CN117265347A - 一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金及其制备方法 - Google Patents
一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种Yb‑Sc合金化的超高强Al‑Mg‑Zn‑Ag合金及其制备方法。所述合金以质量百分比，由如下组分组成：Mg 4.0～10.0％，Zn 2.0～6.0％，Ag 0.1～3.0％，Zr 0.05～0.2％，Mn 0.05～0.3％，Yb 0.01～0.2％，Sc 0.01～0.08％，Mg/Zn质量比1.5～4.5，余量为Al。其制备方法为：按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用熔炼铸造成型铸锭，然后再经过双级均热处理、轧制或热挤压、固溶及双级时效热处理。本发明通过调控合金的成分及工艺，可调控微观组织和析出相的分布及形态，获得优良的综合性能，可适合工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金及其制备方法，属于有色金属材料领域。
背景技术
为提高飞机、交通运输、船舶等领域的燃油经济性，节能减排，进行各制造业领域的轻量化研究已成为一种必然的发展趋势。5XXX系Al-Mg合金具有良好的耐蚀性、成形性和可焊接性，得到了广泛，但其工业化的合金的抗拉强度(约200-300MPa)和屈服强度(约100-250MPa)均偏低，屈强比(屈服强度与抗拉强度)低，一般低于0.7，因为其靠Mg元素进行固溶强化和加工硬化，强度提升有限。在Al-Mg合金中添加0.1-0.3％的稀土元素Sc，可以提高Al-Mg合金的强度，抗拉强度能达到400MPa，屈服强度达到300MPa，屈强比达到0.75，但总体强度仍然偏低。但稀土Sc的价格昂贵，0.1-0.3％Sc的加入提高了Al-Mg合金的生产成本。中国专利(中国专利，专利号201910256350.7)提出在Al-Mg合金中添加1-2％Zn，提高了合金的强度，合金的抗拉强度低于490MPa，屈服强度低于410MPa。中国专利(中国专利2015116482.1)提出了一种通过在高镁(6-10％)含量的Al-Mg系合金中添加3-5％Zn元素提高合金的强度，但合金的强度低于560MPa。
本发明在此基础上提出了一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金及其制备方法，目的是保持合金低密度及耐蚀性能的同时，获得超高强度，用于制备新一代综合性能优良的铝合金板材或棒材材。
发明内容
为了满足轻量化制造领域的要求，本发明的第一个目的在于提供了一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金，本发明所提供的Al-Mg-Zn-Ag系合金在保持合金低密度及耐蚀性能的同时，具有超高强度。
本发明的第二个目的在于提供一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金的制备方法。
本发明一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 4.0～10.0％，Zn 2.0～6.0％，Ag 0.1～3.0％，Zr 0.05～0.2％，Mn 0.05～0.3％，Yb0.01～0.2％，Sc 0.01～0.08％，Mg/Zn质量比1.5～4.5，余量为Al。
本发明提供了一种Al-Mg-Zn-Ag系合金，以Mg、Zn作为主强化元素，且将成份控制在本发明的范围内，能够获得纳米级T-Mg32(Al,Zn)49相与β(Mg2Zn)双相结构强化相，T相具有更好的强化效果，通过固溶时效工艺过程中将析出大量细小弥散分布的T相有助于合金强度提升，并保持低密度与较好的耐蚀性能，而加入的Ag元素固溶到铝基体中，起到固溶强化效果，促进T-Mg32(Al,Zn)49相的时效析出，Yb、Sc、Zr微量元素的加入有助于在基体中获得弥散分布的多元Al3(Yb,Sc,Zr)相颗粒，具有弥散强化的同时也能够起到细化晶粒的效果，抑制回复再结晶，此外还加入了Mn微量元素有助于降低合金中杂质Fe、Si元素的有害影响，形成的弥散Al6Mn相能抑制合金的再结晶，从而进一步提高合金的力学性能；在上述成份及含量的协同下，本发明所提供的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金抗拉强度高达560MPa以上，且具有优异的耐蚀性能。
本发明一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 5.0～8.0％，Zn 2.0～5.0％，Ag 0.1～2.0％，Zr 0.05～0.15％，Mn 0.05～0.15％，Yb 0.01～0.1％，Sc 0.01～0.05％，Mg/Zn质量比1.75～4，余量为Al。
本发明一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 7.0～8.0％，Zn 2.0～5.0％，Ag 0.3～1.5％，Zr 0.1～0.15％，Mn 0.05～0.15％，Yb0.01～0.1％，Sc 0.01～0.04％，Mg/Zn质量比1.75～4，余量为Al。在该优选的成份范围内，所得超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的抗拉强度高达630MPa以上。
本发明一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，按设计的铝合金组分配比配取纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag，Al-Yb中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Mn中间合金，熔炼获得熔融合金液，将熔融合金液浇注到模具中结晶成铸锭，将铸锭依次进行双级均热处理、轧制或挤压、固溶处理、时效处理即得。
本发明的制备方法，获得铸锭后，先将铸锭进行双级均热处理，使铸造过程形成非平衡凝固相充分固溶到基体中，减少晶界非平衡相，降低晶界非平衡相对强度的不利影响，同时使铸锭中析出多元Al3(Yb,Sc,Zr)相弥散，然后通过轧制或挤压使得均热处理后的铸锭中的枝晶破碎，细化晶粒，同时均热处理中弥散析出的多元Al3(Yb,Sc,Zr)相调控回复再结晶；然后在固溶后，经双级时效处理，析出纳米级T-Mg32(Al,Zn)49相与β(Mg2Zn)双相结构强化相，从而获得Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金。
本发明提供的Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金，以稀土Yb、Sc复合合金化，通过调控主元素(Mg、Zn)、强化元素(Ag)、晶粒细化与抑制回复再结晶元素(Yb、Sc、Zr、Mn)的含量、协同等温均热处理工艺、轧制或热挤压工艺及固溶、时效工艺条件，获得室温力学性能优良的超高强耐蚀铝合金，制得的此类铝合金具有低密度、耐蚀及超高强度，本发明提供的制备工艺简单能够实现工业化生产。
作为优选的方案，所述双级均热处理的过程为：先加热至第一级均热处理温度，保温12～24h，然后再加热至第二级均热处理温度，保温5～24h，所述第一级均热处理温度为400～450℃，所述第二级均热处理温度为450～500℃，且第二级均热处理温度比第一级均热处理温度高30℃以上，优选为30～80℃。
