CN110423906A - 一种120 mm厚铝合金厚板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种120 mm厚铝合金厚板的制备方法。将工业纯Al锭、Al‑10Zr中间合金和Al‑50Cu中间合金在电阻炉中进行熔炼，然后将工业纯Zn和Al‑50Mg中间合金沉入熔池，进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境，最后制得400 mm厚铝合金铸锭。将铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，进行3~6道次的轧制变形，变形温度为350~450℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板，进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对轧制厚板表面进行持续喷水方式冷却至室温，然后对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为20~30小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。本发明方法操作简单，容易推广应用，制得的铝合金厚板具有硬度高、导电率高、淬透性能好的优点。

Description

一种120 mm厚铝合金厚板的制备方法

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，特别涉及一种具有高硬度、电导率及淬透性的120mm厚铝合金厚板的制备方法。

背景技术

7xxx铝合金因其高比强度、高韧性、优异耐腐蚀性等优异力学及物理性能而被广泛应用于航空、航天、轨道交通、国防等领域。其中7085铝合金（Al-Zn-Mg-Cu合金），由于其高强韧性和淬透性已被广泛应用于航天、航空用超厚板材。随着社会进步和工业发展，某些特殊领域对厚板材料的硬度及导电性能提出了越来越高的要求。因此需要进一步提高7085铝合金超厚板硬度及导电性能，以解决某些关键领域对高性能结构材料的重大需求。

近年来，人们发现合金成分设计可以非常有效地优化7xxx铝合金的硬度、电导率及淬透性。但目前为止，人们还未能获得同时具有高硬度、电导率及淬透性的铝合金超厚板。因此，本发明涉及一种兼具高硬度、电导率及淬透性的7xxx铝合金120 mm厚板的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种120 mm厚铝合金厚板的制备方法。

本发明思路：利用工业纯Al锭、工业纯Zn、Al-50Mg中间合金、Al-10Zr中间合金和Al-50Cu中间合金作为原料，借助于熔炼、铸造、热处理、轧制等手段，得到具有高硬度、电导率及淬透性的120 mm厚铝合金厚板。

具体步骤为：

（1）将工业纯Al锭、Al-10Zr中间合金和Al-50Cu中间合金在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，充分搅拌后静置30分钟，然后将工业纯Zn和Al-50Mg中间合金沉入熔池，降低电阻炉炉温至730℃，保温20分钟后进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境，最后制得含有1.6~2.0 wt % Cu、1.6~1.8 wt % Mg、9~12 wt % Zn和0.12~0.15 wt % Zr的400 mm厚铝合金铸锭。

（2）将步骤（1）制得的400 mm厚铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，完成均匀化处理。

（3）将经步骤（2）均匀化处理后的400 mm厚铝合金铸锭进行3~6道次的轧制变形，变形温度为350~450℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板。

（4）将步骤（3）制得的120 mm厚轧制厚板进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对轧制厚板表面进行持续喷水方式冷却至室温，然后对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为20~30小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。

本发明与现有市面商用7085铝合金相比具有如下优点：1）本发明方法操作简单，容易推广应用；2）本发明的铝合金硬度高，淬火表面硬度为185~192HV，导电率高，淬火表面导电率可达到33.7~34.7 ACS%，淬透层深度可达到100~120 mm。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的120 mm厚铝合金厚板的光学显微镜照片。

图2为本发明实施例1制得的120 mm厚铝合金厚板的透射电子显微镜照片。

具体实施方式

实施例1：

将8988 g工业纯Al锭、345 g Al-50Cu中间合金和140 g Al-10Zr中间合金在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，充分搅拌后静置30分钟，将972 g 工业纯Zn和354 g Al-50Mg中间合金沉入熔池，降低电阻炉炉温至730℃，保温20分钟后进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境。最后制备出含有1.6 wt % Cu、1.64 wt % Mg、9.4 wt % Zn和0.13 wt %Zr的400 mm厚铝合金铸锭。将铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，完成均匀化处理。将均匀化处理后的铝合金铸锭进行3道次的轧制变形，变形温度为350℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板。将120 mm厚轧制厚板进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对轧制厚板表面进行持续喷水方式冷却至室温。对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为24小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。

实施例2：

将8793 g工业纯Al锭、410 g Al-50Cu中间合金和135 g Al-10Zr中间合金在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，充分搅拌后静置30分钟，然后将1080 g 工业纯Zn和382 gAl-50Mg中间合金沉入熔池，降低电阻炉炉温至730℃，保温20分钟后进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境。最后制备出含有1.9 wt % Cu、1.77 wt % Mg、10 wt % Zn和0.125wt % Zr的400 mm厚铝合金铸锭。将铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，完成均匀化处理。将均匀化处理后的铝合金铸锭进行4道次的轧制变形，变形温度为410℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板。将120 mm厚轧制厚板进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对合金表面进行持续喷水方式冷却至室温。对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为23小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。

实施例3：

将8536 g工业纯Al锭、432 g Al-50Cu中间合金和162 g Al-10Zr中间合金在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，充分搅拌后静置30分钟，将1296 g 工业纯Zn和374 g Al-50Mg中间合金沉入熔池，降低电阻炉炉温至730℃，保温20分钟后进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境。最后制备出含有2.0 wt % Cu、1.73 wt % Mg、12 wt % Zn和0.15 wt% Zr的400 mm厚铝合金铸锭。将铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，完成均匀化处理。将均匀化处理后的铝合金铸锭进行6道次的轧制变形，变形温度为450℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板。将120 mm厚轧制厚板进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对合金表面进行持续喷水方式冷却至室温。对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为25小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。

对实施例1~3制得的120mm厚铝合金板材进行力学性能测试。力学性能测试在室温条件下，在万能力学试验机下进行。本发明的铝合金的淬火表面硬度≥185 HV，淬火表面导电率≥33.7 ACS%，淬透层深度≥100 mm。测试的具体数据见表1。

表1 实施例1~3制得的120 mm厚铝合金厚板性能测试

编号	表面硬度（HV）	表面导电率（ACS%）	淬透层深度（mm）	来源
					实施例1	185	33.7	120	实测
实施例2	187	33.3	110	实测
					实施例3	192	34.7	100	实测
7085-T6合金	183	33.4	120	实测

Claims (1)

1.一种120 mm厚铝合金厚板的制备方法，其特征在于具体步骤为：

（1）将工业纯Al锭、Al-10Zr中间合金和Al-50Cu中间合金在电阻炉中进行熔炼，熔炼温度为800℃，充分搅拌后静置30分钟，然后将工业纯Zn和Al-50Mg中间合金沉入熔池，降低电阻炉炉温至730℃，保温20分钟后进行浇铸，铸造过程无需气氛保护及真空环境，最后制得含有1.6~2.0 wt % Cu、1.6~1.8 wt % Mg、9~12 wt % Zn和0.12~0.15 wt % Zr的400 mm厚铝合金铸锭；

（2）将步骤（1）制得的400 mm厚铝合金铸锭在470℃环境下保温24小时后随炉冷却，完成均匀化处理；

（3）将经步骤（2）均匀化处理后的400 mm厚铝合金铸锭进行3~6道次的轧制变形，变形温度为350~450℃，总变形量为70%，制得120 mm厚轧制厚板；

（4）将步骤（3）制得的120 mm厚轧制厚板进行固溶处理，固溶温度为470℃，保温1小时后对轧制厚板表面进行持续喷水方式冷却至室温，然后对固溶后的轧制厚板进行120℃的人工时效处理，处理时间为20~30小时，即制得120 mm厚铝合金厚板。