CN103255328A - 一种高强高韧7a04铝合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铝合金及其制备方法，更具体的讲是一种高强高韧7A04型铝合金及其制备方法，其按质量分数计包括如下组分：si0.055-0.057%，Fe0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn5.92-5.95%，Mg2.36-2.40%，Mn0.40-0.42%，Ti0.06-0.08%，Cr0.17-0.18%，其余为不可避免杂质及Al。本发明的有益效果是：直接使用电解铝液生产7A04铝合金，经过各个步骤的严格控制和协调作用，使得本发明生产的铝合金抗拉强度≥560MPa，条件屈服强度σ0.2(MPa)：≥420、伸长率δ10(%)：≥9，而且本方法省略了重熔阶段，节约了大量的能量和人力，同时减少了对环境的污染，符合国家和企业的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝合金及其制备方法，更具体的讲是一种高强高韧7A04型铝合金及其制备方法。
背景技术
7A04型铝合金为最常用的超硬铝，系高强度合金,可热处理强化。通常在淬火人工时效状态下使用,此时强度比一般硬铝高得多,但塑性较低;截面不太厚的挤压半成品和包铝板有良好的耐蚀性,具有应力集中倾向。点焊焊接性良好、气焊不良，可切削性在热处理后良好、退火状态下较低。
属Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金，亦称超硬铝，是超硬铝中想当成熟.使用较久和较广的一个合金。强度高，热处理强化效果好，退火和新淬火状态下塑性中等；与硬铝不同，人工时效状态下的耐蚀性比自然时效状态的耐蚀性好，且自然时效进程慢，需经过3个月后才能达到时效硬化峰值，故7A04在淬火人工时效状态下使用。其缺点是组织稳定性不高，低频疲劳强度低，有应力腐蚀破裂倾向。合金点焊焊接性良好，气焊不良，热处理后可切削性良好，但退火后的可切削性不佳。
传统的7A04型铝合金是由铝锭重熔法制备，该方法由于需要将铝锭进行重熔，消耗了大量的能量，同时对环境造成污染，而且重熔时会对铝液的品质造成影响，烧损率大，从而影响了铝合金的品质，因此上述重熔法不适合国家技能减排的要求，也不能提高企业的效益。
传统的7A04型铝合金具有较高的力学性能，如拉强度 σb (MPa)：≥530、条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥400、伸长率 δ10 (%)：≥5
，但是该力学性能有时不能满足使用需求，因此需要一种高强度和高韧性的铝合金，同时需要一种节能减排、降低成本的生产方法。
发明内容
针对以上不足，本发明提供了一种高韧性、高强度的铝合金以及利用电解铝液直接生产铝合金的方法，该方法克服了重熔法的缺陷，直接利用电解铝液进行生产，节约了能源和人力，同时减轻了对环境污染。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.055-0.057%，Fe 0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn 5.92-5.95%，Mg 2.36-2.40%，Mn 0.40-0.42%，Ti 0.06-0.08%，Cr 0.17-0.18%，其余为不可避免杂质及Al。
上述Zn/Mg的质量比为2.5：1。
上述不可避免杂质中单个杂质的质量分数≤0.05%。
上述不可避免杂质质量分数≤0.15。
优化的，一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.056%，Fe 0.072%，Cu1.69%，Zn 5.925%，Mg 2.37%，Mn 0.41%，Ti 0.07%，Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al。
上述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，包括如下步骤：
（1） 向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭≥电解铝液质量的40%，然后加入Al-Mn、Al-Cr、Cu金属;
（2） 调整熔炼炉内温度为740-750℃，加入Zn；
（3） 调整熔炼炉内温度为740℃，加入Mg；
（4） 对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740℃，时间≥15分钟；
（5） 精炼完成后静置，静置时间为30分钟；
（6） 加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；
（7） 将上述过滤后的铝液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为：700±5mm/min，铸造速度90-110 mm/min，水压为0.03Mpa；
（8） 铸造后的产品进行热处理，热处理与455℃保温1小时；465℃保温1小时，然后调节温度为120℃保温8小时，升温到160℃保温1小时；
（9） 成品入库。
上述步骤(1)中Al-Mn中Mn的质量分数为10%。
上述步骤(1)中Al-Cr中Cr的质量分数为5%。
上述步骤（6）中晶粒细化剂为Al-5Ti-B。
本发明的有益效果是：直接使用电解铝液生产7A04铝合金，经过各个步骤的严格控制和协调作用，使得本发明生产的铝合金抗拉强度≥560MPa，条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥420、伸长率 δ10 (%)：≥9，而且本方法省略了重熔阶段，节约了大量的能量和人力，同时减少了对环境的污染，符合国家和企业的要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。
本发明的制备方法包括如下步骤：
（1） 向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭≥电解铝液质量的40%，然后加入Al-Mn、Al-Cr、Cu金属;
（2） 调整熔炼炉内温度为740-750℃，加入Zn；
（3） 调整熔炼炉内温度为740℃，加入Mg；
（4） 对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740℃，时间≥15分钟；
（5） 精炼完成后静置，静置时间为30分钟；
（6） 加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；
