CN107964613A - 一种铝合金及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝合金及其制备工艺，属于金属材料冶炼技术领域，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 80‑92份、Mg 2‑6份、Zn 3‑7份、Cu 0.8‑3.2份，Si 3‑8份，Cr 0.1‑0.5份，Ge 0.1‑0.3份，Zr 0.12‑0.18份。本发明提供一种铝合金及其制备工艺，具有能有效减少淬火残余应力，后续机加工不易变形的优点。

Description

一种铝合金及其制备工艺
技术领域
本发明属于金属材料冶炼技术领域，具体涉及一种铝合金及其制备工艺。
背景技术
铝合金是以铝为基的合金总成，主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金，其中铝硅合金又有简单铝硅合金，其不能热处理强化，力学性能较低，铸造性能好，还有特殊铝硅合金，其可处理强化，力学性能较高，铸造性能良好。
现有技术生产的铝合金，淬火残余应力消除效果不佳，导致生产的铝合金淬火残余应力大，机加工易变形。
发明内容
针对现有技术生产的铝合金，淬火残余应力消除效果不佳，导致生产的铝合金淬火残余应力大，机加工易变形的缺陷，本发明的目的在于提供一种铝合金及其制备工艺，具有能有效减少淬火残余应力，后续机加工不易变形的优点。
本发明采用的技术方案如下：一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 80-92份、Mg 2-6份、Zn 3-7份、Cu 0.8-3.2份，Si 3-8份，Cr 0.1-0.5份，Ge 0.1-0.3份，Zr 0.12-0.18份。
通过以上技术方案，铝合金中的Cr能够细化晶粒，阻止再结晶形核和长大过程，起强化作用，能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性，铝合金中加入Ge和Zr后，与常规合金比，可使断裂韧性提高25-50％，在后续加工不易变形，通过第一级淬火和第二级淬火进行分段精确控制，以实现铝合金材料淬火后心层淬透的同时将淬火残余应力降至最低。
优选的，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 85-90份、Mg 3-5份、Zn 4-6份、Cu 1.8-2.2份，Si 5-6份，Cr 0.3-0.4份，Ge 0.15-0.25份，Zr 0.14-0.16份。
更优选的，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 88份、Mg 4份、Zn 5份、Cu2份，Si 5.5份，Cr 0.35份，Ge 0.2份，Zr 0.15份。
一种铝合金的制备工艺，包括以下步骤：
(1)熔炼，按重量份数将Al、Mg、Zn、Cu、Si、Cr、Ge和Zr置于熔炼炉内熔炼，熔炼炉内铝合金熔融液温度控制在650-750℃并保温；
(2)将合金浇铸至已预热的铸模，得到合金铸锭；
(3)在真空条件下，将铝合金铸锭升温至500℃以上，保温2-6小时，急速淬入60-100℃的水中，再自然冷却至室温得铝合金材料；
(4)将步骤(3)中的铝合金材料投入淬火炉中加热，所述加热温度400-500℃，加热时间7-15h，随后进行二级淬火，第一级淬火，将铝合金材料从淬火炉中取出，快速置于180-250℃淬火槽中，进行强制快速冷却；第二级淬火，将铝合金材料置于30-50℃淬火槽中，进行强制快速冷却，完成铝合金材料的淬火；
(5)对步骤(4)中完成淬火的铝合金材料进行低温回火，随后保温。
优选的，步骤(1)中，所述保温的时间为40-80分钟。
优选的，步骤(2)中，所述预热温度为500-600℃。
优选的，步骤(5)中，所述低温回火的温度为160-250℃，随后保温时间为5-10h。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：(1)铝合金中的Cr能够细化晶粒，阻止再结晶形核和长大过程，起强化作用，能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性；(2)铝合金中加入Ge和Zr后，与常规合金比，可使断裂韧性提高25-50％，在后续加工不易变形；(3)通过第一级淬火和第二级淬火进行分段精确控制，以实现铝合金材料淬火后心层淬透的同时将淬火残余应力降至最低。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
实施例1
本实施例所述一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 80份、Mg 2份、Zn 3份、Cu 0.8份，Si 3份，Cr 0.1份，Ge 0.1份，Zr 0.12份。
所述制备工艺，包括以下步骤：
(1)熔炼，按重量份数将Al、Mg、Zn、Cu、Si、Cr、Ge和Zr置于熔炼炉内熔炼，熔炼炉内铝合金熔融液温度控制在650℃并保温，所述保温的时间为40分钟；
(2)将合金浇铸至已预热的铸模，得到合金铸锭，所述预热温度为500℃；
(3)在真空条件下，将铝合金铸锭升温至500℃以上，保温2小时，急速淬入60℃的水中，再自然冷却至室温得铝合金材料；
