[發(fā)明專利]780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810986830.4
• 申請(qǐng)日: 2018-08-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109097646B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許曉靜;蔣澤;杜東輝;賈偉杰;阮鴻雁;毛強(qiáng);張?zhí)熨n;王浩;朱宸煜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22C1/03;C22F1/053
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 瞿網(wǎng)蘭

一種780?820MPa超高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于：它主要由鋁(Al)、鋅(Zn)、鎂(Mg)、銅(Cu)和鋯(Zr)組成，其中，鋅(Zn)的質(zhì)量百分比為10.7～11.2％，鎂(Mg)的質(zhì)量百分比為2.8～3.0％，銅(Cu)的質(zhì)量百分比為1.2～1.3％，鋯(Zr)的質(zhì)量百分比為0.2％，余量為鋁和少量雜質(zhì)元素。該合金的制備依次包括：(1)熔鑄；(2)均質(zhì)化處理(400℃×6h+420℃×6h+440℃×6h+460℃×12h)；(3)擠壓加工；(4)固溶時(shí)效處理(450℃×2h+460℃×2h+470℃×2h和121℃×5h+133℃×16h或者450℃×2h+460℃×2h+465℃×2h和121℃×24h)。本發(fā)明合金最高強(qiáng)度可達(dá)827.993MPa，同時(shí)延伸率為8.1％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁合金材料，尤其是一種7000系鋁合金及其制備方法，具體地說(shuō)是一種780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金是一種可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)度變形鋁合金，由于其高的比強(qiáng)度，低密度以及優(yōu)良的抗腐蝕性能等應(yīng)用于航天，高速列車，新能源汽車等領(lǐng)域。隨著對(duì)零部件輕量化和安全的雙重要求的提出，進(jìn)一步加強(qiáng)輕量化鋁合金材料成分優(yōu)化和性能調(diào)控，從而研制強(qiáng)度級(jí)別更高的鋁合金是十分必要的。

Zn、Mg元素形成的相是合金中主要的強(qiáng)化相，具有很好的時(shí)效強(qiáng)化作用。一般來(lái)說(shuō)，提高Zn、Mg元素在合金中的百分比，可以增加相的數(shù)量，進(jìn)而提高強(qiáng)度和硬度，但是Zn、Mg含量過(guò)高，反而會(huì)降低強(qiáng)度，硬度，塑性和韌性。

Zr元素在合金中會(huì)和Al形成不同結(jié)構(gòu)的Al₃Zr相，四方結(jié)構(gòu)的Al₃Zr相可以細(xì)化鑄態(tài)晶粒組織；這對(duì)合金內(nèi)部位錯(cuò)起到釘扎作用，從而抑制合金再結(jié)晶，提高合金的強(qiáng)度。

到目前為止，尚未有一種具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金的成分設(shè)計(jì)及其制備方法可供使用，這一定程度上制約了我國(guó)航空航天、武器裝備等工業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是通過(guò)成分設(shè)計(jì)和制備技術(shù)設(shè)計(jì)，發(fā)明一種780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案之一是：

一種780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于：它主要由鋁（Al）、鋅（Zn）、鎂（Mg）、銅（Cu）和鋯（Zr）組成，其中，鋅（Zn）的質(zhì)量百分比為10.7-11.2%，鎂（Mg）的質(zhì)量百分比為2.8-3.0%，銅（Cu）的質(zhì)量百分比為1.2-1.3%，鋯（Zr）的質(zhì)量百分比為0.2%，余量為鋁和少量雜質(zhì)元素。

本發(fā)明的技術(shù)方案之二是：

一種780-820MPa超高強(qiáng)度鋁合金的制備方法，其特征是它依次包括：1）熔鑄；（2）均質(zhì)化退火；（3）擠壓加工；（4）固溶時(shí)效處理。

所述的熔鑄：先將熔爐加熱到900±10℃，然后將純Al放到中頻坩堝爐里面；熔化后將依次加入Al-Zr合金，Al-Cu合金和純Zn；待熔化后將其攪拌均勻，加入C₂Cl₆除氣并輕輕攪拌均勻；待溫度降到800±10℃，加入用鋁箔紙包好的Mg，等待20分鐘后，加入六氯乙烷除氣并輕輕攪拌；靜置15分鐘后將其澆注在鑄鐵模具中；所述的Al-Cu中間合金中Cu的質(zhì)量百分比為50.12%，Al-Zr中間合金中Zr的質(zhì)量百分比為4.11%。

所述的均質(zhì)化退火：其特征是其工藝為400±5℃×6h+420±5℃×6h+440±5℃×6h+460±5℃×12h。

所述的擠壓加工：工藝為將鑄錠放入電阻爐中進(jìn)行一定時(shí)間的保溫（保溫1-2小時(shí)），保溫完成后進(jìn)行去皮，然后將鑄錠放在1400 T擠壓機(jī)上進(jìn)行擠壓比不小于15的大擠壓比的擠壓；