CN116219237B - 一种中高强度铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种中高强度铝合金及其制备方法，属于铝合金技术领域。本发明所述中高强度铝合金按照质量百分比包括以下组分：Mg:1.164～1.38％、Si:0.776～0.816％、Mn:0.485～0.515％、Cu:0.582‑2.06％、Cr:0.25％、Zn:0.20％、Ti:0.10％，余量为Al和不可避免的杂质元素。本发明通过调控Mg/Si比以及铜的含量，同时结合对制备工艺的特殊设定，能够有效的改变合金组织中的粒径尺寸和第二相种类特征，进而改善铝合金的力学性能，使所述铝合金在具备中高使用强度的前提下，塑性依旧良好，且可通过挤压成型制备。本发明所述铝合金具有良好的力学力学性能，其抗拉强度为350MPa以上，延伸率为12.5％以上，而硬度为125HV以上。

Description

一种中高强度铝合金及其制备方法
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种中高强度铝合金及其制备方法。
背景技术
铝合金具有密度低、力学性能佳、加工性能好、易回收及耐腐蚀性能良好等特点。在工业领域中，以铝代钢对实现轻量化，降低能源消耗具有重要意义。如典型的铝合金零件取代钢制零件一次减重效果可达30％～40％，二次减重效果则可进一步提高到50％。
目前，市场上流通较广的铝合金产品为6xxx系材质，即Al-Mg-Si系铝合金，根据GB/T 6892-2015一般工业用铝及铝合金挤压型材:商用6xxx系铝合金在壁厚小于等于5.00mm并T6热处理时，其抗拉强度Rm达到290MPa即为合格产品。而高强度铝合金主要是以Al-Cu-Mg和Al-Zn-Mg-Cu为基的合金，即2XXX(硬铝合金类)和7XXX(超硬铝合金类)系合金，其拉伸强度大于480MPa的铝合金，但是在壁厚小于等于5.00mm并T6热处理时，断后伸长率达到8％即被认为是较好的高强度铝合金产品，但其挤压制备工艺难实现。然而，目前市场仍缺乏可进行挤压成型的中高强度铝合金。6xxx系铝合金具备较好的挤压成形能力，但其强度一般，若能再6xxx系铝合金的基础上进行优化，在保证可挤压成形的前提下，使其产品具备中高强度及良好塑性，这将具有重要的现实意义。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种中高强度铝合金及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种中高强度铝合金，按照质量百分比包括以下组分：Mg:1.164～1.38％、Si:0.776～0.816％、Mn:0.485～0.515％、Cu:0.582-2.06％、Cr:0.25％、Zn:0.20％、Ti:0.10％，余量为Al和不可避免的杂质元素。
Mg和Si元素：Mg和Si可构成6xxx系铝合金中最主要的强化相β″。根据Mg，Si元素形成Mg2Si的比例为1.73，可将6xxx系铝合金分成过剩Si合金和过剩Mg合金。相对于过剩Mg合金，过剩Si合金具有更高的析出强度和更好的成形性。但是添加较高的Si，会使铝合金中出现含Si的硬质颗粒，导致合金脆性增大，切削性能恶化。因此，发明人经过大量实验探索，Mg含量为1.164～1.38％和Si含量为0.776～0.816％所得到的合金材料力学性能最优。
Cu：铝合金中固溶进Cu，可以提高材料的强度、硬度、耐热性和切削性能，还可以提高浇铸流动性能。Cu的加入可以降低铝合金Mn元素导致的各向异性，使热处理对性能的提升效果更好；但是过高的Cu含量，会影响铝合金的耐蚀性和塑性，并使热裂倾向增大。
因此，本发明通过调控Mg/Si比以及铜的含量，改变合金组织中的粒径尺寸和第二相种类特征，进而改善铝合金的力学性能，使所述铝合金在具备中高使用强度的前提下，塑性依旧良好，且可通过挤压成型制备，广泛应用于建筑、交通、运输、航空航天等领域，具有轻量化、降低能耗和提高燃油经济性等优点。本发明所述铝合金具有良好的力学力学性能，其抗拉强度为350MPa以上，延伸率为12.5％以上，而硬度为125HV以上。
作为本发明的优选实施方式，所述中高强度铝合金除了不可避免的杂质Fe元素之外，余量为Al和其他不可避免的杂质元素，其他单个杂质含量≤0.05％。
Fe元素是6xxx系铝合金中最主要的杂质元素，主要是在冶炼过程中不可避免的残留下来。由于Fe在铝基体中固溶度非常低，但在铝合金中会形成FeAl3、Fe2Al或Al-Si-Fe的片状或针状组织，降低机械性能，这种组织还会使合金的流动性降低，热裂倾向增大，因此，本发明中控制Fe含量的范围为0.1-1.0％。
本发明所述中高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝源进行熔炼至完全熔化，然后将硅源、锰源、铜源、镁源依次加入至完全熔化后搅拌均匀，然后保温得到铝合金熔液；
S2、将铝合金熔液中加入精炼剂除气，然后除渣、控温处理后进行浇铸，冷却后得到铝合金铸锭；
S3、将铝合金铸锭均匀化处理，然后保温后进行淬火处理；
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后进行挤压，然后冷却至室温，得到挤压铝合金；
S5、对挤压铝合金进行固溶、淬火、时效处理得到中高强度铝合金。
本发明所述制备方法包括熔炼、均匀化处理、淬火、挤压、固溶、淬火、时效热处理的工艺，其中挤压后的固溶、淬火、时效热处理过程能够有效增强铝合金的抗拉强度和硬度，同时保持材料具有良好的伸长率。
其中固溶热处理的作用是将铝合金加热至第二相能全部或最大限度地溶入固溶体的温度，保持一段时间后，以快于第二相自固溶体中析出的速度冷却，获得过饱和固溶体的过程。这样做的目的主要目的是改善铝合金的塑性和韧性，为沉淀硬化处理作好准备。而铝合金在刚淬火后，强度和硬度并不高，但塑性很好；放置几天后，强度和硬度会显著提高，而塑性则明显下降。将铝合金固溶处理时，高温下的过饱和α固溶体被原封不动地保留到室温。但是这种过饱和固溶体在室温下处于不平衡状态，有脱溶分解和析出强化相而趋于稳定的倾向。随着时间的延长，强化相逐渐脱溶而使合金强度硬度提高，即所谓时效硬化。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S1中，熔炼温度为680～750℃。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S1中，铝源为纯铝，硅源为Al-20Si中间合金，锰源为Al-10Mn中间合金，铜源为Al-50Cu中间合金，镁源为镁锭。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S1中，搅拌时间为30～120秒，保温时间为5～10分钟。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S2中，精炼剂为六氯乙烷或氯盐，精炼剂与铝合金熔液的质量比为1:100～300。
