[發明專利]一種低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金

有效

• 申請號: 201210321971.7
• 申請日: 2012-09-04
• 公開（公告）號: CN103290280A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 張新明;鄧運來;楊金龍;祈小紅;萬里;黃英;鄔沛卿;李思宇;張云崖;劉勝膽
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C21/08;C22C21/06;C22F1/053;C22F1/047
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 歐陽迪奇

技術領域

本發明涉及有色金屬材料領域，特別涉及一種新型低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，該合金可滿足峰值時效室溫強度540MPa，室溫延伸率10%，低淬火敏感性。

背景技術

Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金由于其高強度、高韌性而被廣泛的應用于航空航天飛行器結構件，近年來，Al-Zn-Mg-Cu鋁合金Zn/Mg比例的合理調整，Zr、Sc等微量元素的復合添加等方面的得到了關注。由于現有的Al-Zn-Mg-Cu鋁合金需要在強度和密度之間權衡，比如7085鋁合金強度較高，但其密度值也較高，達到2.85g/cm³。7075鋁合金其密度值較低（2.81g/cm³），但強度值也下降。航空航天器的要求在保持一定強度的前提下，盡可能的降低密度，同時考慮可加工性。鋁合金存在淬火敏感性，對于厚板來說，容易造成合金性能不均勻，淬火冷卻速率的不同，會導致表層淬火端強度高于芯部，如何來獲得一種低密度、低淬火敏感性的Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，目前是國內外學者廣泛關注的問題。

常見的四種Al-Zn-Mg-Cu合金的成分表，如表1所示：

表1常見的四種Al-Zn-Mg-Cu合金成分

發明內容

本發明的目的是提供一種新型Al-Zn-Mg-Cu鋁合金，該合金具有低密度、低淬火敏感性、綜合性能良好。

本發明的目的是通過以下方式實現的。

一種低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金，含有以下重量百分比的成分：鋅4.5-6.5%，鎂4.0-5.0%，銅0.5-1.0%，鋯0.08-0.15%，鈦小于0.06%，硅小于0.3%，鐵小于0.3%，錳小于0.15%，鋁為余量。

所述的一種低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金，合金的鑄態組織中晶內獨立第二相包括體積百分比不超過0.8%的Al₂Zn₃Mg₃相，以及體積百分比不超過0.25%的Al₂CuMg相，非平衡共晶組織為MgZn₂/MgAl₂/MgCu₂復合相，體積百分比不超過2.5%，非平衡共晶組織熔點為476℃。

所述的一種低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金，所述的合金在制備時的均勻化制度是采用470℃均勻化24-28小時，過燒溫度為475℃。通過此步驟，鑄態中的枝晶組織，非平衡相共晶組織及少量的獨立第二相組織很好的消除和回溶。

所述的一種低密度、低淬火敏感性Al-Zn-Mg-Cu系列鋁合金，所所述的合金在制備時的固溶時效制度是采用470-480℃固溶2小時后，再于121℃時效24-28小時，使得強度達到最大，淬火敏感性較低。

本發明的技術效果在于，

1）具有高的強度，其維氏硬度值比7A09T6和7A10T6合金至少都提高7%，拉伸強度提高7%，延伸率不低于10%；

2）具有較低的密度，其密度比7085鋁合金降低5%。

3）具有較低的淬火敏感性，其淬透層深度比7050鋁合金提高15%，比7A09鋁合金提高25%。

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

附圖說明

圖1為鑄錠鑄態以及均勻化處理后的DSC分析結果；

圖2為鑄錠鑄態金相組織（OM）照片；

圖3為鑄錠鑄態掃描組織（SEM）照片；

圖4為鑄錠均勻化金相組織（OM）照片；

圖5為鑄錠均勻化后掃描電子顯微組織（SEM）照片；

圖6為鑄錠均勻化后掃描電子顯微組織（SEM）照片；

圖7為鑄錠均勻化后擠壓后金相顯微組織（OM）照片；

圖8為淬火敏感性表征；

圖9為鑄錠均勻化、壓力加工后淬火時效態透射電子顯微組織（TEM）照片。

具體實施方式

本發明通過合理調整Al-Zn-Mg-Cu鋁合金中Mg、Cu元素含量，使得合金中納米級析出相停留在該系列鋁合金主要強化相MgZn₂。同時，由于合金密度與元素密切相關，Mg的添加可以降低合金密度，同時提高強度值。

本發明可以采用以下2種方法制備：