作为优选的方案，所述轧制为热轧，热轧的温度为400～460℃。
作为优选的方案，所述挤压温度为400～430℃，挤压比为5～20。
作为优选的方案，所述固溶处理的温度为430～500℃，固溶处理的时间为1～5h，固溶处理完成后迅速水冷至室温进行淬火处理。
作为优选的方案，所述时效处理采用双级时效，第一级时效处理的温度为80～110℃，第一级时效处理的时间为20～48h，第二级时效处理的温度为120～180℃，第二级时效处理的时间为10～40h。
采用本工艺方法制备的Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，密度低于2.7g/cm3，耐蚀性能高于EA级，优选的方案中强度可达660MPa。
本发明的特点：
本发明提供了一种Al-Mg-Zn-Ag系合金，以Mg、Zn作为主强化元素，且将成份控制在本发明的范围内，能够获得纳米级T-Mg32(Al,Zn)49相与β(Mg2Zn)双相结构强化相，T相具有更好的强化效果，通过固溶时效工艺过程中将析出大量细小弥散分布的T相有助于合金强度提升，并保持低密度与较好的耐蚀性能，而加入的Ag元素固溶到铝基体中，起到固溶强化效果，促进T-Mg32(Al,Zn)49相的时效析出，Yb、Sc、Zr微量元素的加入有助于在基体中获得弥散分布的多元Al3(Yb,Sc,Zr)相颗粒，具有弥散强化的同时也能够起到细化晶粒的效果，抑制回复再结晶，此外还加入了Mn微量元素有助于降低合金中杂质Fe、Si元素的有害影响，形成的弥散Al6Mn相能抑制合金的再结晶，从而进一步提高合金的力学性能；在上述成份及含量的协同下，本发明所提供的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金抗拉强度高达560MPa以上，且具有优异的耐蚀性能。
本发明通过控制主元素Mg、Zn含量及其比例，添加固溶强化元素Ag，调控晶粒细化及回复再结晶元素Yb、Sc、Zr的含量，优化固溶与时效处理的工艺条件，从而获得综合性能优良的Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag系合金，制得的此类铝合金具有低密度及耐蚀性能的同时，还使合金的抗拉强度能达到560MPa以上，达到超高强Al-Zn-Mg-Cu的效果，但综合性能优于现有的Al-Mg系合金。
具体实施方式
对比例1
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-1Zn-0.15Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn和Al-Sc中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行单级等温均热处理，热处理温度为500℃，保温12h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比为20；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为80℃，保温时间48h，第二级时效温度为120℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例2
合金的组份及其重量百分比为Al-10Mg-4Zn-0.1Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn和Al-Sc中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行单级等温均热处理，热处理温度为480℃，保温24h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为400℃，挤压比为5；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度400℃，保温时间2h；(5)固溶处理的板材进行单级时效处理，时效温度为150℃，保温时间48h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例3
合金的组份及其重量百分比为Al-7Mg-4Zn-0.1Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn和Al-Sc中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行单级等温均热处理，热处理温度为480℃，保温24h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热轧处理，轧制温度为420℃；(4)轧制所得板材进行固溶处理，固溶温度450℃，保温时间1h；(5)固溶处理的板材进行单级时效处理，时效温度为180℃，保温时间10h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例4
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-1Zn-0.3Mn-0.1Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、Al-Mn中间合金和Al-Sc中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行单级等温均热处理，热处理温度为500℃，保温12h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比为20；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行单级时效处理，时效温度为120℃，保温时间48h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例5
合金的组份及其重量百分比为Al-7Mg-3Zn-1Cu-1Mn-0.5Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Cu、Al-Mn中间合金和Al-Sc中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行等温均热处理，热处理温度为500℃，保温24h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为400℃，挤压比为10；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间1h；(5)固溶处理的板材进行单级时效处理，时效温度为150℃，保温时间30h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例6
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-1Zn-0.3Mn。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn和Al-Mn中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行等温均热处理，热处理温度为500℃，保温12h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比为20；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行单时效处理，时效温度为120℃，保温时间48h。其力学性能测试结果如表1所示。
