[發(fā)明專利]一種Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金及其制備方法

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• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN110241338A
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張大童;甘吉松;梁光興;陳俊杰;孟顯娜
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué);肇慶市端州區(qū)博得鋁合金材料科技有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/02;C22F1/053
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 李瑤

本發(fā)明涉及一種Al?Zn?Mg?Cu系超高強(qiáng)鋁合金，包括以下組分：10％?12％的Zn，2％?3％的Mg，0.5％?1.5％的Cu，總量小于0.2％的Fe和Si，雜質(zhì)含量小于0.2％，余量為Al。一種Al?Zn?Mg?Cu系超高強(qiáng)鋁合金的制備方法，包括如下步驟：第一步，按所述質(zhì)量的百分比，將工業(yè)純鋁加入坩堝電阻爐中加熱熔化完全后，依次加入Cu源、Zn源和Mg源，直至全部完全熔化；第二步，然后進(jìn)行攪拌、除氣精煉和扒渣；第三步，將所制備金屬液噴射至銅輥制備帶材；第四步，將快速凝固得到的帶材進(jìn)行冷等靜壓得到冷壓坯料；第五步，對冷壓坯料進(jìn)行熱擠壓得到擠壓棒材；第六步，最后對擠壓棒材進(jìn)行熱處理。本發(fā)明的技術(shù)方法，簡化了工藝流程，材料利用率高，具有較高的強(qiáng)度和塑形，在航空航天、汽車等領(lǐng)域應(yīng)用前景好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬領(lǐng)域，涉及一種超高強(qiáng)鋁合金材料，特別是一種Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金及其制備方法。

背景技術(shù)

Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金是以航空航天材料為背景開發(fā)研制出來的一類高性能鋁合金，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、高韌以及易加工的優(yōu)良特性。隨著現(xiàn)代航空航天工業(yè)的快速發(fā)展，對超高強(qiáng)鋁合金的綜合性能提出了更高的要求，與此同時，現(xiàn)代核工業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展也迫切需要高性能、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)材料。因此探索制備滿足現(xiàn)代工業(yè)需求的超高強(qiáng)鋁合金具有重要的意義。近些年來，關(guān)于Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)度鋁合金的研究主要集中在優(yōu)化合金成分設(shè)計、探索超細(xì)晶組織結(jié)構(gòu)的制備技術(shù)、采用新型的制坯方法、發(fā)展新的成形加工及熱處理制度等方面。

目前隨著對Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金的研究深入，各國材料研究者已達(dá)成共識的是材料的強(qiáng)度會隨著Al-Zn-Mg-Cu系合金中(Zn、Mg)含量的增加而提高，但隨著Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金中Zn含量的增加，材料中的宏觀偏析和鑄造過程中的熱裂傾向加大，嚴(yán)重影響到鑄錠的成品率和材料的最終使用性能。隨著快速凝固/粉末冶金工藝走向大規(guī)模應(yīng)用，使得快速凝固工藝和材料的研究在國內(nèi)外上目前處于研究熱點，已成為一種研制新材料、開發(fā)材料潛能的重要手段之一，這也為制備高Zn含量的Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金材料及產(chǎn)品提供了有效方法。

快速凝固可顯著地擴(kuò)大溶質(zhì)合金元素在合金中的固溶極限；細(xì)化凝固組織以及減小偏析等優(yōu)勢。單輥熔體旋轉(zhuǎn)法快速凝固技術(shù)，由于大大提高了熔體的冷卻速度，可制備細(xì)晶薄帶，但難以制備三維大尺寸材料，限制了該技術(shù)在結(jié)構(gòu)材料上的應(yīng)用。

目前已有一些關(guān)于快速凝固+熱擠壓的技術(shù)研究，但多數(shù)集中在粉末冶金加熱擠壓，而一般采用氣霧法制備的鋁合金粉末，制備工序繁瑣，成本較高。在專利CN201010298603.6中涉及了快速凝固制帶制粉、球磨、真空包套制坯、熱擠壓制備納米晶鋁合金的方法，但對于所制備的鋁合金性能方面的信息未提及，且工藝流程相對復(fù)雜；專利CN201310051011.8中涉及了粉末冶金加熱擠壓的技術(shù)應(yīng)用，該方法的工藝流程較長，在熱擠壓之前需進(jìn)行球磨和燒結(jié)的工藝，生產(chǎn)周期長，且提高了生產(chǎn)成本，所制備的材料強(qiáng)度不足500MPa。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之一是：提供一種Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金，其具有細(xì)晶組織，材料強(qiáng)度大于500MPa，塑性較好。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的之二是：提供一種Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金的制備方法，其能夠降低生產(chǎn)成本，縮短生產(chǎn)周期，且生產(chǎn)出的Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金材料強(qiáng)度大于500MPa，塑性較好。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)鋁合金，按質(zhì)量百分比，包括以下組分：10％-12％的Zn，2％-3％的Mg，0.5％-1.5％的Cu，總量小于0.2％的Fe和Si，雜質(zhì)含量小于0.2％，余量為Al。