本发明加入精炼剂的目的是清除熔液内部的气体和非金属夹杂物，使铝液更纯净，并兼有清渣剂的作用，均匀化合金成分。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S2中，控温至690℃～710℃时进行浇铸，冷却至室温得到铝合金铸锭。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S3中，均匀化处理的温度为530℃-545℃，保温时间为2小时。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S3中，淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火入水温度为535-540℃，冷却速度为70-80℃/s。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S4中，挤压温度为380-420℃。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S5中，固溶温度为535-545℃，固溶时间为1.5-2.5个小时。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S5中，淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温。
作为本发明的优选实施方式，所述步骤S5中，时效温度为160-180℃，时效时间为7.5-8.5个小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明通过调控Mg/Si比以及铜的含量，改变合金组织中的粒径尺寸和第二相种类特征，进而改善铝合金的力学性能，使所述铝合金在具备中高使用强度的前提下，塑性依旧良好，且可通过挤压成型制备。
(2)本发明通过设计特定的铝合金制备工艺，其中挤压后热处理工艺能够有效增强铝合金的抗拉强度和硬度，同时保持材料具有良好的伸长率。
(3)本发明所述铝合金具有良好的力学力学性能，其抗拉强度为350MPa以上，延伸率为12.5％以上，而硬度为125HV以上。
附图说明
图1为本发明所述中高强度铝合金的制备工艺图；
图2为本发明实施例1制备的中高强度铝合金获得的沿板材ED方向的晶界显微组织图；
图3为本发明实施例2制备的中高强度铝合金获得的沿板材ED方向的晶界显微组织图；
图4为本发明实施例3制备的中高强度铝合金获得的沿板材ED方向的晶界显微组织图；
图5为本发明实施例1-3和对比例1-9所制备的中高强度铝合金的硬度对比图；
图6为本发明实施例1-3和对比例1-9所制备的中高强度铝合金的拉伸曲线图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
根据图1可以明确的知道，本发明所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括：熔炼、除气除杂处理、均匀化处理、淬火处理、热挤压处理、固溶热处理、淬火处理、时效热处理的工艺，得到中高强度铝合金。
实施例1
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表1中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表1为实施例1所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例2
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表2中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表2为实施例2所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例3
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表3中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表3为实施例3所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例4
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表4中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表4为实施例4所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例5
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表5中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温5～10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表5为实施例5所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例6
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表6中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表6为实施例6所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例7
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表7中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表7为实施例7所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例8