（7） 将上述过滤后的铝液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为：700±5mm/min，铸造速度90-110 mm/min，水压为0.03Mpa；
（8） 铸造后的产品进行热处理，热处理与455℃保温1小时；465℃保温1小时，然后调节温度为120℃保温8小时，升温到160℃保温1小时；
（9） 成品入库。
下述实施例均采用上述步骤，区别为加入的金属物料的量的不同。
实施例1
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.055%，Fe 0.072%，Cu1.68%，Zn 5.92%，Mg 2.36%，Mn 0.40%，Ti 0.06%，Cr 0.17%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.51：1其性能见表1。
实施例2
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.055%，Fe 0.072%，Cu1.68%，Zn 5.92%，Mg 2.368%，Mn 0.40%，Ti 0.06%，Cr 0.17%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5：1其性能见表1。
实施例3
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.057%，Fe 0.079%，Cu1.71%，Zn 5.95%，Mg 2.40%，Mn0.42%，Ti 0.08%，Cr 0.18%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.48：1其性能见表1。
实施例4
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.057%，Fe 0.079%，Cu1.71%，Zn 5.95%，Mg 2.38%，Mn0.42%，Ti 0.08%，Cr 0.18%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5：1其性能见表1。
实施例5
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.056%，Fe 0.072%，Cu1.69%，Zn 5.925%，Mg 2.37%，Mn 0.41%，Ti 0.07%，Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5：1其性能见表1。
实施例6
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.056%，Fe 0.072%，Cu1.69%，Zn 5.925%，Mg 2.37%，Mn 0.41%，Ti 0.07%，Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.05%，杂质总质量分数为0.16%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5：1其性能见表1。
由上表可知，本发明的铝合金经过严格的步骤控制和步骤之间的协调作用，使得本发明的铝合金抗拉强度≥560，屈服强度≥420，延伸率≥9,具有优秀的机械强度，满足更广泛的使用需求。
Claims (9)
1.一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.055-0.057%，Fe 0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn 5.92-5.95%，Mg 2.36-2.40%，Mn 0.40-0.42%，Ti 0.06-0.08%，Cr 0.17-0.18%，其余为不可避免杂质及Al。
2.根据权利要求1所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于：所述Zn/Mg的质量比为2.5：1。
3.根据权利要求1或2所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于：所述杂质中单个杂质的质量分数≤0.05%。
4.根据权利要求1或2所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于：所述不可避免杂质质量分数≤0.15。
5.根据权利要求1所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于：其按质量分数计包括如下组分：si 0.056%，Fe 0.072%，Cu1.69%，Zn 5.925%，Mg 2.37%，Mn 0.41%，Ti 0.07%，Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al。
6.根据权利要求1所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，包括如下步骤：
（1）向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭≥电解铝液质量的40%，然后加入Al-Mn、Al-Cr、Cu金属;
（2）调整熔炼炉内温度为740-750℃，加入Zn；
（3）调整熔炼炉内温度为740℃，加入Mg；
（4）对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740℃，时间≥15分钟；
（5）精炼完成后静置，静置时间为30分钟；
（6）加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；
（7）将上述过滤后的铝液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为：700±5mm/min，铸造速度90-110 mm/min，水压为0.03Mpa；
（8）铸造后的产品进行热处理，热处理与455℃保温1小时；465℃保温1小时，然后调节温度为120℃保温8小时，升温到160℃保温1小时；
（9）成品入库。
7.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中Al-Mn中Mn的质量分数为10%。
8.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中Al-Cr中Cr的质量分数为5%。
9.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于：所述步骤（6）中晶粒细化剂为Al-5Ti-B。
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