对比例7
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-1Zn-0.3Mn-0.1Sc。制备方法如下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、Al-Mn中间合金和Al-Sc中间合金在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行等温均热处理，热处理温度为500℃，保温12h后获得均匀化态铸锭；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比为20；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行单级时效处理，时效温度为80℃，保温时间48h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例1
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-2Zn-0.1Ag-0.05Zr-0.01Yb-0.01Sc-0.05Mn，Mg/Zn质量比为2。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到400℃保温12h，然后加热到480℃保温24h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行轧制处理，轧制温度为400℃；(4)轧制所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为80℃，保温时间48h，第二级时效温度为120℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例2
合金的组份及其重量百分比为Al-4Mg-2Zn-0.1Ag-0.05Zr-0.01Yb-0.01Sc-0.05Mn，Mg/Zn质量比为2。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到400℃保温12h，然后加热到480℃保温24h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为400℃，挤压比为5；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为80℃，保温时间48h，第二级时效温度为120℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例3
合金的组份及其重量百分比为Al-7Mg-4Zn-1.5Ag-0.1Zr-0.1Yb-0.04Sc-0.1Mn，Mg/Zn质量比为1.75。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到450℃保温24h，然后加热到500℃保温1h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行轧制处理，轧制温度为460℃；(4)轧制所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为110℃，保温时间20h，第二级时效温度为120℃，保温时间40h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例4
合金的组份及其重量百分比为Al-7Mg-4Zn-1.5Ag-0.1Zr-0.1Yb-0.04Sc-0.1Mn，Mg/Zn质量比为1.75。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到450保温24h，然后加热到500℃保温5h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比为20；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度460℃，保温时间3h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为80℃，保温时间48h，第二级时效温度为120℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例5
合金的组份及其重量百分比为Al-10Mg-6Zn-3Ag-0.2Zr-0.1Yb-0.04Sc-0.3Mn，Mg/Zn质量比为1.67。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到450保温24h，然后加热到500℃保温3h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行轧制处理，轧制温度为460℃；(4)轧制所得板材进行固溶处理，固溶温度430℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为110℃，保温时间20h，第二级时效温度为120℃，保温时间40h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例6
合金的组份及其重量百分比为Al-7Mg-4Zn-1.5Ag-0.1Zr-0.1Yb-0.04Sc-0.15Mn，Mg/Zn质量比为1.75。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到430℃保温16h，然后加热到480℃保温12h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为420℃，挤压比为12；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度480℃，保温时间5h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为80℃，保温时间35h，第二级时效温度为150℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例7
合金的组份及其重量百分比为Al-5Mg-2Zn-0.1Ag-0.05Zr-0.01Yb-0.01Sc-0.15Mn，Mg/Zn质量比为2.5。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到410℃保温18h，然后加热到480℃保温24h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热轧处理，轧制温度为430℃；(4)轧制所得板材进行固溶处理，固溶温度490℃，保温时间3h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为100℃，保温时间30h，第二级时效温度为150℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例8