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表8中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表8为实施例8所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例9
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在680℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表9中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌30秒，然后保温10分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为710℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:300。
S3、将铝合金铸锭在540℃下进行均匀化处理，保温2小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为540℃，冷却速度为70℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为400℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为540℃，固溶时间为2个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
表9为实施例9所述中高强度铝合金的质量百分比
实施例10
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在750℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表1中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌120秒，然后保温5分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为690℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:100。
S3、将铝合金铸锭在530℃下进行均匀化处理，保温1.5小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为535℃，冷却速度为80℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为420℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为535℃，固溶时间为2.5个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为160℃，时效时间为8.5个小时。
实施例11
本实施例所述中高强度铝合金的制备方法，具体包括如下步骤：
S1、将99.7％以上的工业纯铝在750℃温度下熔炼使完全熔化，然后将按照表1中中高强度铝合金组分进行配比的Al-20Si中间合金、Al-10Mn中间合金、Al-50Cu中间、镁锭依次加入继续熔炼至完全熔化后搅拌120秒，然后保温5分钟得到合金熔液。
S2、将合金熔液中加入六氯乙烷除气后进行除渣处理，并对铝合金熔液控温处理，当除渣的铝合金熔液温度降为690℃时，将铝合金浇铸到金属模具中，空冷至常温得到铝合金铸锭；所述六氯乙烷与合金液的质量比为1:100。
S3、将铝合金铸锭在545℃下进行均匀化处理，保温2.5小时，然后进行淬火处理；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火温度为535℃，冷却速度为80℃/s。
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后利用挤压机进行挤压，然后空气冷却至室温，得到挤压铝合金；所述挤压温度为420℃。
S5、对挤压铝合金先进行固溶处理，将固溶处理后的铝合金进行淬火处理后，进行时效处理得到中高强度铝合金；所述固溶温度为545℃，固溶时间为1.5个小时；所述淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；所述时效温度为180℃，时效时间为7.5个小时。
对比例1
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表10。
表10为对比例1所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例2
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表10，并且省略步骤S5，即步骤S4中的挤压处理结束后得到中高强度铝合金。
对比例3
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1的区别在于：本对比例所述制备方法省略步骤S5，即步骤S4中的挤压处理结束后得到中高强度铝合金。
对比例4
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例2的区别在于：本对比例所述制备方法省略步骤S5，即步骤S4中的挤压处理结束后得到中高强度铝合金。
对比例5
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例3的区别在于：本对比例所述制备方法省略步骤S5，即步骤S4中的挤压处理结束后得到中高强度铝合金。
对比例6
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表10。
将步骤S5替换为：对挤压铝合金进行时效处理得到中高强度铝合金；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
对比例7
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1的区别在于：将步骤S5替换为：对挤压铝合金进行时效处理得到中高强度铝合金；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
