CN110241339A - 一种高强度铝合金 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种高强度铝合金，所述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：Zn 5.3‑5.7wt％、Mg 2.2‑2.6wt％、Cu 1.3‑1.8wt％、Si 0.2‑0.5wt％、Fe 0.3‑0.6wt％、Mn 0.2‑0.4wt％、Cr 0.06‑0.2wt％、CeLa 0.06‑0.15wt％、Ag 0.2‑0.8wt％、余量为Al；本发明通过上述特定百分含量组分的限定，通过CeLa和Ag的添加能细化晶粒，并能够促进稀土强化相和弥散强化相的形成，改善铝合金中的析出相弥散析出特征，从而显著提高铝合金的抗压强度以及屈服强度，使得高强度铝合金通过T6时效处理后抗拉强度不小于610MPa，屈服强度最高可达629MPa，进而扩大铝合金的应用范围。

Description

一种高强度铝合金

技术领域

本发明实施例涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种高强度铝合金。

背景技术

近年来随着人们环保意识的加强和节能减排导致的轻量化发展趋势，高强度轻量化合金材料的开发日益受到重视。以7075Al为代表的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，由于其高比强度、良好的成型性和可满足应用的耐蚀性，被广泛应用于飞机、轨道交通、轻工机械等领域。通过时效处理(包括T6、T73和T76处理)可调控7075Al合金的显微组织，从而调控7075Al合金的综合性能(包括力学性能和耐蚀性)。由于时效热处理制度显著影响7075Al合金的显微组织和力学性能，并且多个应用场合需要比7075Al合金强度更高的铝合金，学术界和产业界积极开发基于7075Al合金的新型高强铝合金，采用多元合金化设计是提升7075Al合金性能的良好途径。

目前，7075Al合金挤压棒材T6处理之后的抗拉强度一般在580MPa以下(中国有色金属学报2002,12:22-27)。聂祚仁等提供了一种添加0.01-0.70wt％铒的7075Al合金(专利申请号CN200710099752.8)，采用该合金制造的板材在T6处理后抗拉强度小于560MPa，屈服强度小于485MPa。赵俊等在特种铸造及有色合金期刊发表的论文(2014,34:66-669)报道了一种添加0.30wt％铒的7075Al合金，采用该合金制造的棒材在T6处理后抗拉强度为585MPa，屈服强度为528MPa。Xu Xiaofeng等在Materials Science&Engineering A期刊发表的论文(2015,648:367-370)报道了一种添加0.2wt％和0.4wt％Ag的7075Al合金，采用该合金制造的板材经过120 C 30小时的T6处理后，抗拉强度低于560MPa。

上述合金经T6处理后的力学性能不能满足高性能轻量化部件的开发需求。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种高强度铝合金，以解决现有技术中铝合金材料抗拉强度、屈服强度较低的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

根据本发明实施例的第一方面提供一种高强度铝合金，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.3-5.7wt％、Mg 2.2-2.6wt％、Cu 1.3-1.8wt％、Si 0.2-0.5wt％、Fe 0.3-0.6wt％、Mn 0.2-0.4wt％、Cr 0.06-0.2wt％、CeLa 0.06-0.15wt％、Ag 0.2-0.8wt％、余量为Al。

本发明通过上述特定百分含量组分的限定，通过CeLa和Ag的添加能细化晶粒，并能够促进稀土强化相和弥散强化相的形成，改善率合金中的析出相弥散析出特征，从而显著提高铝合金的抗压强度以及屈服强度，进而提高铝合金的应用范围。

进一步地，所述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.4-5.5wt％、Mg 2.3-2.4wt％、Cu 1.4-1.5wt％、Si 0.3-0.35wt％、Fe 0.4-0.5wt％、Mn 0.2-0.25wt％、Cr 0.1-0.13wt％、CeLa 0.06-0.1wt％、Ag 0.2-0.7wt％、余量为Al。

进一步地，所述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.5wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.4wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.5wt％、Mn 0.25wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.1wt％、Ag 0.3wt％、余量为Al。

进一步地，所述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.4wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.5wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.4wt％、Mn 0.2wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.06wt％、Ag 0.7wt％、余量为Al。

根据本发明实施例的第二方面提供一种所述高强度铝合金的制备方法，所述高强度铝合金通过将各组分在真空氩气保护下进行熔炼浇注成棒坯，依次进行挤压成型、固溶处理和时效处理制得T6态高强度铝合金。

进一步地，所述棒坯直径为90-110mm；所述挤压成型至直径为25-80mm的圆棒，所述挤压成型温度为380-390℃。

进一步地，所述固溶处理为在460-480℃处理50-70min。

进一步地，所述时效处理温度为170-180℃。

本发明高强度铝合金通过常规熔铸和热挤压发方法制得，再经T6时效处理后，能够使得所述高强度铝合金的抗拉强度不小于610MPa，屈服强度最高可达629MPa。

本发明实施例具有如下优点：

本发明通过上述特定百分含量组分的限定，通过CeLa和Ag的添加能细化晶粒，并能够促进稀土强化相和弥散强化相的形成，改善率合金中的析出相弥散析出特征，从而显著提高铝合金的抗压强度以及屈服强度，使得高强度铝合金通过T6时效处理后抗拉强度不小于610MPa，屈服强度最高可达629MPa，进而提高铝合金的应用范围。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下各实施例采用的组分如下：

