[發明專利]一種適用于結構功能一體化用鋁合金制品及制備方法

有效

• 申請號: 201210303602.5
• 申請日: 2012-08-23
• 公開（公告）號: CN103233148A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 張永安;李錫武;熊柏青;朱寶宏;李志輝;王鋒;劉紅偉
• 申請（專利權）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22F1/053;C21D8/00
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 程鳳儒

技術領域

本發明所涉及的技術領域為鋁合金材料，特別是由國際鋁業協會所命名的7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)鋁合金材料；更具體地，本發明涉及結構功能一體化用鋁合金材料制品。雖然本發明最典型的應用是擠壓制品，但是其也可以應用于軋制制品、拉拔制品、鍛造制品及鑄造制品。

背景技術

鋁合金由于具有比重小、易加工、成本低等優點，成為目前各種金屬結構材料中應用面最廣、最典型的輕質結構材料。隨著科技水平的迅猛發展，現代裝備越來越呈現出集成化、輕量化的發展趨勢，對結構－功能一體化的鋁合金材料的需求不斷增加，給鋁合金材料的綜合使用性能（包括力學性能、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）也提出了越來越高的要求。在實現商業化應用的各種鋁合金中，Al-Zn-Mg-Cu系（簡稱7xxx系）鋁合金具有最高的強度水平，其具有高的比強度和剛度、易加工、較好的耐腐蝕性能和較高的斷裂韌性等優點，在航空航天、交通運輸等領域已取得廣泛的應用，并成為這個領域中最重要的結構材料之一。

但是，現使用的7xxx系鋁合金材料更多地關注材料作為結構件的功效，忽略了其可以同時作為功能件的一面，未能很好的發揮鋁合金材料的全面優越性。國內外已有的研制工作也主要是以7xxx系鋁合金作為單一的結構材料應用于航空航天等領域為目的開展的，主要考慮材料的靜強度、剛度、斷裂韌性、疲勞性能和腐蝕性能，很少同時專門考慮材料的導電性能、導熱性能等物理性能。7xxx系鋁合金用于電子電器零部件的制造，特別是用于大功率器件時，其工作環境存在著特殊性，不僅需要超高強度起承重結構件的作用、以實現輕量化的效果，還需要作為功能件傳輸電流和傳到熱量等，這就要求材料需要具有高的靜強度、高的電導率和熱導率和抗應力腐蝕性能等。現有材料很難同時滿足這些特殊要求。為此，進一步開展相關研制工作，通過合金成分、制備加工和熱處理等工藝的優化設計對材料的組織和性能進行有效調控，使7xxx系鋁合金材料制品集結構與功能與一身，獲得對最佳的綜合性能匹配及優良的表面質量及尺寸精度，將會很好地滿足現代裝備高度集成化、輕量化的發展需求，有利于進一步豐富7xxx系鋁合金材料設計、制備經驗和技術積累。

發明內容

本發明要解決的首要技術問題在于提出一種適用于結構功能一體化用鋁合金制品，可以使7xxx鋁合金制品集結構與功能于一身，具有高強度的同時具有高的電導率、以及良好的導熱性能；同時，具有低的殘余應力和良好的表面質量及尺寸精度。

本發明要解決的第二個技術問題在于提出該鋁合金制品的制備方法。

本發明要解決的第三個技術問題在于提出該鋁合金制品通過機械加工、化學銑削加工、電火花加工或激光加工方式所加工而成的最終零部件。

為了實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

本發明涉及一種適合于結構功能一體化用鋁合金制品，其有如下性能：（a）具有高強度的同時具有高的電導率、以及良好的導熱性能；其屈服強度≥570MPa，且屈服強度σ（單位MPa）與電導率γ（單位％IACS）之間滿足關系：σ＋10γ≥950，熱導率大于或等于140W/(m.K)；（b）具有低的殘余應力：殘余應力值≤50MPa，所述鋁合金制品含有以重量百分比計的下述成分：

Zn：5.5～10.0，Mg：1.5～2.8，Cu：1.5～2.5，Cr：0.01～0.50，Mn：0.05～0.50，Zr：0.01～0.20，且余者為Al、附帶的元素和雜質，其中：

(a)10.0≤Zn+Mg+Cu≤14.0；

(b)4.4≤(Zn/Mg)+Cu≤6.5；

(c)0.10≤Cr+Mn+Zr≤0.60；和

(d)Cr≤Mn≤Cr+0.20。

其屈服強度≥570MPa，且屈服強度σ（單位MPa）與電導率γ（單位％IACS）之間滿足關系：σ＋10γ≥950，熱導率大于或等于140W/(m.K)；一般情況下，570MPa≤屈服強度≤1100MPa，且屈服強度σ（單位MPa）與電導率γ（單位％IACS）之間滿足關系：950≤σ＋10γ≤1600，140W/(m.K)≤熱導率≤205W/(m.K)。

本發明的優選方案為：所述的適合于結構功能一體化用鋁合金制品，其含有以重量百分比計的下述成分：

Zn：6.2～9.0，Mg：1.8～2.4，Cu：1.6～2.3，Cr：0.03～0.20，Mn：0.10～0.30，Zr：0.03～0.15，且余者為Al、附帶的元素和雜質，其中：