[發明專利]一種高強韌耐蝕Al-Zn-Mg-Cu合金制備方法

有效

• 申請號: 202110067999.1
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112899507B
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 曾元松;張新明;徐嚴謹;韓寶帥;朱玉濤;何克準;鄭許
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: C22C1/03
• 分類號: C22C1/03;C22C1/06;C22C21/10;C22F1/053
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種高強韌耐蝕Al?Zn?Mg?Cu合金制備方法，包括以下操作步驟：(1)設計合金的成分；(2)進行Al熔煉，待熔化完全后扒渣，并添加Zn、Mg、Cu，輔助電磁攪拌技術，取樣檢測成分合格后轉到保溫爐充入高純混合氣體精煉，扒渣后取樣成分檢測合格在高純混合氣體下進行二次精煉，得到鑄造錠坯；(3)將鑄造錠坯經均勻化處理，鑄錠經熱擠壓成形板坯；板坯經8?12道次軋制特定厚度的板材；(4)對板材進行固溶處理，然后采用噴淋淬火處理，再對板材進行預拉伸處理消除殘余應力，再進行時效處理，得到高強韌耐蝕Al?Zn?Mg?Cu合金。本發明提供的一種高強韌耐蝕Al?Zn?Mg?Cu合金制備方法，實現了力學性能與耐蝕性能的匹配，提高了鋁合金的應用范圍。

技術領域

本發明涉及合金制備技術領域，具體涉及一種高強韌耐蝕Al-Zn-Mg-Cu合金制備方法。

背景技術

隨著航空設計與制造技術的發展以及飛機服役環境的多樣化，飛機設計對鋁合金性能的要求從最初的只有靜強度要求，發展到現在不僅要求鋁合金有高強度、高韌性還要有良好耐腐蝕性能、耐疲勞性能、高斷裂韌性等高損傷容限特性。

在現有的Al-Zn-Mg-Cu合金中，盡管有些有些合金強度和疲勞性能達到要求，但斷裂韌性達不到要求。目前常用的鋁合金，如7075合金屈服強度435MPa，T7351回火狀態下斷裂韌性在接近24-27MPa·m^1/2間，7050-T73651屈服強度455MPa，斷裂韌性卻顯著地提高，29-35MPa·m^1/2。

另外，Al-Zn-Cu-Mg作為高強鋁合金，不可避免的具有抗鹽霧腐蝕比較差的特點。鋁合金由于化學性質比較活潑，容易與氧氣發生化學反應，例如在工業污染潮濕環境、海洋環境等鹵化物含量比較高的環境下，鹵化物會破壞鋁合金表面致密的氧化膜，使內部金屬暴露在腐蝕介質中，從而腐蝕介質可沿著合金的晶界或晶內不斷深入腐蝕，使鋁合金力學性能、抗疲勞性能急劇下降。這為飛機主要結構部件在抗腐蝕性能提出很大的挑戰。因此，目前急需設計一款能在強度、韌性、疲勞以及耐應力腐蝕方面都表現出眾的鋁合金板材，滿足未來飛機的需求。

發明內容

近年來對航空航天用鋁合金的新要求，就是必須保持強度和韌性的前提下還具有良好的抗海洋鹽霧腐蝕性能。而在鋁合金的研發過程中，強度與抗腐蝕性能往往呈現出一定的矛盾性，此消彼長，因此，如何協同提高合金的強度與抗腐蝕性是高強鋁合金研究亟需解決的關鍵性問題，也是高性能耐腐蝕性鋁合金開發的難點所在。目前在高強度耐海洋鹽霧腐蝕鋁合金方面的研究不多，主要停留在傳統合金的成分微調和傳統熱處理制度改善，尚未有專門開發的耐蝕鋁合金。基于此，本發明設計了一種Al-Zn-Cu-Mg合金成分、并開發了制備與加工工藝，來綜合優化鋁合金的力學性能與耐蝕性能，滿足航空工業的發展對耐蝕鋁合金的需求。

本發明是通過以下技術方案實現的。

一種高強韌耐蝕Al-Zn-Mg-Cu合金制備方法，包括以下操作步驟：

(1)設計合金的成分：包括5.5-6.1wt.％的Zn、2.5-3.2wt.％的Mg、1.5-2.0wt.％的Cu、0.03-0.05wt.％的Cr、0.03-0.05wt.％的Mn、Si含量小于0.005wt.％，Fe含量小于0.05wt.％，余量為Al；

(2)將爐內熔煉溫度設定在720-760℃，進行Al熔煉，待熔化完全后扒渣，并添加Zn、Mg、Cu，輔助電磁攪拌技術，取樣檢測成分合格后轉到保溫爐充入高純混合氣體精煉，精煉溫度為720-740℃，扒渣后取樣成分檢測合格在高純混合氣體下進行二次精煉，加入精煉劑，進行過濾除渣，然后鑄造，得到鑄造錠坯，鑄造溫度設定為730-750℃，鑄造速度40-80mm/min，成形鑄錠直徑為460mm；

(3)將鑄造錠坯經均勻化處理，鑄錠經熱擠壓成形板坯，板坯厚度為420-450mm；板坯經8-12道次軋制特定厚度的板材，單次軋制壓下量在20mm以上，板材最終軋制厚度為25-100mm；