特高强度铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种特高强度铝合金，包括：3.0wt％～10.0wt％的Cu；2.0wt％～9.7wt％的Mg；1.7wt％～38wt％的Zn；0.1wt％～1.3wt％的Nd；0.05wt％～2wt％的Ni；0.05wt％～1.77wt％的Mn；0.01wt％～0.5wt％的Ti；余量的Al。本发明专利技术还提供了一种特高强度铝合金的制备方法。本发明专利技术以特定的配方，采用喷射成形的工艺制备得到铝合金材料，其显微组织明显细化，析出相细小且均匀分布，使其力学性能几乎没有各项异性，具有高强度、高韧性、高刚度、轻量化的优点。实验结果表明，本发明专利技术提供的特高强度铝合金经T6处理后，其抗拉强度≥917MPa，屈服强度≥874MPa。

【技术实现步骤摘要】
特高强度铝合金及其制备方法
本专利技术属于铝合金
，尤其涉及一种特高强度铝合金及其制备方法。
技术介绍
铝合金具有密度低、比强度高、韧性好和耐腐蚀等优点，是航空航天、交通运输、机械制造行业中不可缺少的重要结构材料。随着国民经济和国防建设发展的需要，对超高强度铝合金材料提出了极大的需求。现有技术公开了多种高强度铝合金材料，例如，无缝铝管国标GB/T437.1-2000中公开了抗拉强度和屈服强度最大的7075T6，其抗拉强度最大为560MPa，屈服强度最大为505MPa；铝棒国标GB/T3191-1998公开了抗拉强度和屈服强度最大的7A07T6，其抗拉强度最大为530MPa，屈服强度最大为400MPa。中国专利CN105838947B也公开了一种超高强度抗耐磨铝合金材料，其经T6处理后，抗拉强度可达730MPa，屈服强度可达610MPa。但是，目前的铝合金材料抗拉强度均无法达到800MPa。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种特高强度铝合金及其制备方法，本专利技术公开的特高强度铝合金材料具有特高的抗拉强度和屈服强度。本专利技术提供了一种特高强度铝合金，包括：3.0wt％～10.0wt％的Cu；2.0wt％～9.7wt％的Mg；1.7wt％～38wt％的Zn；0.1wt％～1.3wt％的Nd；0.05wt％～2wt％的Ni；0.05wt％～1.77wt％的Mn；0.01wt％～0.5wt％的Ti；余量的Al。本专利技术提供的上述铝合金在各组分相互作用下，经过T6处理后具有超高的抗拉强度和屈服强度，抗拉强度超过900MPa，屈服强度超过800MPa。在一个实施例中，所述特高强度铝合金包括：3.5wt％～9.5wt％的Cu；2.5wt％～9.5wt％的Mg；2wt％～35wt％的Zn；0.2wt％～1.2wt％的Nd；0.1wt％～1.8wt％的Ni；0.1wt％～1.7wt％的Mn；0.05wt％～0.45wt％的Ti；余量的Al。在一个实施例中，所述特高强度铝合金包括：4.0wt％～9.0wt％的Cu；3.0wt％～9.0wt％的Mg；5wt％～30wt％的Zn；0.3wt％～1.0wt％的Nd；0.15wt％～1.5wt％的Ni；0.15wt％～1.5wt％的Mn；0.1wt％～0.4wt％的Ti；余量的Al。在一个实施例中，所述特高强度铝合金包括：4.5wt％～8.5wt％的Cu；3.5wt％～8.5wt％的Mg；10wt％～25wt％的Zn；0.5wt％～0.8wt％的Nd；0.2wt％～1.2wt％的Ni；0.2wt％～1.2wt％的Mn；0.15wt％～0.35wt％的Ti；余量的Al。本专利技术还提供了上述技术方案所述的特高强度铝合金的制备方法，包括以下步骤：将Cu、Mg、Zn、Nd、Ni、Mn、Ti和Al熔炼，得到铝合金液；将所述铝合金液喷射成形，得到坯料；对所述坯料依次进行变形处理和热处理。本专利技术直接将Cu、Mg、Zn、Nd、Ni、Mn、Ti和Al熔炼，得到铝合金液，本专利技术对所采用的原料并无特殊限制，可以采用各元素的单质，也可以采用中间合金。在一个实施例中，采用的原料为铝锭、紫铜板、镁锭、锌锭、钕锭、Al-Ni中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Ti中间合金。所述熔炼的一个典型过程为：将铝锭、Al-Ni中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金和紫铜板熔化后加入镁锭和锌锭，熔化后加入精炼剂，将上浮渣扒尽后加入钕锭熔化，搅拌均匀后得到铝合金液。熔炼成铝合金液后，将其喷射成形，得到坯料。在一个实施例中，本专利技术优选将所述铝合金液喷射沉积为柱状或空心状或长方体坯料，喷射成形的具体工艺参数为：保护气体压力为0.1MPa～0.2MPa，无固定角度循环喷射，喷射压力为0.8MPa～1.5MPa，铝合金液温度为690℃～870℃，喷射距离为400mm～900mm，冷却盘旋转速度为15RPM～60RPM，冷却盘下降速度为3～15mm/s。