[發(fā)明專利]一種含鈷的鋁合金材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810222487.2
• 申請(qǐng)日: 2008-09-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101413079A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張永安;熊柏青;李志輝;朱寶宏;王鋒;劉紅偉;李錫武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 北京北新智誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程鳳儒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，特別是指一種含鈷的鋁合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)

鋁合金作為金屬材料中最典型的輕質(zhì)材料，具有比重低、易加工、成本低等優(yōu)點(diǎn)，一直是一種關(guān)鍵的軍民兩用材料。

7xxx系鋁合金是Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金的總稱，也是目前已成功地實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用的各種變形鋁合金中強(qiáng)度最高的一類，7xxx系鋁合金預(yù)拉伸板是各種民用和軍用飛機(jī)、地面和海上交通運(yùn)輸工具中所使用的大型整體式結(jié)構(gòu)件制造用的關(guān)鍵中間產(chǎn)品。隨著整機(jī)發(fā)展對(duì)大型整體式結(jié)構(gòu)件綜合性能要求的不斷提高，大型整體式結(jié)構(gòu)件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的上升、總體高度和部分壁厚的增大等等，對(duì)大型結(jié)構(gòu)件制造用7xxx系鋁合金材料的綜合使用性能(包括力學(xué)性能、物理性能、抗腐蝕性能等)、以及加工工藝性能(包括切削加工性能、焊接性能等)提出了越來(lái)越高的要求，更為重要的是隨著半成品的厚度增加，需要合金本身具有優(yōu)良的熱處理淬透性能。

現(xiàn)有的7050、7150、7055合金已經(jīng)具有良好的強(qiáng)度和其他綜合性能，尤其以7050-T74合金為代表，是當(dāng)前航空領(lǐng)域使用的最為廣泛的合金之一。但這些合金都存在熱處理淬透性能一般甚至較差的問(wèn)題，其淬透厚度一般不超過(guò)150mm，不能滿足當(dāng)前航空制造工業(yè)對(duì)大截面半成品的迫切需求，限制了該系列合金在航空領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用。

故近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外正致力于新型高性能低淬火敏感性鋁合金材料的開(kāi)發(fā)工作。本專利申請(qǐng)單位前期通過(guò)調(diào)整Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金主元素的含量及配比，未添加其他任何微量元素，獲得了具有高性能和低淬火敏感性相結(jié)合的新型鋁合金材料，相關(guān)研究成果已申請(qǐng)了專利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種強(qiáng)度和塑性保持在較高水平，斷裂韌性及耐蝕性能與相對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)合金相當(dāng)，熱處理淬透性能明顯提高的高性能鋁合金材料，滿足航空大型主承力結(jié)構(gòu)件制造對(duì)大截面半成品料的需求。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備含鈷的鋁合金材料的方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種含鈷的新型高強(qiáng)度、高韌性、低淬火敏感性鋁合金材料，其化學(xué)成分及含量(按重量百分比計(jì))為：Zn6—8wt％，Mg1—3wt％，Cu1.0—2.6wt％，Zr0.1—0.25wt％，Co0.07—0.5wt％，F(xiàn)e小于0.15wt％，Si小于0.12wt％，余量為Al。本發(fā)明主要依據(jù)合金在淬透性方面的要求對(duì)合金進(jìn)行微合金化設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)牌號(hào)的合金相比，主合金元素基本保持不變，選擇Zr元素替代Cr元素作為除Co元素外的主要微量元素，在起到細(xì)化晶粒、阻礙再結(jié)晶作用的同時(shí)，可在一定程度上解決Cr元素明顯降低半成品淬透性的問(wèn)題；在選擇Al-Zn-Mg-Cu-Zr系列合金的基礎(chǔ)上，通過(guò)添加一定量Co元素，以改變鋁基體中主要合金元素(Zn、Mg元素)的固溶度，從而明顯提高合金的熱處理淬透性能。

以上所述Co元素較佳的含量范圍：0.07～0.3wt％.

所述鋁合金材料，其擠壓件典型極限抗拉強(qiáng)度為σ_b＝500～700MPa。

所述鋁合金材料，其屈服強(qiáng)度為σ_0.2＝400～630MPa。

所述鋁合金材料，其延伸率δ₅＝8～15％。

所述鋁合金材料，其電導(dǎo)率γ＝20～25MS/m。

所述鋁合金材料，其耐剝落腐蝕等級(jí)低于EB級(jí)。

所述鋁合金材料，其斷裂韌性為K_1c≥30Mpa·m^1/2。

所述鋁合金材料，其熱處理淬透深度比Al-Zn-Mg-Cu-Cr合金(主合金元素Zn、Mg、Cu含量與本發(fā)明合金相同)提高兩倍以上，比未加Co元素的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金提高一倍。

本發(fā)明的一種適用于大截面航空制品制造的新型高強(qiáng)度高韌性鋁合金材料的制備方法，包括下述步驟：

(1)按合金成分，以重量百分比計(jì)，該合金成分為Zn6—8wt％，Mg1—3wt％，Cu1.0—2.6wt％，Zr0.1—0.25wt％，Co0.07—0.5wt％，其余為Al，進(jìn)行配料，其中，Zn、Mg、Cu、Zr、Co、Al分別是選取純鋅、純鎂、鋁銅中間合金或純銅、鎂鋯中間合金、鋁鈷中間合金、純鋁作為原料；