[發明專利]一種鋁合金及其均質化處理工藝以及制備方法

在審

• 申請號: 202310099791.7
• 申請日: 2023-02-10
• 公開（公告）號: CN116555645A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 張佼;趙巍;秦翔智;李兵;楊紅超;趙佳蕾;王凱歌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;昆山晶微新材料研究院有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22F1/053
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

本申請實施例提供一種鋁合金及其均質化處理工藝以及制備方法，屬于合金材料制造領域。鋁合金的均質化處理工藝包括以下步驟：將含有上述組分配比的鋁合金鑄錠依次進行溫度逐漸增加的第一次均質化處理、第二次均質化處理、第三次均質化處理以及第四次均質化處理；第一次均質化處理用于形成彌散分布的Alsubgt;3/subgt;Sc相，第二次均質化處理用于形成Alsubgt;3/subgt;(Scsubgt;1?x/subgt;，Zrsubgt;x/subgt;)相，第三次均質化處理用于消除鋁合金鑄錠中存在的部分T相?AlZnMgCu，第四次均質化處理用于消除鋁合金鑄錠中剩余的T相?AlZnMgCu，該工藝能夠在一定程度上提升合金的強度。

技術領域

本申請涉及合金材料制造領域，具體而言，涉及一種鋁合金及其均質化處理工藝以及制備方法。

背景技術

現有技術中，Al-Zn-Mg-Cu-Sc系合金由于具有較高的比強度和硬度、較好的耐腐蝕性能和較高的塑性等優點，廣泛應用于航空、航天以及國防、軍工等領域，但是，隨著技術的發展，現有Al-Zn-Mg-Cu-Sc系合金的強度已經難以滿足人們的需要。

發明內容

本申請的目的在于提供一種鋁合金及其均質化處理工藝以及制備方法，能夠在一定程度上提升Al-Zn-Mg-Cu-Sc系合金的強度，從而滿足現階段技術發展的需要。

本申請的實施例是這樣實現的：

第一方面，本申請實施例提供一種鋁合金的均質化處理工藝，鋁合金的制備原料按質量百分數計包括：

Zn：9.0～12.0％、Mg：3.0～4.0％、Cu：1.0～2.6％、Mn：≤0.1％、Fe：≤0.15％、Zr：0.09～0.25％、Si：≤0.1％、Ti：0.05～0.1％、Sc：0.1～0.35％以及余量的Al；

鋁合金的均質化處理工藝包括以下步驟：

將含有上述組分配比的鋁合金鑄錠依次進行溫度逐漸增加的第一次均質化處理、第二次均質化處理、第三次均質化處理以及第四次均質化處理；

第一次均質化處理用于形成彌散分布的Al₃Sc相，第二次均質化處理用于形成Al₃(Sc_1-x，Zr_x)相，第三次均質化處理用于消除鋁合金鑄錠中存在的部分T相-AlZnMgCu，第四次均質化處理用于消除鋁合金鑄錠中剩余的T相-AlZnMgCu。

上述技術方案中，針對特定體系的鋁合金鑄錠，設置溫度逐漸增加的四級均質化處理工藝，其中，第一次均質化處理用于形成彌散分布的Al₃Sc相，其能夠作為異質性核點，起到細化鑄態晶粒的作用，同時，其存在還能通過Orwan強化機制、強烈釘扎位錯和亞結構，從而提高材料強度；第二次均質化處理用于增加Zr的擴散速度并使其進入Al₃Sc相晶格中，從而形成Al₃(Sc_1-x，Zr_x)相，其存在能夠起到更好的細化晶粒的作用，并且，還能有效抑制合金在熱加工過程中的再結晶，從而提高合金的強度；第三次均質化用于消除合金中存在的部分低熔點共晶相(T相-AlZnMgCu)，并使Zn、Mg以及Cu等原子擴散到鋁基體中且均勻分布，以提高合金的變形能力以及綜合力學性能(T相過多，材料的變形能力和綜合性能欠佳)；第四次均質化處理用于進一步消除合金中剩余的T相-AlZnMgCu，以進一步提升合金的變形能力以及綜合力學性能。相較于常規的均質化處理工藝，(通常僅包括兩次或三次均質化處理，未針對合金的不同成分進行均質化處理階段的細致劃分，導致均質化處理的效果欠佳)，本申請實施例提供的均質化處理工藝能夠實現更好的均質化效果，從而更好地提升合金的強度。

在一些可選的實施方案中，鋁合金的均質化處理工藝滿足以下條件A～D中的至少一者：

A，在進行第一次均質化處理的步驟中，處理溫度為300～400℃，處理時間為5～12h；