[發(fā)明專利]一種同時添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金

無效

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• 申請日: 2010-05-28
• 公開（公告）號: CN101818290A
• 公開（公告）日: 2010-09-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉志義;李堯;韓向南
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 顏勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明公開了一種低淬火敏感性鋁合金，特別是指一種同時添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金；屬于有色金屬合金化技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金，具有密度低、比強(qiáng)度高和硬度、熱加工性能好以及耐腐蝕性能和斷裂韌性較好等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，是該領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料之一。該系合金是時效可強(qiáng)化合金，其高強(qiáng)度高硬度主要通過固溶、淬火及時效獲得。合金淬火后得到的固溶體過飽和程度對時效強(qiáng)化效果具有決定性的作用，故造成合金的淬火敏感性問題，即淬火速率減小導(dǎo)致合金力學(xué)性能下降。這個問題對于大尺寸構(gòu)件尤為突出，因為其心部在常規(guī)冷卻條件下難以獲得足夠的冷卻速度。尤其對于一些大構(gòu)件，為了降低淬火應(yīng)力，經(jīng)常采用沸水、空氣等淬火介質(zhì)，以降低冷卻速率。這樣，對于常規(guī)鋁合金的大規(guī)格厚板及大構(gòu)件，就更加難以得到良好的心部組織和力學(xué)性能，從而造成鋁合金大規(guī)格厚板及大構(gòu)件的表層和心部性能的不均勻，以及整體性能下降。而鋁合金大規(guī)格厚板及大構(gòu)件是制造大型飛機(jī)必需的材料。因此，研究開發(fā)低淬火敏感性鋁合金具有重要的意義。

目前的低淬火敏感性鋁合金是美國開發(fā)的7085鋁合金，該合金通過提高Zn/Mg比，以及采用Zr元素進(jìn)行微合金化，可以使得鋁合金板材的淬透厚度達(dá)到400mm。由于飛機(jī)構(gòu)件尺寸越大，所需板材厚度也越大，未來大飛機(jī)需要更大厚度的鋁合金厚板。因此，為了進(jìn)一步降低鋁合金的淬火敏感性，提高鋁合金板材的淬透厚度，急需開發(fā)新的微合金化技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種通過對鋁合金微合金化，有效降低鋁合金的淬火敏感性、提高鋁合金淬透性的添加微量Ag和Ge的低淬火敏感性鋁合金。

本發(fā)明是一種同時添加微量Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金，由下述組分按重量百分比組成：

Zn??6.0-7.0％，

Mg??1.1-1.4％，

Cu??1.3-1.6％，

Zr?0.1-0.15％，

Ti?0.05-0.1％，

Ge?0.05％-0.5％，

Ag?0.05％-0.5％，

余量為Al，且各組分之和為100％。

本發(fā)明中，所述Ag、Ge的純度均大于等于99.99％。

本發(fā)明由于采用上述配方，對鋁合金進(jìn)行微量Ag和Ge元素的合金化處理，一方面，利用Ge元素與空位的結(jié)合能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zn、Mg、Cu等元素與空位的結(jié)合能的特性，Ag與空位有較高的結(jié)合能，在固溶淬火時，加入合金內(nèi)部的Ge、Ag元素優(yōu)先與空位結(jié)合，阻止了在較低固溶淬火速率下合金中的Zn、Mg、Cu等溶質(zhì)原子的擴(kuò)散和粗大第二相的析出，有效提高鋁合金淬透性，降低鋁合金的淬火敏感性，為后續(xù)時效獲得彌散的強(qiáng)化相提供固溶充分的淬火組織；另一方面，利用Ag在鋁合金中能夠產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及促進(jìn)析出的作用，在加入微量Ge的同時，加入微量Ag可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果：

1、相對未加Ge、Ag元素的合金而言，同時加入微量Ag、Ge后，延長了第二相析出的孕育期，推遲了鋁合金TTP曲線的鼻尖時間，降低了淬火敏感性。

2、相對未加Ge、Ag元素的合金而言，同時加入微量Ag、Ge的鋁合金無論是在水冷固溶淬火還是在空冷固溶淬火+120℃/24h時效處理后，都具有更高的拉伸強(qiáng)度。

綜上所述，本發(fā)明通過同時加入微量Ge、Ag對鋁合金進(jìn)行合金化，利用Ge、Ag與空位較高的結(jié)合能，阻止其他合金元素的擴(kuò)散和粗大第二相的析出，同時，利用Ag在鋁合金中能夠產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及促進(jìn)析出的作用，在加入微量Ge的同時，加入微量Ag可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用；從而降低鋁合金的淬火敏感性，提高鋁合金淬透性，提高低淬火速率下合金的溶質(zhì)原子固溶的飽和度，以及時效處理后的力學(xué)性能。可有效提高大尺寸鋁合金構(gòu)件的淬透深度，得到良好的心部組織和力學(xué)性能，為航空航天及其它領(lǐng)域的大規(guī)格厚板及大構(gòu)件提供了一種低淬火敏感性的鋁合金結(jié)構(gòu)材料。

附圖說明

附圖1是未加Ag、Ge鋁合金的TTP曲線；

附圖2是加入0.5％Ag、0.5％Ge鋁合金的TTP曲線；

附圖3(a)是未加Ag、Ge鋁合金在470/1h固溶空冷淬火及120℃/24h時效處理后的高倍透射電鏡照片，顯示空冷淬火時析出的粗大析出相。

附圖3(b)是未加Ag、Ge鋁合金在470/1h固溶空冷淬火及120℃/24h時效處理后的較低倍數(shù)的透射電鏡照片，顯示合金中析出相的彌散度相對較低。