7075鍛造鋁合金在飛機螺旋槳槳轂中運用

張平 胡慧君

摘要：針對國產7075鋁合金在飛機螺旋漿轂鍛造過程中，遇到材料雜質問題、力學性能難達標、粗晶難達標和電導率難達標技術難題進行了研究。通過工藝創新，在熔煉過程中采用雙級除氣加過濾溶體凈化新工藝。以及等壓、等量變形一火成形鍛造新工藝，還有熱處理采用多級時效新工藝。以實現飛機螺旋槳槳轂國產化。

關鍵詞：槳轂鍛件;7075合金;雙級除氣;熱處理

1、控制雜質元素Fe和Si。

1.1 Al-Zn-Mg-Cu系（7XXX）合金是超高強合金，該系鋁合金具有高的比強度和硬度、較好的耐腐蝕性能和較高的任性，而且耐久、經濟、易加工和高科技冶金材料。故飛機螺旋槳槳轂鍛件采用的7075合金材料。但是其化學成分中有害元素為Fe、Si，它可能生成（Fe、Cr）3SiAl12、（Fe、Mn、Cu）Al6、CuFeAl7、和Mg2Si等粗大雜質相。從而影響到7075的各項性能。主要表現在以下三個方面：（1）隨著Fe和Si的化學成分含量增大，各項性能逐漸減小。（2）Si的不利影響大于Fe，隨著Si化學成分含量增加，各項性能大幅度減小。（3）（Fe+Si）雜質含量增加那么AlFeSi含量也增加，固鋁合金脆性大幅度增大。

1.2 配料使用純度為99.7%以上的鋁錠和不超過總用量30%的本合金廢料，所用中間合金雜質含量嚴格控制，所有材料的外表面必須清潔。

熔煉合金化，選用20噸以下的電爐熔煉。每次放干、清爐、清理熔池，裝料嚴格按照工藝規程執行合理分布，低氧化氣氛熔煉。

2、雙級除氣

目的通過凈化爐體熔體工藝技術，為了去除合金中有害的氣體、夾雜物、提高合金純潔度、使7075鋁合金鍛造材料達到標準要求。

雙級除氣工藝主要是：預除氣裝置DAC串聯在靜止爐與MINT除氣裝置之間。

熔體經爐內Ar-Cl2精煉靜置后，進入DAC預除氣裝置，預先去除一部分氣體，再沿切線方向進入MINT除氣裝置中。使其呈螺旋向下流動的熔體與反應室底部向上噴射的Ar- Cl2氣體逆流“反應”后再進入泡沫陶瓷過濾器，進一步除去鋁熔體中的氫、堿金屬和非金屬夾雜物。并用Telegas測氫儀對鋁熔體中的含氫量進行檢測，并獲得高純度的鋁合金。除氣的工藝參數：精煉爐內溫度：750℃～760℃;氣體：Ar+F12（氟利昂氣體）;耗氣量：0.5～0.8L/kg.DAC除氣：溫度750℃～760℃;氣體：Ar+Cl2;耗氣量：1～1.5L/kg.MINT除氣：溫度750℃～760℃;氣體：Ar+Cl2;耗氣量：1～2 L/kg;泡沫陶瓷過濾。

3、鍛造工藝

3.1 成形工藝

7075鑄錠（直徑450mm×1500mm）通過100MN擠壓機擠壓成直徑為254mm的擠壓棒， 經過低倍、力學性能和高倍檢測合格后方可作為槳轂鍛件。棒料尺寸符合圖紙要求。表面光潔，無任何缺陷。槳轂鍛件尺寸直徑為254mm厚度為18mm。經過預鍛成形、終鍛成形、切邊成最終產品毛坯（如圖1所示）。

鍛造采用快速、等壓、等量變形，采用一火成形工藝。

鍛造工藝參數：

毛料加熱溫度：430～450℃，保溫時間：210分鐘;

模具加熱溫度：250～430℃，保溫時間：3-5小時;

鍛造溫度：430～450℃，?終鍛溫度：大于380℃。

3.2熱處理工藝參數：

固溶溫度： 470℃，固溶時間：2H。

時效溫度：110℃，8H;180℃，10H。

3.3 槳轂鍛件綜合性能

按照上述工藝生產出7075合金毛坯的全部力學性能指標高于國軍標GJB2351 航空航天鋁合金鍛件規范要求。電導率和硬度符合要求說明我們鍛件均勻性好。具體見表1

3.4槳轂鍛件金相組織

按照我們熱處理工藝和鍛造工藝以及成分配方可知我們槳轂鍛件金相組織高倍符合

QJ-1675和GB/T 3246.1要求，組織分布均勻，沒有出現過燒和高溫氧化等現象。而金相組

織低倍組織高于GB/T 3246.2要求，粗晶環厚度小于0.5mm。

4、結論

1、該工藝槳轂鍛件各項技術和質量指標均超過我國各項標準規定。

2、該工藝槳轂鍛件特點是：采用降低Fe、Si含量，還有熔體雙級在線除氣處理和除氣過濾，用高效的氬氣代替傳統工藝中氬氣、氮氣和氯氣純化等。還有小爐（10T以下）鑄造。綜上所述這些技術保障了我們得到優秀的毛坯。

3、采用該生產工藝生產出7075鋁合金槳轂鍛件為幾百架飛機提供裝配。

4、改變傳統的用軋制板材機加工出7075鋁合金槳轂，成本高和使用壽命只有1000小時但是用鍛造7075鋁合金槳轂壽命高達5000小時以上而且還節約了200萬以上的成本。且質量和壽命得到很好的保證。

（安徽卓爾航空科技有限公司?安徽?蕪湖?241000）