喷射成形得到坯料后依次对其进行变形处理和热处理，即可获得超高强度铝合金。在本专利技术的一个实施例中，所述变形处理具体包括：依次进行的超高压锻造处理和第二次变形处理；所述第二次变形处理选自挤压、轧制或锻压。具体而言，喷射成形得到坯料后采用锻压机对其进行超高压锻造处理，然后进行挤压制成型材、管材或棒材；或者进行轧制制成板材；或者进行锻压制成工件。本专利技术对所述超高压锻造处理、挤压、轧制或者锻压的工艺参数均无特殊限制，根据目标铝合金产品进行选择即可。在一个具体实施例中，所述超高压锻造处理的工艺参数为：加热温度为420～450℃；锻压压强为100MPa以上，锻压速度为20mm/s以上。在一个实施例中，所述挤压的工艺参数为：加热温度400～440℃；挤压速度10～30mm/s。在一个实施例中，所述轧制的工艺参数为：加热温度400～440℃；道次压下量5～35mm；轧制速度0.5～80m/min。在一个实施例中，所述锻压的工艺参数为：加热温度400～440℃；锻压速度3～10mm/s。变形处理完毕后，对得到的坯料进行热处理，即可获得超高强度铝合金。在一个实施例中，所述热处理为T6热处理。具体而言，所述热处理包括：将变形处理后的坯料进行淬火后进行时效处理。在一个实施例中，所述淬火的温度为440～465℃，保温时间为40～80min；在一个实施例中，所述时效处理的温度为100～120℃，保温时间为20～30h。本专利技术以特定的配方，采用喷射成形的工艺制备得到铝合金材料，其显微组织明显细化，析出相细小且均匀分布，从而使材料的化学成分和组织在宏观上得到有效的控制。因此，材料的力学性能几乎没有各项异性，且材料具有高强度、高韧性、高刚度、轻量化的优点，具有非常良好的经济效益和社会效益。本专利技术提供的铝合金可提供给航空、航天、无人机及水下潜航器等需要使用超高强度，且又需要轻量化的领域应用。实验结果表明，本专利技术提供的特高强度铝合金(代号为7Y79)经T6处理后，其抗拉强度≥917MPa，屈服强度≥874MPa。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。实施例1～7、比较例1～5按照表1所示的配方制备铝合金材料：表1本专利技术实施例及比较例铝合金产品的配方成分(wt％)CuMgZnNdNiMnTiAl产品形状实施例13.58.2210.30.870.150.04余量棒实施例29.55.12.51.251.951.750.50余量棒实施例34.39.5180.570.550.510.05余量棒实施例44.73.9160.750.350.850.19余量棒实施例55.97.3100.951.051.170.35余量管实施例66.82.5310.210.100.320.08余量管实施例78.26.551.11.531.560.45余量管比较例11.82.55.800.080.030.02余量棒比较例23.52.25.5000.010.02余量棒比较例315.32.36.10.0500.010.01余量棒比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种特高强度铝合金，包括：3.0wt％～10.0wt％的Cu；2.0wt％～9.7wt％的Mg；1.7wt％～38wt％的Zn；0.1wt％～1.3wt％的Nd；0.05wt％～2wt％的Ni；0.05wt％～1.77wt％的Mn；0.01wt％～0.5wt％的Ti；余量的Al。

【技术特征摘要】
1.一种特高强度铝合金，包括：3.0wt％～10.0wt％的Cu；2.0wt％～9.7wt％的Mg；1.7wt％～38wt％的Zn；0.1wt％～1.3wt％的Nd；0.05wt％～2wt％的Ni；0.05wt％～1.77wt％的Mn；0.01wt％～0.5wt％的Ti；余量的Al。2.根据权利要求1所述的特高强度铝合金，其特征在于，包括：3.5wt％～9.5wt％的Cu；2.5wt％～9.5wt％的Mg；2wt％～35wt％的Zn；0.2wt％～1.2wt％的Nd；0.1wt％～1.8wt％的Ni；0.1wt％～1.7wt％的Mn；0.05wt％～0.45wt％的Ti；余量的Al。3.根据权利要求2所述的特高强度铝合金，其特征在于，包括：4.0wt％～9.0wt％的Cu；3.0wt％～9.0wt％的Mg；5wt％～30wt％的Zn；0.3wt％～1.0wt％的Nd；0.15wt％～1.5wt％的Ni；0.15wt％～1.5wt％的Mn；0.1wt％～0.4wt％的Ti；余量的Al。4.根据权利要求3所述的特高强度铝合金，其特征在于，包括：4.5wt％～8.5wt％的Cu；3.5wt％～8.5wt％的Mg；10wt％～25wt％的Zn...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛元良，
申请(专利权)人：薛元良，
类型：发明
国别省市：陕西,61