一种高强度铝合金及其生产方法技术

本发明专利技术提供一种高强度铝合金及其生产方法，主要涉及合金加工工艺领域。一种高强度铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：Cu 5.5‑6.5%，Mg 0.6‑0.8%，Ag 0.4‑0.6%，Y 0.2‑0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。该高强度铝合金的生产方法包括将原料依次进行熔炼、精炼、铸造、均匀化处理以及时效处理，得到由合金元素组成的所述高强度铝合金。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术能够改善现有的铝合金力学性能不佳的问题，铝合金产品塑性好，强度高，制备方式简单易行，工艺可移植性强。

A high strength aluminum alloy and its production method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度铝合金及其生产方法
本专利技术主要涉及合金加工工艺领域，具体是一种高强度铝合金及其生产方法。
技术介绍
航空航天、轨道交通及新能源汽车等现代化工业发展中，对结构轻量化提出了迫切的要求。铝合金作为常用轻质金属结构材料，已受到越来越多的关注，并已在国防军工、航空航天、高速轨道交通、电子通讯等领域得到了一定程度的应用。目前商用铝合金基本上可分为铸造铝合金和变形铝合金两大类。2系铝合金由于具有低廉的价格和良好的铸造工艺而应用广泛，主要有2A12、2024、2A70铝合金。其中2A12-T6铝合金的极限抗拉强度为415-435MPa，2024-T6铝合金的极限抗拉强度435-455MPa，2A70-T6铝合金的极限抗拉强度为425-445MPa。由于铝合金强度较低，还难以大量应用于承载结构件，尤其是变形铝合金的应用量仍远远落后于钢铁，其力学性能明显不足，已经严重的制约了其进一步的应用。同时实际生产中，现有的大型铸件、压铸件及某些特种铸件难以进行热处理，并且存在强度较低的问题。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度铝合金及其生产方法，它能够改善现有的铝合金力学性能不佳的问题，铝合金产品塑性好，强度高，制备方式简单易行，工艺可移植性强。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高强度铝合金，包括以下质量百分比的元素：Cu5.5-6.5%，Mg0.6-0.8%，Ag0.4-0.6%，Y0.2-0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。一种高强度铝合金的生产方法，由以下步骤组成：S1：合金熔炼：将合金元素Cu、Ag、Y的原料包括纯Al、纯Mg投入坩埚加热至融化，加热至700-720℃时加入预热后的合金元素Y、Cu、Ag的中间合金原料；S2：精炼：将S1步骤熔融状态的产物保温至所述合金元素Y、Cu、Ag的原料全部熔化后去除表面浮渣，随后升温至730-740℃，搅拌，再降温至690-700℃保温；S3：合金铸造：将S2步骤精炼得到的合金液浇筑于预热后的金属模具中铸造成铝锭；S4：均匀化处理：将S3步骤铸造产物在温度520℃-540℃下保温10-16h进行均匀化处理；S5：时效处理：将S5步骤产物在200-220℃下保温2-4h进行时效处理。优选的，一种高强度铝合金的生产方法，在所述S4与S5步骤之间加入下述步骤：S4.5：热挤压：将S4步骤产物在510-530℃下进行热挤压，挤压比为10-20。优选的，所述S1步骤中，中间合金为Al-50Cu、Al-10Ag、Al-30Y中间合金。优选的，所述S3步骤中，预热的金属模具温度为250~300℃。优选的，所述S3步骤中，在将所述合金液浇筑于预热后的金属模具中之前，在预热后的所述模具内喷涂速干型高温润滑脱模剂。优选的，一种高强度铝合金的生产方法制备的铝合金，所述铝合金中各元素质量百分比为：Cu5.5-6.5%，Mg0.6-0.8%，Ag0.4-0.6%，Y0.2-0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。对比现有技术，本专利技术的实质效果是：本申请提供一种高强度铝合金及其生产方法，以改善或缓解现有的铝合金力学性能不佳的问题。本申请提供的稀土铝合金中可形成长周期堆垛相，有明显的强化效果，有利于合金的力学性能，有明显的强化效果。Al-Cu-Mg合金中加入Ag和Y元素，使Al、Mg、Y在合金中形成准晶或长周期相，这些准晶或长周期相能有效提高铝合金的强度和阻尼性能，在变形处理后，其力学性能可大幅提高。