[發明專利]一種新型高強高韌鋁合金及其制備方法無效

申請號：	200910210977.5	申請日：	2009-11-13
公開（公告）號：	CN101698916A	公開（公告）日：	2010-04-28
發明（設計）人：	馮朝輝;陸政;張顯峰;孫剛;盧健;王強;王建國;王勝強	申請（專利權）人：	中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
主分類號：	C22C21/10	分類號：	C22C21/10;C22C1/02;C22C1/06;C22F1/053;B22D21/04
代理公司：	中國航空專利中心 11008	代理人：	陳宏林
地址：	1000***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種新型高強鋁合金及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明是一種新型高強高韌鋁合金及其制備方法，屬于金屬材料工程領域。

背景技術

近年來，隨著鋁冶金裝備技術及冶金學基礎技術水平的提高，鋁合金的發展趨勢為高純凈、高性能及高合金化，已經出現了通過熔鑄技術制造的600MPa級及通過粉末冶金技術制造800MPa級的鋁合金。而這些鋁合金斷裂韌度往往不令人滿意，發明一種抗拉強度可達600MPa以上，T-L向KIc可達28MPam1/2以上的高強高韌鋁合金，在航空航天、核工業、交通運輸、體育用品、兵器等領域具有廣闊的應用前景。

600MPa級鋁合金已經工業化應用，目前達到工業化應用水平的超高強鋁合金有美國7055(Al-8％Zn-2.0Mg-2.2％Cu-0.10％Zr)、7068(Al-7.8％Zn-2.5Mg-2.0％Cu-0.10％Zr)及俄羅斯B96系(Al-8.5％Zn-2.6Mg-2.3％Cu-0.15％Zr)鋁合金。國內也發展600MPa級鋁合金，并已進行工業化生產，但其T-L向KIc可達25MPam1/2以下。本發明是一種600MPa級、T-L向KIc可達28MPam1/2以上的高強高韌鋁合金的制備方法。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術的狀況而設計提供了一種新型高強高韌鋁合金及其制備方法，該高強高韌鋁合金是一種Al-Zn-Mg-Cu系合金，采用該合金材料及制備方法方法生產的鋁合金制品具有優異的強度及斷裂韌性，其極限抗拉強度可達600MPa以上，同時延伸率高于10％、T-L向KIc可達28MPam1/2以上。該材料制品可用于航空航天、核工業、交通運輸、體育用品、兵器等領域的結構元件。

本發明技術方案中提出了一種高強高韌鋁合金，該合金的化學成分及重量百分比為：Zn?9.0～10.0％，Mg?1.2～2.4％，Cu?1.3～2.6％，Si≤0.08％，Fe≤0.10％，Ti≤0.1％，其它雜質單個≤0.05％，總量≤0.15％，余量為Al。

在該合金的化學成分中增加Zr、Cr或V中的1～3種，其重量百分比為：Zr?0.06～0.2，Cr?0.10～0.30％，V?0.1～0.5％。其中合金元素Zr、Cr與V可選擇或同時加入。通過微量合金元素Zr、Cr與V的加入，起到調控合金的強度/韌性匹配的效果，保證了獲得600MPa以上的強度的同時，其T-L向KIc仍維持28MPam1/2以上。

本發明技術方案中還提出了制備上述高強高韌鋁合金的方法，其特征在于：該方法的步驟是：

(1)按合金的化學成分及重量百分比要求配料；

(2)在熔煉爐內進行熔化，熔化溫度為680℃～780℃；

(3)對完全熔化的金屬液進行精煉，精煉時金屬溫度維持在690℃～750℃的范圍內；

(4)精煉后應進行充分靜置，靜置時間不低于30分鐘；

(5)充分靜置后開始澆鑄，爐口溫度維持在700℃～720℃的范圍內，澆鑄速度為15～200mm/分鐘；

(6)在加熱爐內對合金鑄錠進行雙級均勻化處理，第一級均勻化溫度為400℃～430℃，第二級均勻化溫度為450℃～480℃；

(7)將均勻化后的鑄錠扒皮后，進行鍛造、軋制及擠壓任一工藝加工成形，成形過程中，坯料應保持在350℃～440℃的溫度。；

(8)成形后毛坯經峰值時效或過時效熱處理，隨后加工成所需零部件。

步驟(8)中采用的熱處理固溶溫度為450℃～485℃。

步驟(8)中熱處理采用峰值時效，其工藝為：在80℃～170℃加熱1～64小時。

步驟(8)中熱處理采用雙級過時效，其工藝為：第一級在80℃～130℃加熱2～10小時；第二級在140℃～185℃加熱3～26小時。