[發(fā)明專利]一種高強Al-Cu-Mg-Mn鋁合金及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010891335.2
• 申請日: 2020-08-30
• 公開（公告）號: CN111996426B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉祖銘;周旭;任亞科;農(nóng)必重;盧思哲;曹鑌;艾永康;魏冰;呂學(xué)謙
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: C22C21/16
• 分類號: C22C21/16;C22C21/14;C22C1/03;C22F1/057
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 蔣太煒

本發(fā)明公開了一種高強Al?Cu?Mg?Mn鋁合金及其制備方法，涉及鋁合金領(lǐng)域，按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，F(xiàn)e:≤0.5％，Cu:4.5?6.3％，Mg:0.6?1.2％，Mn:0.6?1.5％，Sc：0.15?0.35％，Zr：0.1?0.2％，Y:0.1?0.3％,余量為鋁及不可除雜質(zhì)。制備方法為：熔煉、精煉除雜除氣、澆注、均勻化熱處理、三維大變形鍛造預(yù)變形、等溫變形加工、熱處理。所用鑄造模具為金屬模具作為內(nèi)模、環(huán)繞冷卻管，砂型模具作為外模的特殊組合模具，制備得到高質(zhì)量、高性能鑄件；所述熱處理為固溶處理+梯度時效處理。本發(fā)明所制備的Al?Cu?Mg?Mn鋁合金，強度大于520MPa,伸長率為12?16％，在強度提高的同時，實現(xiàn)了伸長率的提升。本發(fā)明方法簡單，在高強鋁合金領(lǐng)域具有重要的價值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供了一種高強Al-Cu-Mg-Mn鋁合金及其制備方法，屬于鋁合金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

Al-Cu-Mg-Mn鋁合金具有密度低，強度高，塑性優(yōu)異的特點，同時具備優(yōu)良導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，在工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，尤其在航天航空領(lǐng)域，是航空飛行器重要的結(jié)構(gòu)材料，飛機機身接頭、框架、輪轂等支撐結(jié)構(gòu)零部件均采用了鋁合金。

目前使用的Al-Cu-Mg-Mn鋁合金的抗拉強度、抗疲勞性能較低，需要進一步優(yōu)化顯微組織，改善性能，滿足航天航空需求。在鋁合金添加Sc元素，可以細(xì)化晶粒，提高合金的強度及加工性能。Sun等[FangfangSun,et al.Effect of Sc and Zr additions onmicrostructures and corrosion behavior of Al-Cu-Mg-Sc-Zr alloys[J].Journal ofMaterials ScienceTechnology,2017,33(9):1015-1022]在Al-4.12Cu-1.89Mg合金中添加0.1％Sc、0.2％Zr元素，合金經(jīng)軋制變形，固溶、時效處理，強度達(dá)到436MPa,伸長率為13.64％。中國專利CN103748246A公開了一種耐熱性Al-Cu-Mg-Ag合金和生產(chǎn)由這種鋁合金構(gòu)成的半成品或成品的方法，成分包含：0.3-0.7wt％的硅，不大于0.15wt％的鐵，3.5-4.7wt％的銅，0.05-0.5wt％的錳，0.3-0.9wt％的鎂，0.02-0.15wt％的鈦，0.03-0.25wt％的鋯，0.1-0.7wt％的銀，0.03-0.5wt％的鈧，0.03-0.2wt％的釩，不大于0.05wt％的單種其它元素，不大于0.15wt％的全部其它元素，余量的鋁。制備的鋁合金抗拉強度可達(dá)449MPa，伸長率為10.6％。中國專利CN105441759A公開了一種含Sc的高強度Al-Cu-Mg-Mn-Zr合金及其制備方法，合金成分：銅為3.7％-4.0％，鎂為1.4％-1.6％，鈧為0.2％-0.3％，鋯為0.2％-0.3％，錳為0.3％-0.5％，余量為鋁，添加Sc、Zr，并進行軋制變形，所制備的鋁合金強度室溫抗拉強度為450-520MPa，伸長率為6.5％-11.5％。

本發(fā)明提供一種高強Al-Cu-Mg-Mn鋁合金及其制備方法，采用Sc、Zr、Y微合金化，結(jié)合鑄造工藝控制制備高質(zhì)量鑄錠，采用三維大變形多向鍛造對鑄錠進行預(yù)變形處理，然后進行等溫擠壓或等溫鍛造變形加工，在避免提高變形儲能的同時，實現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)強化，固溶及時效熱處理后所制備合金強度達(dá)530MPa，伸長率達(dá)到10-16％。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明針對Al-Cu-Mg-Mn鋁合金的抗拉性能、沖擊韌性、抗疲勞性能較低的問題，提供一種高強Al-Cu-Mg-Mn鋁合金及其制備方法，采用Sc、Zr、Y微合金化，結(jié)合鑄造工藝控制制備高質(zhì)量鑄錠，采用三維大變形多向鍛造對鑄錠進行預(yù)變形處理，然后進行等溫擠壓或等溫鍛造變形加工，在避免提高變形儲能的同時，實現(xiàn)亞結(jié)構(gòu)強化，結(jié)合固溶+梯度時效熱處理，達(dá)到同時提高鋁合金強度以及伸長率的目的。