一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，包括如下步骤：获取预制备的合金锭；其中，所述合金锭的组分及其质量百分比为：Zn10.0～13.0wt％，Mg1.9～3.2wt％，Cu1.2～2.2wt％，Ti0.02～0.2wt％，Zr0.1～0.2wt％，Sc0.1～0.3wt％，Fe≤0.05wt％，Si≤0.05wt％，且Fe＞Si，Al为平衡元素；在惰性气体条件下，对合金锭进行感应熔炼，将熔化后的合金液混合均匀后雾化喷射沉积获取坯锭；采用等温挤压的形式将所述坯锭挤压成棒材；对所述棒材进行双级固溶热处理，并将热处理后的棒材进行淬火处理，获取成品铝合金。本申请经热挤压后，合金达到完全致密化，其室温及高温抗蠕变性能相比传统超高强铝合金均有较大幅度提高，极大地拓展了该合金的应用前景。极大地拓展了该合金的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金制备
，具体涉及一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法。

技术介绍

[0002]Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu系(7XXX系)合金由于其具备的高强度、低密度等诸多优点，在航空航天、武器装备等领域均有广泛应用。作为结构用材料，在一些特定工况条件下要求其使用寿命长达十余年，其工作环境属于广义的蠕变环境。目前全世界现已开发的各成分牌号的Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu系铝合金多达近百种，与之相应的合金热处理标准也分门别类，但对于超高强铝合金的蠕变寿命尚缺乏系统的研究与评估。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，以解决现有技术中高强铝合金抗蠕变性能较差的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术是采用下述技术方案实现的：
[0005]一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，包括如下步骤：
[0006]获取预制备的合金锭；其中，所述合金锭的组分及其质量百分比为： Zn10.0～13.0wt％，Mg1.9～3.2wt％，Cu1.2～2.2wt％，Ti0.02～0.2wt％，Zr0.1～0.2wt％， Sc0.1～0.3wt％，Fe≤0.05wt％，Si≤0.05wt％，且Fe＞Si，Al为平衡元素；
[0007]在惰性气体条件下，对合金锭进行感应熔炼，将熔化后的合金液混合均匀后雾化喷射沉积获取坯锭；
[0008]采用等温挤压的形式将所述坯锭挤压成棒材；
[0009]对所述棒材进行双级固溶热处理，并将热处理后的棒材进行淬火处理，获取成品铝合金。
[0010]进一步地，所述合金锭的制备方法具体包括：
[0011]当电阻炉中石墨钳锅的温度达到200℃
±
5℃后，加入原材料；
[0012]控制熔炼温度为760℃
±
5℃，在该熔炼温度下将原材料全部熔化：
[0013]将熔化后的原材料溶液保温一定时间后，降温至740℃
±
5℃进行熔体处理；
[0014]将熔体处理后的溶液降温至720℃
±
5℃，浇铸到金属型腔内凝固切割成合金锭。
[0015]进一步地，将熔化后的合金液混合均匀后雾化喷射沉积获取坯锭包括如下步骤：
[0016]将熔化后的合金液升温至750℃
±
5℃下保温8
‑
12min；
[0017]将合金液在电磁搅拌的作用下充分均匀的混合；
[0018]翻转石墨钳锅，将合金液浇铸到720～750℃的保温坩埚内，开始雾化喷射沉积。
[0019]进一步地，所述雾化喷射沉积的参数为：雾化压力：P
上层
＝1.0MPa，P
下层
＝ 1.8MPa；喷射距离：380mm；偏心距：85mm；喷射倾角：45
°
；摆动角度：4
°
。
[0020]进一步地，所述等温挤压的挤压温度为挤压温度410～435℃，挤压比为5:1。
[0021]进一步地，所述双级固溶热处理过程中第一级固溶热处理的温度为450℃～ 460℃，保温时间为0.8
‑
1.2h；
[0022]第二级固溶热处理的温度为470℃～490℃，保温时间为0.8
‑
1.2h。
[0023]进一步地，淬火转移时间≤15秒，淬火水温25～35℃。
[0024]进一步地，淬火处理后采用时效热处理，其中处理温度为120℃～130℃，处理时间为16～20h。