Al-Cu-Mg-Ag-Y系列高强变形铝合金，通过β-Al2Cu相、β-Al3Y相和纳米析出相的复合强韧化显著提高合金的力学性。根据本申请实施例的高强度铝合金，不仅强度高，同时具有较佳的塑性，满足实际使用的需求。本申请实施例的高强度铝合金主要第二相为长周期堆垛相，它是一种由稀土元素和过渡族元素在铝基体中长周期有序排列形成的特殊相或结构，是铝合金中的有效强化相。长周期堆垛相与铝合金基体之间呈现共格或半共格界面，因此在受力过程中不易萌生裂纹，造成塑性的恶化。本申请结合了微合金化技术，引入了微量的Ag元素和Y元素，不但可以细化晶粒，提高合金的强度，还会有效的阻碍第二相的长大，可避免合金中形成大块第二相，避免造成材料受力时提前断裂的问题。合金中过剩的Cu分布于晶界处，由于其表面活性，它可以促进稀土原子向铝基体中扩散，并在凝固过程中结晶前沿富集而阻止三元相的生长，促使半连续网状的三元相改变为断续状，改善合金的铸造性能。本申请提供的高强度铝合金不但具有高强度而且具有良好的塑性，同时其制备方法方案简单易行，试验参数控制方便，满足制得的材料在实际应用中的需求。附图说明附图1是本专利技术实施例4铸态铝合金铸造后显微组织；附图2是本专利技术实施例4铝合金均匀化后显微组织；附图3是本专利技术实施例4铝合金时效后的显微组织。具体实施方式结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。本专利技术的加工工艺详述如下：通过本申请提供的铝合金的生产方法，其工艺简单，可移植性强，且容易操作，制得的高强度铝合金可应用于航空航天、轨道交通、新能源汽车等领域的工业化生产。本申请示出的一些实施例中，合金元素Cu、Ag、Y的原料为Al-50Cu、Al-10Ag、Al-30Y中间合金。本申请示出的一些实施例中，熔炼、精炼包括：将预热后的合金元素Al、Mg的纯原料熔化，加热至700-720℃时加入预热后的合金元素Y、Cu、Ag的原料，保温至合金元素Y、Cu、Ag的原料全部熔化后去除表面浮渣，随后升温至730-740℃，搅拌，再降温至690-700℃保温。需注意的是，当合金元素Al、Mg的原料不仅包括纯原料，还包括Al-50Cu中间合金、Al-10Ag中间合金以及Al-30Y中间合金等时，熔炼、精炼包括：将预热后的合金元素Al、Mg的纯原料熔化，加热至700-720℃时加入预热后的合金元素Y的原料以及合金元素Al、Mg的中间合金原料，保温至合金元素Y、Cu、Ag的原料以及中间合金全部熔化后去除表面浮渣，随后升温至730-740℃，搅拌，再降温至690-700℃保温。本申请示出的一些实施例中，铸造包括：将精炼后得到的合金液浇筑于预热后的金属模具中所得，预热的温度为250-300℃，有效避免合金元素铝等与金属模具中可能具有的水汽等发生反应，降低高强度铝合金含杂量，提高其力学性能。其中，金属模具例如为低碳钢金属模具。本申请示出的一些实施例中，在将合金液浇筑于预热后的金属模具中之前，在预热后的模具内喷涂速干型高温润滑脱模剂，便于后续进行脱模。本申请示出的一些实施例中，均匀化处理包括在温度520℃-540℃保温11-1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：Cu 5.5-6.5%，Mg0.6-0.8%，Ag 0.4-0.6%，Y 0.2-0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的元素：Cu5.5-6.5%，Mg0.6-0.8%，Ag0.4-0.6%，Y0.2-0.4%，余量为Al和不可避免的杂质。


2.一种高强度铝合金的生产方法，其特征在于，由以下步骤组成：
S1：合金熔炼：将合金元素Cu、Ag、Y的原料包括纯Al、纯Mg投入坩埚加热至融化，加热至700-720℃时加入预热后的合金元素Y、Cu、Ag的中间合金原料；
S2：精炼：将S1步骤熔融状态的产物保温至所述合金元素Y、Cu、Ag的原料全部熔化后去除表面浮渣，随后升温至730-740℃，搅拌，再降温至690-700℃保温；
S3：合金铸造：将S2步骤精炼得到的合金液浇筑于预热后的金属模具中铸造成铝锭；
S4：均匀化处理：将S3步骤铸造产物在温度520℃-540℃下保温10-16h进行均匀化处理；
S5：时效处理：将S5步骤产物在200-220℃下保温2-4h进行时效处理。


3.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋来智，程仁寨，隋信磊，马旭，肖栋，郑卓阳，王丹，任伟才，付凯，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37