[發明專利]一種強度超過800MPa的超高強鋁合金等溫模鍛件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010013059.X
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111172436B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 張英波;李家衡
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22F1/053;B21J5/02
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 吳桐

本發明公開了一種強度超過800Mpa的超高強鋁合金等溫模鍛件及其制備方法，所述制備方法步驟如下：A、熔鑄：按照設定的各組成元素的質量百分含量配比，制備鑄態Al?Zn?Mg?Cu?Zr?Ti?Y合金；所述設定的各組成元素的質量百分含量為：5.8?7.8％Zn、1.5?2.2％Mg、1.6?2.4％Cu、0.15?0.3％Zr、0.04?0.12％Ti、0.2?0.45％Y，其余為Al；B、均勻化處理；C、等溫模鍛：將B步得到的經過均勻化處理的Al?Zn?Mg?Cu?Zr?Ti?Y合金坯料進行等溫模鍛，模具預熱溫度為380?450℃，模鍛溫度為380?450℃，模鍛速率為10×10^?5至10×10^?2mm/s；D、固溶處理；E、時效處理。本發明通過元素成分設計和等溫模鍛的方法，能鍛造強度高于800MPa的形狀復雜的鍛件，且獲得等溫模鍛件的尺寸較精確，表面質量較好，有利于大量推廣應用。

技術領域

本發明涉及一種超高強鋁合金等溫模鍛件及其制備方法，尤其涉及超高強Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y 合金等溫模鍛件及其制備方法，屬于鋁合金制造領域。

背景技術

鋁合金是飛機和航天器輕量化的首選材料，鋁合金工件因其低密度、高比強度和良好的耐腐蝕性能和加工性能，廣泛應用于航空航天、交通運輸和軍工、民用生活等領域。其中Al-Zn-Mg-Cu系合金是一種可熱處理強化的高強鋁合金，制備的鋁合金工件應用廣泛。為了研發超高強度的Al-Zn-Mg-Cu 系鋁合金，最近幾年來國內外的研究主要集中于該系合金的主元素的成分設計與優化、微合金化、探索新的制備技術和熱處理工藝等方面。目前已取得了較好的研究成果，且已有較多報道表明該系合金通過微合金化及熱處理工藝調整，其抗拉強度已達到了700MPa水平。然而，超高強的Al-Zn-Mg-Cu 系合金仍有較大的提升空間，以期滿足航空航天、國防軍工等領域的更高的性能需求(如850MPa級別)。而且，很多精密鋁合金工件形狀復雜，對力學性能要求高，成型難度大，傳統的成型方法，生產效率不高，材料利用率低，且變形不均勻，影響工件的整體力學性能功能，因此制備更高強度的超高強Al-Zn-Mg-Cu合金工件(強度大于850MPa)是一個亟待解決的問題。

發明內容

本發明的發明目的是提供一種超高強鋁合金等溫模鍛件及其制備方法，所制備的鋁合金等溫模鍛件的強度可高達900MPa。

本發明實現其發明目的所采取的技術方案是一種強度超過800MPa的超高強鋁合金等溫模鍛件及其制備方法，所述制備方法步驟如下：

A、熔鑄：按照設定的各組成元素的質量百分含量配比，制備鑄態Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y合金；所述設定的各組成元素的質量百分含量為：5.8-7.8％Zn、1.5-2.2％Mg、1.6-2.4％Cu、0.15-0.3％Zr、 0.04-0.12％Ti、0.2-0.45％Y，其余為Al；

B、均勻化處理：對步驟A制備的鑄態Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y合金進行均勻化處理；

C、等溫模鍛：將B步得到的經過均勻化處理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y合金坯料進行等溫模鍛，模具預熱溫度為380-450℃，模鍛溫度為380-450℃，模鍛速率為10×10^-5至10×10^-2mm/s；

D、固溶處理：將步驟C得到的經過等溫模鍛的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y合金進行固溶處理；

E、時效處理：將步驟D得到的經過固溶處理的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Ti-Y合金進行時效處理。