[0025]根据上述技术方案，本专利技术的实施例至少具有以下效果：
[0026]1、经热挤压后，合金达到完全致密化，其室温及高温抗蠕变性能相比传统超高强铝合金均有较大幅度提高，极大地拓展了该合金的应用前景；
[0027]2、通过Sc元素改善合金微观组织，获得无偏析、无粗大晶界相、均匀细小的等轴晶组织；
[0028]3、采用快速凝固方法制备合金，突破传统合金成分的限制，总合金化含量达到15wt.％。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。
[0030]针对
技术介绍
中提到的问题，本申请采用喷射沉积方法制备了具备快速凝固特征的超高强铝合金材料，在原有合金成分的基础上添加了一定含量的微合金化元素Sc，并建立了合金成分与微观组织及抗蠕变性能的关系，进而开发出高性能抗蠕变超高强铝合金材料，对我国工业的发展具有重要的意义。
[0031]本申请的高强铝合金的制备方法包括如下步骤：
[0032]步骤(1)、对由成分重量百分比为Zn含量为10.0～13.0wt％，Mg含量为 1.9～3.2wt％，Cu含量为1.2～2.2wt％，Ti含量为0.02～0.2wt％，Zr含量为 0.10～0.20wt％，Sc含量为0.1～0.2wt％，杂质元素Si含量≤0.05wt％，Fe含量≤ 0.05wt％，且Fe＞Si，其余为Al的原材料进行母合金熔配。合金熔炼在电阻炉中采用石墨坩埚进行，当石墨坩埚的温度达到200℃
±
5℃后，加入已预热的原材料，熔炼温度控制在760℃
±
5℃，待合金全部熔清后保温18
‑
22分钟，降温至740℃
±
5℃进行熔体处理，搅拌、精炼去气和扒渣后静置8
‑
12分钟，降温到720℃
±
5℃，浇铸到金属型内，凝固后切割成的小锭，作为喷射成形的母合金材料。
[0033]步骤(2)、在惰性气体保护条件下，对上述合金锭进行熔化与雾化沉积。装料后对喷射成形设备进行抽真空处理，并充入0.5atm的惰性气体，在惰性气氛的环境下进行感应熔炼，可以减少合金中的气体、防止氧化物的形成，采用感应熔炼可以加快熔炼速度，减少Zn、Mg合金元素的烧损；待合金完全熔化并升温至750℃
±
5℃，保温8
‑
12min，使熔体在电磁搅拌的作用下充分均匀的混合，然后翻转熔炼坩埚，将合金液浇铸到提前预热至720～750℃的保温坩埚内，并开始雾化喷射沉积。
[0034]制备坯锭沉积的雾化、喷射沉积过程的工艺参数为：熔炼温度：750℃
±
5℃；保温坩埚预热温度：750℃
±
5℃；导液管直径：3.2mm；雾化压力：P
上层
＝1.0MPa， P
下层
＝1.8MPa；喷射距离：380mm；偏心距：85mm；喷射倾角：45
°
；摆动角度： 4
°
；沉积器转速：120rpm；沉积器综
合移动速度：0.5mm/s。喷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，其特征在于，包括如下步骤：获取预制备的合金锭；其中，所述合金锭的组分及其质量百分比为：Zn10.0～13.0wt％，Mg1.9～3.2wt％，Cu1.2～2.2wt％，Ti0.02～0.2wt％，Zr0.1～0.2wt％，Sc0.1～0.3wt％，Fe≤0.05wt％，Si≤0.05wt％，且Fe＞Si，Al为平衡元素；在惰性气体条件下，对合金锭进行感应熔炼，将熔化后的合金液混合均匀后雾化喷射沉积获取坯锭；采用等温挤压的形式将所述坯锭挤压成棒材；对所述棒材进行双级固溶热处理，并将热处理后的棒材进行淬火处理，获取成品铝合金。2.根据权利要求1所述的高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，其特征在于，所述合金锭的制备方法具体包括：当电阻炉中石墨钳锅的温度达到200℃
±
5℃后，加入原材料；控制熔炼温度为760℃
±
5℃，在该熔炼温度下将原材料全部熔化：将熔化后的原材料溶液保温一定时间后，降温至740℃
±
5℃进行熔体处理；将熔体处理后的溶液降温至720℃
±
5℃，浇铸到金属型腔内凝固切割成合金锭。3.根据权利要求1所述的高抗蠕变性能的超高强铝合金制备方法，其特征在于，将熔化后的合金液混合均匀后雾化喷射沉积获取坯锭包括如下步骤：将熔化后的合金液升温至750℃
±

【专利技术属性】
技术研发人员：李海超，谷旭，侯霖，罗红见，
申请(专利权)人：苏州奥拓博科新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：