本发明专利技术公开了一种含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金及制备方法。所述的合金是由下列合金元素及其质量百分含量组成：锌：7.0~9.0%；镁：1.5~3.0%；铜：0.5~1.5%；钪：0.1~0.4%；锆：0.1~0.4%；余量为铝。其制备过程包括：按合金元素质量比进行投料，熔炼后浇铸成铸锭，经均匀化处理后热挤压成直径5mm棒材，固溶和时效处理过程，得到含钪高强韧的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金。本发明专利技术所制得的含钪高强韧的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金晶粒细小。材料T6态室温拉伸强度达746~756MPa，屈服强度达720~735MPa，延伸率为6%~11%。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种。所述的合金是由下列合金元素及其质量百分含量组成：锌：7.0~9.0%；镁：1.5~3.0%；铜：0.5~1.5%；钪：0.1~0.4%；锆：0.1~0.4%；余量为铝。其制备过程包括：按合金元素质量比进行投料，熔炼后浇铸成铸锭，经均匀化处理后热挤压成直径5mm棒材，固溶和时效处理过程，得到含钪高强韧的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金。本专利技术所制得的含钪高强韧的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金晶粒细小。材料T6态室温拉伸强度达746~756MPa，屈服强度达720~735MPa，延伸率为6%~11%。【专利说明】含钪的A卜Zn-Mg-Cu-Zr合金及制备方法
本专利技术涉及一种含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金及其制备方法，属于有色金属材料
。
技术介绍
7系铝合金包括Al-Zn-Mg系和Al-Zn-Mg-Cu系合金，都具有密度低、加工性能好 及焊接性能优良等优点。在航空航天工业、车辆、建筑、桥梁、工兵装备和大型压力容器等方 面都得到了广泛应用。7系铝合金中由于含有Zn和Mg元素，一般通过时效处理对其进行强 化。铝合金时效时常见的析出序列为：α过饱和固溶体一 GP区一 V相一 Π 相，即首先 形成过饱和固溶体，然后溶质原子继续富集形成GP区，再形成不稳定的金属化合物V相， 最后不稳定的η'相转化为稳定的η相。 但随着科学技术的日新月异，对材料的综合性能提出了更高的要求。为了进一步 提升铝合金的综合性能，向合金材料中添加过渡元素以及稀土元素成为目前金属材料设计 与制备的常用方法。研究者们发现向铝合金中添加 Sc和Zr可以显著提高材料的强度、断 裂韧性以及抗应力腐蚀性。这是由于加入Sc和Zr后可以在基体中形成Al3(Zr，Sc)粒子： 初生的Al 3(Zr，Sc)粒子可以显著细化铸态组织，消除枝晶与偏析；次生的Al3(Zr，Sc)粒子 直径一般在10_20nm左右，可以强烈钉扎位错，抑制再结晶，同时有弥散强化的作用。此外， 次生Al 3(Zr，Sc)粒子可以作为时效析出相的形核位点从而加强了材料的时效作用。 Wu (Metallurgical and Materials Transactions A 30 (1999)1017-2024)研究 了 Sc的加入对7系合金力学性能的影响，结果表明当加入Sc后，材料的抗拉强度从672MPa 提高到了 715MPa，但延伸率偏低只有 5% ;Deng (Journal of Alloys and Compounds 517 (2012) 118-126)研究了含Sc的新型7系合金，在经过470°C /12h均匀化退火、420°C热 轧、470°C /lh固溶、120°C /24h时效处理后，材料抗拉强度达到555MPa，延伸率达到12. 3% ; (Journal of Alloys and Compounds 530 (2012) 71-80)并研究了 Sc 与 Zr 的复合添加对 7系合金的影响，当加入0. 25 wt%Sc以及0. 1 wt%Zr时，材料的抗拉强度提高了 96MPa，延 伸率扔可保持在12%以上。 综合关于含Sc铝合金的文献资料发现，含Sc的7系铝合金抗拉强度与屈服强度 一般低于700MPa，而延伸率一般低于10%。这就要求开发新型的超高强高韧的铝合金，以满 足现代生产制造业的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。该含钪的 Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金既具有高强度又具有高延伸率，其制备方法过程简单。 