对比例8
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例2的区别在于：将步骤S5替换为：对挤压铝合金进行时效处理得到中高强度铝合金；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
对比例9
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例3的区别在于：将步骤S5替换为：对挤压铝合金进行时效处理得到中高强度铝合金；所述时效温度为170℃，时效时间为8个小时。
对比例10
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表11。
表11为对比例10所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例11
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表12。
表12为对比例11所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例12
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表13。
表13为对比例12所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例13
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表14。
表14为对比例13所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例14
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表15。
表15为对比例14所述中高强度铝合金的质量百分比
对比例15
本对比例所述中高强度铝合金的制备方法与实施例1唯一的区别在于：所述中高强度铝合金的质量百分比如表16。
表16为对比例15所述中高强度铝合金的质量百分比
试验例
测试样品：实施例1-11和对比例1-15所述中高强度铝合金
测试方法：对测试样品，进行T6热处理或不进行热处理的测试样品(如厚1.5mm板材(T6热处理)即为采用实施例1制备规格为1.5mm厚的板材进行T6热处理后，并进行线切割得到标准的测试样品)，按照GB/T 16865-2013变形铝、镁及其合金加工制品拉伸试验用试样及方法:室温拉伸方法进行力学性能测试，拉伸试样样品每组设置两个平行样，取平均值，测试上述实施例和对比例制备的中高强度铝合金的室温拉伸力学性能，其结果见下表17：
表17为上述实施例和对比例制备的中高强度铝合金在室温拉伸力学性能
根据表17和图5中的数据可知，本发明所述中高强度铝合金具有高抗拉强度和硬度的同时，能够保持材料具有良好的伸长率。根据实施例1-3和对比例1、10的数据可知，中高强度铝合金的强度和硬度随着Cu含量的增加而增加，而伸长率随着Cu含量的增加出现先增长后降低的趋势。根据实施例1、4-5和对比例12-13的数据可知，中高强度铝合金的强度、硬度以及伸长率随着Mg含量的增加出现先增加后平缓的趋势。根据实施例1、对比例1-3可知，中高强度铝合金中Cu的含量和步骤S5中挤压后热处理对合金材料影响较大，而且铜含量和步骤S5中挤压后热处理协同提升材料的强度、硬度以及伸长率，根据实施例1、对比例1、6-7可知，中高强度铝合金中Cu的含量和步骤S5热处理中的固溶处理对合金材料影响较大，而且铜含量和步骤S5中的固溶处理协同提升材料的强度、硬度以及伸长率。同时根据实施例1和对比例3-5、对比例7-9可知，中高强度铝合金中Cu的含量不同，步骤S5中挤压后热处理对材料伸长率的影响不同。
从图2～4可以看出，随着铜含量增加，晶粒逐渐细化，当晶粒细小时，境界面积大，可以有效防止位错和晶间滑移。因此，随Cu含量的增加，材料的屈服强度和抗拉强度不断地提升。
图6为实施例1-3和对比例1-9所制备的中高强度铝合金的拉伸曲线图，对比例1的挤压态的屈服强度为267MPa，抗拉强度为308MPa，延伸率为13.0％；随着Cu含量的增加，合金的屈服强度和抗拉强度逐渐的上升，但是延伸率呈现先上升后成下降的趋势。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (4)

1.一种中高强度铝合金，其特征在于，按照质量百分比包括以下组分：Mg:1.164～1.38%、Si:0.776～0.816%、Mn:0.485～0.515%、Cu: 0.582-0.6%、Cr:0.25%、Zn:0.20%、Ti:0.10%，Fe:0.50%，余量为Al和不可避免的杂质元素；
所述中高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤：
S1、将铝源进行熔炼至完全熔化，然后将硅源、锰源、铜源、镁源依次加入至完全熔化后搅拌均匀，然后保温得到铝合金熔液；
S2、将铝合金熔液中加入精炼剂除气，然后除渣、控温处理后进行浇铸，冷却后得到铝合金铸锭；
S3、将铝合金铸锭在530℃~545℃下均匀化处理，然后保温1.5-2.5小时后进行淬火处理；淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温，淬火入水温度为535-540℃，冷却速度为70-80℃/s；
S4、将淬火后的样品进行表面打磨处理后进行在380-420℃下挤压，然后冷却至室温，得到挤压铝合金；
S5、对挤压铝合金依次进行固溶、淬火、时效处理得到中高强度铝合金；固溶温度为535-545℃，固溶时间为1.5-2.5个小时；时效温度为160-180℃，时效时间为7.5-8.5个小时；淬火方式为水淬，冷却介质的温度为室温；
所述中高强度铝合金的抗拉强度为350MPa以上，延伸率为19％以上，硬度为125HV以上。
2.如权利要求1所述中高强度铝合金，其特征在于，所述步骤S1中，熔炼温度为680～750℃；搅拌时间为30～120秒，保温时间为5～10分钟。
3.如权利要求1所述中高强度铝合金，其特征在于，所述步骤S2中，精炼剂为六氯乙烷或氯盐，精炼剂与铝合金熔液的质量比为1:100~300。
4.如权利要求1所述中高强度铝合金，其特征在于，所述步骤S2中，控温至690℃~710℃时进行浇铸，冷却至室温得到铝合金铸锭。
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