Si:不超过0.12％，Fe：不超过0.15％。熔炼过程采用7000系铝合金的常规熔炼工艺及参数，投入原材料升温熔化，加入合金化元素。当温度达到735℃时开始浇铸，对前槽中合金液施加超声波，超声波频率28kHz，铸造速率53mm/min，铸造水流量33m3/h。发明人经过多次测试得出结论，采用这样的方式相对于现有技术晶粒度由2～3级提高为1级，成型率由73％提高为95％，铸锭氢含量由0.24μg/g～0.33μg/g降低至0.06μg/g～0.09μg/g。
作为一种可实施方式，当制作的铝合金铸锭为含Zr元素、高Zn/Mg比、低等Cu含量、高纯7000系铝合金(例如7055、7085、7150、7A55、7A85、7B50等铝合金)时，在步骤S200中，向合金液施加的超声波的频率为31kHz至35kHz。进一步地，在步骤S300中，铸造温度为740℃至750℃，铸造速率为40mm/min至47mm/min，铸造水流量为36m3/h至40m3/h。
以7055铝合金为例，每种元素的重量配比为Zn：7.6％～8.4％，Mg：1.8％至～2.3％，Cu：2.0％～2.6％，Zr:0.08％～0.15％,Si:不超过0.1％，Fe：不超过0.15％。熔炼过程采用7000系铝合金的常规熔炼工艺及参数，投入原材料升温熔化，加入合金化元素。当温度达到735℃时开始浇铸，对前槽中合金液施加超声波，超声波频率28kHz，铸造速率53mm/min，铸造水流量33m3/h。发明人经过多次测试得出结论，采用这样的方式相对于现有技术晶粒度由2～3级提高为1级，成型率由70％提高为90％，铸锭氢含量由0.2μg/g～0.32μg/g降低至0.08μg/g～0.09μg/g
优选地，在步骤S100中包括：采用静置炉底透气砖精炼除气和/或采用SNIF高效双转子在线除气精炼和/或通过30PPI+50PPI双级泡沫陶瓷板对合金液进行过滤。这样能够促进熔炼过程中产生的杂质气体的排除，进而避免产品出现疏松、夹渣等缺陷，使产品的质量得到了保证。
以上实施例使本发明具有能够有效降低扁铸锭的铸造应力，减少裂纹产生，降低铸锭氢含量，细化晶粒，铸锭成型率由70％提升至90％以上，铸锭氢含量降到0.1μg/g以下的优点。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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