一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强塑性铸造Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强塑性铸造Al
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Mg
‑
Zn
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Cu铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及一种高强塑性铸造Al
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Mg
‑
Zn
‑
Cu铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]Al
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Mg合金具有比重小、强度高、韧性好等优点，广泛应用于航空航天、交通运输等领域。而且铝合金技术被列为国防科技关键技术及重点发展的基础技术。航空航天、汽车等领域的快速发展对低成本、高质量、高性能铝合金提出了极大需求。
[0003]但Al
‑
Mg合金为非时效强化型合金，难以通过热处理获得更高的强度和塑性，严重制约了其在某些强度要求较高的服役工况下的应用。添加一定量的Zn和Cu虽然能够明显提高铝合金的屈服强度，但也会造成其延伸率下降。因此，如何通过设计合金成分，优化出适合于具有不同Mg/Zn比成分的Al
‑
Mg
‑
Zn
‑
Cu合金的热处理工艺，提升合金的综合力学性能是目前亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术难题，本专利技术提供了一种高强塑性铸造Al
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Mg
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Zn
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Cu铝合金，按照质量百分比，所述铝合金成分包括：镁：3.2％ 5.3％，锌：1.9％ 2.8％，铜：0.9％ 1.0％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝；所述铝合金的制备方法包括如下步骤：
[0005](1)在SF6和CO2混合气体保护下，将商业化的铝锭在熔炼炉中加热至700
‑
750℃熔化后，再将温度调至650
‑
690℃，加入预热后的纯Zn锭、纯Mg锭以及商业化的Al
‑
50Cu中间合金，待合金完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣处理获得合金熔液，再将温度调至680
‑
700℃保温10
‑
20min后将合金熔液浇铸到模具中，随后在空气中冷却获得铝合金铸锭；
[0006](2)将步骤(1)获得的铝合金铸锭加热至450
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500℃进行固溶处理20
‑
26h后迅速水冷至室温；再进行初时效处理，在60
‑
120℃热处理2
‑
10h后迅速水冷至室温；再进行微变形处理，在室温条件下进行单道次轧制，压下量为1
‑
10％；再进行终时效处理，在100
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160℃热处理10
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24h后迅速水冷至室温获得Al
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Mg
‑
Zn
‑
Cu合金。
[0007]进一步地，所述SF6和CO2的体积比为1
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5:90
‑
99。
[0008]进一步地，步骤(2)所述初时效在80
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100℃热处理4
‑
8h后迅速水冷至室温。
[0009]进一步地，步骤(2)所述的微变形处理压下量为2
‑
4％。
[0010]进一步地，步骤(2)所述终时效在110～130℃热处理10
‑
18h。
[0011]本专利技术所述的有益效果：
[0012]1.本专利技术通过优化合金成分配比，即通过调控不同Mg/Zn比，进行多级时效工艺，首先通过在低温初时效过程中形成前驱体作为形核点，促进沉淀相析出；能够在提升延伸率的同时，也显著提升合金的抗拉强度；
[0013]2.优化的低温初时效过程中形成前驱体作为形核点，促进沉淀相形核析出；
[0014]3.在低温初时效后引入室温微变形处理促进位错和空位等微缺陷密度提高，在后
续高温终时效过程中一方面可以增加沉淀相的形核位点，另一方面能够为溶质原子提供扩散通道，有利于大量原子同时向微缺陷处快速扩散，促进沉淀相形核析出，从而在终时效过程中有利于形成大量弥散沉淀相，获得具有高强塑性能的铸造Al
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Mg
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Zn
‑
Cu铝合金；
[0015]4.与未经微变形处理的样品相比，经初时效和微变形处理的样品不仅在保持铸造Al
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Mg
‑
Zn
‑
Cu铝合金较高塑性的同时也提高了合金强度，而且大幅度缩短了时效时间，降低了生产成本。
[0016]5.本专利技术获得的铝合金的力学性能：屈服强度≥312MPa,抗拉强度≥422Mpa,延伸率≥17.3％。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术进行详细的说明，实施例仅是本专利技术的优选实施方式，不是对本专利技术的限定。
[0018]实施例1
[0019]一种Al
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5.3Mg
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1.9Zn
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0.9Cu合金，其由以下质量百分含量的组分组成：镁：5.3％，锌：1.9％，铜：0.9％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝，其制备方法如下：
[0020]步骤1：在SF6和CO2混合气体(SF6和CO2体积比为1:99)保护下，将商业化的铝锭在熔炼炉中加热至730℃熔化后，再将温度调至680℃，加入预热后的纯Zn锭、纯Mg锭以及商业化的Al
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50Cu中间合金，待合金完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣处理获得合金熔液，再将温度调至690℃保温10min后将合金熔液浇铸到模具中，随后在空气中冷却获得铝合金铸锭。
[0021]步骤2：将步骤1所述的铝合金铸锭加热至470℃进行固溶处理24h后迅速水冷至室温；再进行初时效处理，在80℃热处理2h后迅速水冷至室温；再进行微变形处理，室温条件下单道次轧制，压下量为2％；再进行终时效处理，在130℃热处理12h后迅速水冷至室温获得Al
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5.3Mg
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1.9Zn
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0.9Cu合金。
[0022]步骤2获得的铸造Al
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5.3Mg
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1.9Zn
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0.9Cu合金的屈服强度为312MPa，抗拉强度为422MPa，延伸率为17.3％。
[0023]实施例2
[0024]一种Al
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5.3Mg
‑
1.9Zn
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0.9Cu合金，其由以下质量百分含量的组分组成：镁：5.3％，锌：1.9％，铜：0.9％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝，其制备方法如下：
[0025]步骤1：在SF6和CO2混合气体(SF6和CO2体积比为1:99)保护下，将商业化的铝锭在熔炼炉中加热至730℃熔化后，再将温度调至680℃，加入预热后的纯Zn锭、纯Mg锭以及商业化的Al
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强塑性铸造Al
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Mg
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Zn
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Cu铝合金，其特征在于：按照质量百分比，所述铝合金的成分包括：镁：3.2 5.3％，锌：1.9 2.8％，铜：0.9 1.0％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝；所述铝合金的制备方法包括如下步骤：(1)在SF6和CO2混合气体保护下，将商业化的铝锭在熔炼炉中加热至700
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750℃熔化后，再将温度调至650
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690℃，加入预热后的纯Zn锭、纯Mg锭以及商业化的Al
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50Cu中间合金，待合金完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣处理获得合金熔液，再将温度调至680
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700℃保温10
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20min后将合金熔液浇铸到模具中，随后在空气中冷却获得铝合金铸锭；(2)将步骤(1)获得的铝合金铸锭加热至450
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500℃进行固溶处理20
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26h后迅速水冷至室温；再进行初时效处理，在60
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120℃热处理2
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10h后迅速水冷至室温；再进行微变形处理，在室温条件下进行单道次轧制，压下量为1
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10％；再进行终时效处理，在100
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160℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：查敏，赵玉桥，贾海龙，王慧远，吉泽升，薛利文，曲岩，马品奎，宋家旺，朴一男，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：