(4)将步骤(3)中的铝合金材料投入淬火炉中加热，所述加热温度400℃，加热时间7h，随后进行二级淬火，第一级淬火，将铝合金材料从淬火炉中取出，快速置于180℃淬火槽中，进行强制快速冷却；第二级淬火，将铝合金材料置于30℃淬火槽中，进行强制快速冷却，完成铝合金材料的淬火；
(5)对步骤(4)中完成淬火的铝合金材料进行低温回火，随后保温，所述低温回火的温度为160℃，随后保温时间为5h。
实施例2
一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 85份、Mg3份、Zn 4份、Cu 1.8份，Si 5份，Cr 0.3份，Ge 0.15份，Zr 0.14份。
所述制备工艺，包括以下步骤：
(1)熔炼，按重量份数将Al、Mg、Zn、Cu、Si、Cr、Ge和Zr置于熔炼炉内熔炼，熔炼炉内铝合金熔融液温度控制在750℃并保温，所述保温的时间为80分钟；
(2)将合金浇铸至已预热的铸模，得到合金铸锭，所述预热温度为600℃；
(3)在真空条件下，将铝合金铸锭升温至500℃以上，保温6小时，急速淬入100℃的水中，再自然冷却至室温得铝合金材料；
(4)将步骤(3)中的铝合金材料投入淬火炉中加热，所述加热温度500℃，加热时间15h，随后进行二级淬火，第一级淬火，将铝合金材料从淬火炉中取出，快速置于250℃淬火槽中，进行强制快速冷却；第二级淬火，将铝合金材料置于50℃淬火槽中，进行强制快速冷却，完成铝合金材料的淬火；
(5)对步骤(4)中完成淬火的铝合金材料进行低温回火，随后保温，所述低温回火的温度为250℃，随后保温时间为10h。
实施例3
一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 88份、Mg4份、Zn 5份、Cu 2份，Si 5.5份，Cr 0.35份，Ge 0.2，Zr 0.15。
其制备工艺如实施例1。
实施例4
一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 90份、Mg5份、Zn 6份、Cu 2.2份，Si 6份，Cr0.4份，Ge0.25，Zr 0.16。
其制备工艺如实施例1。
实施例5
一种铝合金及其制备工艺，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 92份、Mg6份、Zn 7份、Cu 3.2份，Si 8份，Cr0.5份，Ge 0.3份，Zr 0.18份。
其制备工艺如实施例1。
如上所述即为本发明的实施例。本发明不局限于上述实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝合金及其制备工艺，其特征在于，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 80-92份、Mg 2-6份、Zn 3-7份、Cu 0.8-3.2份，Si 3-8份，Cr 0.1-0.5份，Ge 0.1-0.3份，Zr 0.12-0.18份。
2.根据权利要求1所述的一种铝合金及其制备工艺，其特征在于，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 85-90份、Mg 3-5份、Zn 4-6份、Cu 1.8-2.2份，Si 5-6份，Cr 0.3-0.4份，Ge 0.15-0.25份，Zr 0.14-0.16份。
3.根据权利要求2所述的一种铝合金及其制备工艺，其特征在于，按重量份数计，所述铝合金包括以下组分：Al 88份、Mg 4份、Zn 5份、Cu 2份，Si 5.5份，Cr 0.35份，Ge 0.2份，Zr 0.15份。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的铝合金的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)熔炼，按重量份数将Al、Mg、Zn、Cu、Si、Cr、Ge和Zr置于熔炼炉内熔炼，熔炼炉内铝合金熔融液温度控制在650-750℃并保温；
(2)将合金浇铸至已预热的铸模，得到合金铸锭；
(3)在真空条件下，将铝合金铸锭升温至500℃以上，保温2-6小时，急速淬入60-100℃的水中，再自然冷却至室温得铝合金材料；
(4)将步骤(3)中的铝合金材料投入淬火炉中加热，所述加热温度400-500℃，加热时间7-15h，随后进行二级淬火，第一级淬火，将铝合金材料从淬火炉中取出，快速置于180-250℃淬火槽中，进行强制快速冷却；第二级淬火，将铝合金材料置于30-50℃淬火槽中，进行强制快速冷却，完成铝合金材料的淬火；
(5)对步骤(4)中完成淬火的铝合金材料进行低温回火，随后保温。
5.根据权利要求4所述的一种铝合金的制备工艺，其特征在于，步骤(1)中，所述保温的时间为40-80分钟。
6.根据权利要求4所述的一种铝合金的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中，所述预热温度为500-600℃。
7.根据权利要求4所述的一种铝合金的制备工艺，其特征在于，步骤(5)中，所述低温回火的温度为160-250℃，随后保温时间为5-10h。
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