[發明專利]一種鋁合金及其制備方法

無效

• 申請號: 201110368840.X
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102392161A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 湯華國;馬賢鋒;趙偉;劉建偉
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 魏曉波;逯長明

技術領域

本發明涉及金屬材料技術領域，尤其涉及一種鋁合金及其制備方法。

背景技術

鋁合金是以鋁為基礎的合金總稱，主要合金元素有銅、硅、鎂、鋅或錳，次要合金元素有鎳、鐵、鈦、鉻或鋰等。鋁合金分為兩大類：鑄造鋁合金和變形鋁合金，其中變形鋁合金能夠承受壓力加工，力學性能高于鑄態鋁合金，因此在工業上得到了廣泛應用。變形鋁合金主要用于制造航空器材、日常生活用品和建筑用門窗等。變形鋁合金中的7系鋁合金由于具有強度高、硬度高、密度低和熱加工性能好的優點，因此在航空航天領域作為主要的結構材料并得到廣泛應用。

現有技術中7系鋁合金中除了添加元素鋅、鎂、銅外，還添加了微量元素鈷、鉻、硅、錳等，微量元素的添加能夠起到增強相的作用，但是添加微量元素會增加成本，同時微量元素的添加量也難以控制，若微量元素添加過量就會使合金變脆，影響鋁合金的力學性能，從而增加了制備鋁合金的難度。目前，國內采用鑄造技術制備的7系鋁合金的微觀組織比較粗大。此外合金中起主要增強作用的MgZn₂相析出時比較粗大、不均勻，且在高溫下極易粗化、聚集，從而導致該合金的強度性能不理想。同時由于軟硬質點分布不均衡也導致硬度出現不均勻的現象。因此現有技術制備的7系鋁合金的強度只能達到530MPa左右，硬度只能達到130HB左右，較低的強度和硬度很難滿足現代工業發展對高性能鋁合金材料的不斷需求。

目前，研究者通常會采用不同的制備技術來提高7系鋁合金的強度和硬度。半固態金屬成形技術是一種新興的制備技術，半固態金屬成形技術分為半固態漿料的制備和半固態金屬加工兩部分。根據加工工藝不同，半固態金屬加工又可分為觸變加工和流變加工。半固態金屬成形技術具有很多優點，和普通的壓力鑄造相比，它所制備的材料的微觀結構更均一，更少形成氧化物雜質。但是傳統的半固態金屬成形技術前期的半固態漿料的制備過程中易出現添加物與母液重力分層和攪拌時氣體夾雜的問題。添加物與母液重力分層和氣體夾雜都會影響合金的微觀結構，使合金組織不均勻，進而影響鋁合金的力學性能。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種鋁合金及其制備方法，通過本發明提供的方法使鋁合金的強度和硬度得到提高。

本發明提供一種鋁合金的制備方法，包括以下步驟：

a)將鋅粉、鎂粉、銅粉和鋁粉高能球磨1.5h～2.5h，得到混合粉末，所述混合粉末包括：2～6wt％的鋅，1～3wt％的鎂，1～2wt％的銅和89～95wt％的鋁；

b)將所述混合粉末加壓成型，得到坯體；

c)將所述坯體在惰性氣體保護下加熱，加熱溫度為600～640℃，保溫3～5分鐘，加熱后再次加壓，得到鋁合金。

優選的，所述鋅粉、鎂粉、銅粉和鋁粉的粒度小于1微米。

優選的，b)中所述加壓的壓力為300～400MPa。

優選的，c)中所述加熱溫度為620～640℃。

優選的，c)中所述惰性氣體為氬氣。

優選的，c)中所述再次加壓的壓力為200～400MPa。

一種鋁合金，其特征在于，按重量百分比計，由如下成分組成：

鋅2～6％；

鎂1～3％；

銅1～2％；

鋁89～95％。

與現有技術相比，本發明采用高能球磨對原料進行混合，獲得了均勻細小的顆粒，同時球磨過程中嚴格控制球磨時間，能夠保證混合粉末充分破碎和混合均勻，并且混合粉末具有適度的活性易于后續的操作。高能球磨過程中，原料充分混合和破碎均勻，有效地避免了現有的半固態漿料制備過程中存在的重力分層和氣體夾雜的問題。為了避免高能球磨后的得到的顆粒過度氧化，同時保證產品的微觀組織細小均勻，本發明隨后采用了半固態觸變加工技術，該方法時間較短，有效地避免了顆粒氧化影響產品性能的問題。同時，本發明還在半固態觸變加工過程中通過對加熱溫度、保溫時間和加壓壓力的控制，使增強相顆粒和基體組織有效鍵合，并且有效地抑制了增強相顆粒和基體組織的長大過程，最終得到微觀組織細小均勻的鋁合金。

附圖說明

圖1為本發明實施例1制備的鋁合金的掃描電鏡照片；

圖2為本發明實施例1制備的鋁合金的增強相顆粒Al₂Mg₃Zn₃的面掃描圖譜；

圖3為本發明實施例1制備的鋁合金的增強相顆粒MgZn₂的面掃描圖譜。

具體實施方式