为实现上述目的，本专利技术是通过以下技术方案加以实现的，一种含钪的 Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金，其特征在于，该合金是由下列合金元素及其质量百分含量组成：锌： 7. (T9. 0% ;镁：1· 5?3. 0% ;铜：0· 5?1. 5% ;钪：0· 1 ?0· 4% ;锆：0· 1 ?0· 4% ;余量为铝。 上述成分的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金的制备方法，其特征在于包括以下过程： (1) 以质量分数大于99. 9wt. %的错锭、质量分数大于99. 9wt. %的锌锭、质量分数大 于99. 9wt. %的镁锭、质量分数大于99. 9wt. %的铜锭、Al-2wt. %Sc和Al-5wt. %Zr中间合金 锭为熔炼原料，按铝锭、锌锭、镁锭、铜锭、Al-2wt. %Sc中间合金锭和Al-5wt. %Zr中间合金 锭的质量比为（〇· 65?0· 76) :(0· 07?0· 09) :(0· 03?0· 04) :(0· 003?0· 004) :(0· 1(Γ〇· 20): (0. 04~0. 08)，采用电磁感应熔炼方法熔炼合金，熔炼温度控制在68(T720°C，并在真空气氛 环境下浇铸成铸锭； (2) 将步骤（1)得到的铸锭车削加工成直径30mm高400mm的棒料； (3) 将步骤（2)中制得的棒料置于箱式炉中在温度为465~475°C下进行均匀化处理 8?15h ; (4) 将均匀化处理后的棒料加工成直径20mm高20mm的小块，在温度450°C下保温lh， 挤压成直径为5mm的棒材，自然冷却至室温； (5) 将步骤（4)制得的棒材在温度470°C进行1. 5h固溶处理，然后在室温水中进行 淬火，淬火转移时间为l(Tl5s，之后在温度为120°C进行广24h时效处理，得到含钪的 Al-Zn-Mg-Cu-Zr 合金。 本专利技术的优点在于：制备方法简单，所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金晶粒 达3(Γ40 μ m，组织中不存在枝晶。材料T6态室温拉伸强度达746?756MPa，屈服强度达 72(T735MPa，延伸率为69Γ11%。与美国商用7049铝合金在T73态拉伸性能相比，本专利技术的 合金在延伸率相当的条件下抗拉强度提高了 51. 5%，屈服强度提高了 60. 2%。 【专利附图】【附图说明】 图1为本专利技术实施例1所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态金相组织照片。 图2为本专利技术实施例1所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金铸态组织中第二相 (Al 3 (Sc, Zr))的扫描形貌照片。 图3为本专利技术实施例1所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金热挤压后剖面扫描 形貌照片。 图4为本专利技术实施例1所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金时效处理后组织中 析出相的透射照片。 图5为本专利技术实施例1所制得的含钪的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金T6处理拉伸曲线图。 【具体实施方式】 下面结合实施例进一步说明本专利技术，这些实施例只用于说明本专利技术，并不限制本 专利技术。 实施例1 (1)向石墨坩埚中投入各种原料质量如下：纯度大于99. 9%的铝锭7. 41Kg、纯度大 于99. 9%的锌锭(λ 72Kg、纯度大于99. 9%的镁锭(λ 24Kg、纯度大于99. 9%的铜锭(λ 09Kg、 Al-2wt. %Sc中间合金1. 75Kg和Al-5wt. %Zr中间合金0. 69Kg，采用电磁感应熔炼方法熔炼 合金，熔炼温度控制在70(T72(TC本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种含钪的Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Zr合金，其特征在于，该合金是由下列合金元素及其质量百分含量组成：锌：7.0~9.0%；镁：1.5~3.0%；铜：0.5~1.5%；钪：0.1~0.4%；锆：0.1~0.4%；余量为铝。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵乃勤，刘韬，李家俊，师春生，何春年，刘恩佐，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12
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