合金的组份及其重量百分比为Al-5Mg-2Zn-0.1Ag-0.05Zr-0.01Yb-0.01Sc-0.15Mn，Mg/Zn质量比为2.5。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到410℃保温18h，然后加热到480℃保温24h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为420℃，挤压比15；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度490℃，保温时间3h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为100℃，保温时间30h，第二级时效温度为150℃，保温时间24h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例9
合金的组份及其重量百分比为Al-8Mg-5Zn-2Ag-0.15Zr-0.01Yb-0.01Sc-0.05Mn，Mg/Zn质量比为1.6。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到410℃保温18h，然后加热到480℃保温24h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为430℃，挤压比10；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度500℃，保温时间1h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为110℃，保温时间20h，第二级时效温度为150℃，保温时间30h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例10
合金的组份及其重量百分比为Al-8Mg-4Zn-0.3Ag-0.10Zr-0.1Yb-0.04Sc-0.06Mn，Mg/Zn质量比为2。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到420℃保温15h，然后加热到450℃保温20h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为420℃，挤压比8；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度480℃，保温时间2h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为90℃，保温时间25h，第二级时效温度为120℃，保温时间40h。其力学性能测试结果如表1所示。
实施例11
合金的组份及其重量百分比为Al-8Mg-2Zn-0.3Ag-0.10Zr-0.06Yb-0.04Sc-0.08Mn，Mg/Zn质量比为4。下步骤：(1)按设计的铝合金组分配比，称取各组分，采用电阻炉熔炼把纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金及Al-Mn中间合金，在高温下熔化并除气除渣精炼，获得熔融合金液，并浇铸成铸锭；(2)将步骤(1)获得的铸锭进行双极均热处理，均热工艺为：加热到420℃保温15h，然后加热到450℃保温20h；(3)将步骤(2)获得的均匀化态铸锭进行热挤压处理，挤压温度为420℃，挤压比8；(4)挤压所得板材进行固溶处理，固溶温度480℃，保温时间2h；(5)固溶处理的板材进行双极时效处理，第一级时效温度为90℃，保温时间25h，第二级时效温度为120℃，保温时间40h。其力学性能测试结果如表1所示。
表1本发明合金的室温性能
比较实施例与对比例的性能参数值，可以看出：本发明制备的Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金具有优良的综合性能。说明本发明通过合金组分的相互作用以及工艺的协同作用使得实施例合金具有优于对比例合金的室温力学性能和耐蚀性能。
Claims (9)
1.一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，其特征在于，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 4.0～10.0％，Zn 2.0～6.0％，Ag 0.1～3.0％，Zr 0.05～0.2％，Mn 0.05～0.3％，Yb 0.01～0.2％，Sc 0.01～0.08％，Mg/Zn质量比1.5～4.5，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，其特征在于，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 5.0～8.0％，Zn 2.0～5.0％，Ag 0.1～2.0％，Zr 0.05～0.15％，Mn 0.05～0.15％，Yb 0.01～0.1％，Sc 0.01～0.05％，Mg/Zn质量比1.75～4，余量为Al。
3.根据权利要求1或2所述的一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金，其特征在于，以质量百分比计，由如下组分组成：Mg 7.0～8.0％，Zn 2.0～5.0％，Ag 0.3～1.5％，Zr0.1～0.15％，Mn 0.05～0.15％，Yb 0.01～0.1％，Sc 0.01～0.04％，Mg/Zn质量比1.75～4，余量为Al。
4.权利要求1-3任意一项所述的一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：按设计的Al-Mg-Zn-Ag合金的组分配比配取纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag，Al-Yb中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Mn中间合金，熔炼获得熔融合金液，将熔融合金液浇注到模具中结晶成铸锭，将铸锭依次进行双级均热处理、轧制或挤压、固溶处理、时效处理即得。
5.根据权利要求3所述的一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：所述双级均热处理的过程为：先加热至第一级均热处理温度，保温12～24h，然后再加热至第二级均热处理温度，保温5～24h，所述第一级均热处理温度为400～450℃，所述第二级均热处理温度为450～500℃，且第二级均热处理温度比第一级均热处理温度高30℃以上。
6.根据权利要求4所述一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：所述轧制为热轧，热轧的温度为400～460℃。
7.根据权利要求4所述一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：所述挤压温度为400～430℃，挤压比为5～20。
8.根据权利要求4所述一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：所述固溶处理的温度为430～500℃，固溶处理的时间为1～5h，固溶处理完成后迅速水冷至室温进行淬火处理。
9.根据权利要求4所述一种Yb-Sc合金化的超高强Al-Mg-Zn-Ag合金的制备方法，其特征在于：所述时效处理采用双级时效，第一级时效处理的温度为80～110℃，第一级时效处理的时间为20～48h，第二级时效处理的温度为120～180℃，第二级时效处理的时间为10～40h。
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