CeLa：来源于Al-8.3CeLa中间合金；

Ag：来源于银锭；

Zn：来源于锌锭；

Mg：来源于镁锭；

Cu：来源于Al-Cu中间合金；

Fe：来源于Al-Fe中间合金；

Si：来源于硅粉；

Mn：来源于Al-Mn中间合金；

Cr：来源于Al-10Cr中间合金；

Al：来源于纯铝锭。

实施例1

一、高强度铝合金

上述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.5wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.4wt％、Si 0.35wt％、Fe 0.45wt％、Mn 0.25wt％、Cr 0.13wt％、CeLa 0.08wt％、Ag 0.2wt％、余量为Al。

二、制备方法

上述高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：将相应的合金原料真空氩气保护熔炼浇铸成直径为100mm的棒坯、在380℃热挤压成直径为25mm的圆棒，在470℃固溶处理1小时，其后在170-180℃时效处理获得T6态高强铝合金。

实施例2

一、高强度铝合金

上述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.5wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.4wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.5wt％、Mn 0.25wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.1wt％、Ag 0.3wt％、余量为Al。

二、制备方法

上述高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：将相应的合金原料真空氩气保护熔炼浇铸成直径为100mm的棒坯、在390℃热挤压成直径为25mm的圆棒，在470℃固溶处理1小时，其后在170-180℃时效处理获得T6态高强铝合金。

实施例3

一、高强度铝合金

上述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.5wt％、Mg 2.3wt％、Cu 1.5wt％、Si 0.35wt％、Fe 0.5wt％、Mn 0.2wt％、Cr0.12wt％、CeLa 0.08wt％、Ag 0.5wt％、余量为Al。

二、制备方法

上述高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：将相应的合金原料真空氩气保护熔炼浇铸成直径为100mm的棒坯、在380℃热挤压成直径为25mm的圆棒，在470℃固溶处理1小时，其后在170-180℃时效处理获得T6态高强铝合金。

实施例4

一、高强度铝合金

上述高强度铝合金由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.4wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.5wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.4wt％、Mn 0.2wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.06wt％、Ag 0.7wt％、余量为Al。

二、制备方法

上述高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：将相应的合金原料真空氩气保护熔炼浇铸成直径为100mm的棒坯、在380℃热挤压成直径为25mm的圆棒，在470℃固溶处理1小时，其后在170-180℃时效处理获得T6态高强铝合金。

对照例1

本对照例为一种铝合金材料，该铝合金材料为国标GB/T 3190-1996规定的7075Al合金。

对照例2

本对照例为一种铝合金材料，该铝合金材料为Xu Xiaofeng等在MaterialsScience&Engineering A期刊报道的添加0.4wt％Ag的7075Al合金。

对照例3

本对照例为一种铝合金材料，该铝合金材料与实施例2中的高强度铝合金材料基本相同，区别仅在于将CeLa替换为等量的Ag，该铝合金材料的制备方法同实施例2中的制备方法。

对照例4

本对照例为一种铝合金材料，该铝合金材料与实施例2中的高强度铝合金材料基本相同，区别仅在于将Ag替换为等量的CeLa，该铝合金材料的制备方法同实施例2中的制备方法。

实验例1

分别选取上述实施例1-4和对照例1-4中的铝合金，将上述铝合金采用相同方法分别加工成标距处直径为6mm的拉伸试样，采用电子拉伸试验机分别测试铝合金的抗拉强度、屈服强度和延伸率，测试结果如表1所示：

表1

组别	抗拉强度MPa	屈服强度MPa	延伸率％
				实施例1	610	524	9.3
实施例2	667	622	8.0
				实施例3	621	578	8.1
实施例4	659	629	6.2
				对照例1	572	503	11
对照例2	555	447	18.3
				对照例3	585	550	8.3
对照例4	578	515	7.7

由表1可知：

本发明实施例制备的铝合金与传统7075Al合金及含银7075Al合金相比，本实施例制备的多元微合金化合金具有高强度特点，可获得T6处理后室温抗拉强度大于610MPa，屈服强度最高可达629的合金棒料；此外，本发明实施例制备的铝合金材料与对照例3、4中的铝合金材料相比，通过Ag和CeLa的共同添加能够显著提高单独添加Ag或CeLa的铝合金材料的抗拉强度和屈服强度。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种高强度铝合金，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.3-5.7wt％、Mg 2.2-2.6wt％、Cu 1.3-1.8wt％、Si 0.2-0.5wt％、Fe 0.3-0.6wt％、Mn 0.2-0.4wt％、Cr 0.06-0.2wt％、CeLa 0.06-0.15wt％、Ag 0.2-0.8wt％、余量为Al。

2.根据权利要求1所述的高强度铝合金，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.4-5.5wt％、Mg 2.3-2.4wt％、Cu 1.4-1.5wt％、Si 0.3-0.35wt％、Fe 0.4-0.5wt％、Mn 0.2-0.25wt％、Cr 0.1-0.13wt％、CeLa 0.06-0.1wt％、Ag 0.2-0.7wt％、余量为Al。

3.根据权利要求1所述的高强度铝合金，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.5wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.4wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.5wt％、Mn 0.25wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.1wt％、Ag 0.3wt％、余量为Al。

4.根据权利要求1所述的高强度铝合金，其特征在于，由如下百分含量的组分组成：

Zn 5.4wt％、Mg 2.4wt％、Cu 1.5wt％、Si 0.3wt％、Fe 0.4wt％、Mn 0.2wt％、Cr0.1wt％、CeLa 0.06wt％、Ag 0.7wt％、余量为Al。

5.根据权利要求1所述的高强度铝合金，其特征在于，所述高强度铝合金的抗拉强度不小于610MPa。