[發明專利]一種低密度Al-Zn-Mg合金

無效

• 申請號: 201310437681.3
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103498085A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 蔣秋妹;鄭玉林;沙江;周文標;劉俊生;何克準;莫肇月
• 申請（專利權）人: 廣西南南鋁加工有限公司
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22F1/047
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 吳彥峰

技術領域

本發明屬于鋁合金材料領域，涉及一種低密度鋁合金材料，更具體的是一種低密度Al-Zn-Mg合金材料及其制備方法。

背景技術

為實現節能減重增效的目的，航空業對于新型輕質材料的需求量迅速增長。鋁合金材料作為大型航空件的結構材料，在降低航空構件的質量中有著至關重要的作用。目前，國外已開發出低密度的鋁鋰合金來替代常規的2024、2124和7075等鋁合金材料應用于飛機蒙皮和壁板。

但是，鋁鋰合金的成本較高，且合金熔煉工藝復雜，產生的返回料、邊角料沒有重熔和其他利用方法，不利于回收循環。因此，有必要開發一種新型的低成本低密度材料來替代常規的鋁合金材料。常規航空用7XXX系Al-Zn-Mg合金材料主要用于飛機機體的主承力結構，其密度通常大于2.80g·cm-3（如7050合金：2.83g·cm-3；7075合金：2.81g·cm-3；7055合金：2.86g·cm-3；7049合金：2.84g·cm-3），與低密度鋁鋰合金（2196合金：2.63g·cm-3；1469合金：2.67?g·cm-3）相比，其密度仍有較大的降低空間，至今國內外尚未對7XXX系Al-Zn-Mg合金的低密度替代材料進行開發。

常規7XXX系Al-Zn-Mg合金在航空構件中得到廣泛應用的主要原因在于具有極高的強度，可通過Mg和Zn形成強化效果顯著的MgZn2相，且Zn含量大于Mg含量。常規7XXX系Al-Zn-Mg合金的強度可通過提高合金中的Mg、Zn含量而得以提高，但是其抗應力腐蝕斷裂和抗剝落腐蝕的能力會隨之下降。采用優化合金成分和熱處理工藝的方法，目前航空用7XXX系Al-Zn-Mg合金已獲得了良好的綜合性能。因此，開發出與常規7XXX系Al-Zn-Mg合金性能相當的低密度Al-Zn-Mg合金替代材料將具有廣闊的應用前景。

下面說明現有技術文獻中所公開的一些低密度Al-Zn-Mg合金。

美國專利3993476提出一種用于鑄造件的Al-Zn-Mg合金，相對于該專利發明之前的Al-Zn-Mg合金而言，提高了Mg含量，降低了Zn含量。該合金具有良好的機械強度，無熱裂紋形成且鑄造性能獲得了提高，合金成分（wt.%）如下：

Mg?3.0-5.5，

Zn?2.0-6.0，

Cu?0.5-1.5，

Cr?0.05-0.5，

Ti?0.05-0.5，

任選?Sb?0.05-0.3，

Ce?0.05-0.2，

Zr?0.05-0.3?中的至少兩種，

余量為鋁和不可避免的雜質。

實施例中，該合金經過鑄造并熱處理后，抗拉強度達到43.4Kg/mm2時，延伸率為13%。

美國專利4874578提出了一種用作超塑性成形材料的Al-Zn-Mg合金，該合金成分（wt.%）包含：

Mg?3.5-6.0，

Zn?0-6.0，

Cu?0-3.0，

Mn?0.1-0.6，

Cr?0-0.05，

Ti?0-0.05，

Zr?0.05-0.5，

Si?0-0.3，

Fe?0.8-2.5，

余量為鋁和不可避免的雜質。

該合金可以制備成超塑性成形薄板，且不需要進行單獨的形變預熱處理。

上述兩項專利均未指出它們具有低密度的特點，也未將其合金性能與常規7XXX系Al-Zn-Mg合金作對比并突出其可以作為7XXX系Al-Zn-Mg合金替代材料用于航空構件的優點。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種低密度Al-Zn-Mg合金，其用于航空結構材料時，同常規航空用7XXX系Al-Zn-Mg合金材料相比，具有更低的密度，小于2.75g·cm-3，實現輕量化的目標；本發明的另一目的是提供力學性能與常規7XXX系Al-Zn-Mg合金相當的低密度Al-Zn-Mg合金。

依據本發明，提供一種低密度Al-Zn-Mg合金，其密度的降低是在常規7XXX系Al-Zn-Mg合金的基礎上通過提高Mg含量、降低Zn含量來實現的，該合金各組分及其質量百分比（wt.%）為：

Mg?2.0-8.0，

Zn?2.0-6.0（Mg/Zn≥1.0），

Cu?0-2.0，

任選?Mn?0-0.25，

Cr?0-0.25，

Ti?0-0.25，

Zr?0-0.25，?