一种二硼化钛增强7系铝合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种二硼化钛增强7系铝合金板材的制备方法，利用除气精炼以去除制备的合金化熔体中气体，以避免降低所述铝合金板材的力学性能，通过固溶处理以促进第二相粒子最大程度固溶到基体中，进而保持力学性能，然后通过一级时效处理和三级时效处理，以保证析出的沉淀相弥散、均匀且细小，以保持力学性能，通过二级时效处理以保证在一级时效处理后析出的部分沉淀相回熔，促进Cu、Mg合金元素迁徙至晶界处，便于促进所述合金元素在三级时效处理中晶界处形成较为粗大沉淀相，降低基体与增强体TiB2之间的电势差，改善基体的耐蚀性，实现在保证二硼化钛增强7系铝合金板材的力学性能条件下，降低其应力腐蚀敏感性。降低其应力腐蚀敏感性。降低其应力腐蚀敏感性。

【技术实现步骤摘要】
一种二硼化钛增强7系铝合金及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及铝合金材料领域，尤其涉及一种二硼化钛增强7系铝合金及 其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]7系铝合金，即Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu合金，因其低密度、高强度、可加工性好， 于20世纪40年代就开始广泛应用于航空航天领域，目前仍在电子器件、汽 车制造、航空航天方面有十分重要的应用。随着现代科技的不断发展，更高 的强度和刚度以及更加优越的综合性能是人们在生产生活中所迫切需要的， 传统的铝合金难以满足要求。研究发现，当含有过渡金属元素的陶瓷颗粒作 为增强体加入到铝合金熔体中时，可以通过晶粒细化强化、载荷传递强化、 第二相强化等作用显著增加铝合金的力学性能。因此，铝基复合材料逐步走 进人们的视线，并迅速得到广泛关注。在增强体的选择上，相对于SiC、Al2O3等外加增强体来说，TiB2陶瓷颗粒不仅具有高弹性模量、低的热膨胀系数等 的优点，而且便于以原位自生法引入，熔体中形成的TiB2增强颗粒与基体润 湿良好且不发生反应，有干净的界面。基于这些优点，TiB2作为颗粒增强体 被广泛应用于合成铝基复合材料。
[0003]经过几十年的不断研究发展，峰值时效后的TiB2‑
7系铝基复合材料的强 度、刚度等力学性能已不断接近理论值，而限制其进一步扩展应用的一大原 因是：随着TiB2增强颗粒的引入，所述TiB2‑
7系铝基复合材料的高应力腐 蚀敏感性的缺陷逐渐暴露，愈发不可忽视。并且全球每年由应力腐蚀引起的 装备失效造成了巨大的经济损失，例如，在装备所述TiB2‑
7系铝基复合材料 的舰载机时如果长期停靠在潮湿环境中，其受到的腐蚀侵蚀极易造成零件损 坏，需要工人定期检查、维护和修理。因此，如何在保持TiB2‑
7系铝基复合 材料的原有强度的力学性能条件下，降低其应力腐蚀敏感性，以延长其使用 寿命是现有技术亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种二硼化钛增强7系铝合金板材及其制备方法 和应用，本专利技术提供的方法，在保持二硼化钛增强7系铝合金板材的原有强 度的力学性能条件下，降低其应力腐蚀敏感性，以延长其使用寿命。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种二硼化钛增强7系铝合金板材的制备方法，包括以下 步骤：
[0007](1)将Al
‑
TiB2复合材料进行加热熔化，得到前驱体熔体；
[0008](2)按照7系铝合金的化学成分组成及质量百分含量，向所述步骤(1) 得到的前驱体熔体中加入剩余合金元素进行稀释重熔，得到合金化熔体；
[0009](3)将所述步骤(2)得到的合金化熔体依次进行除气精炼和第一浇铸， 得到合金铸锭；
[0010](4)将所述步骤(3)得到的合金铸锭进行热轧，得到轧制板材；
[0011](5)将所述步骤(4)得到的轧制板材依次进行固溶处理和多级时效处 理，得到二硼化钛增强7系铝合金板材；
[0012]所述多级时效处理包括以下步骤：
[0013]首先进行一级时效处理，即于100～140℃下保温20～24h；
[0014]然后进行二级时效处理，即于170～220℃下保温24～38min后，水淬处 理；
[0015]最后进行三级时效处理，即于100～140℃下保温20～24h。
[0016]优选地，所述步骤(1)中Al
‑
TiB2复合材料中TiB2的质量百分含量为 1％～8％。
[0017]优选地，所述步骤(1)中Al
‑
TiB2复合材料的制备方法包括以下步骤：
[0018]a.在铝熔体表面加入含硼和钛的混合氟盐后，进行氟盐反应，得到 Al
‑
TiB2熔体；
[0019]b.去除所述步骤a得到的Al
‑
TiB2熔体表面的盐渣后，进行吹气精炼，得 到精炼后的Al
‑
TiB2熔体；
[0020]c.将所述步骤b得到的精炼后的Al
‑
TiB2熔体进行第二浇铸，得到Al
‑
TiB2复合材料。
[0021]优选地，所述步骤a中氟盐反应的温度850～880℃，所述氟盐反应的时 间为25～35min。
[0022]优选地，所述步骤b中吹气精炼的温度为830～880℃，所述吹气精炼的 时间为4～10min。
[0023]优选地，所述步骤(3)中第一浇铸的温度为740～760℃。
[0024]优选地，所述步骤(4)中热轧的温度为410～430℃，所述热轧的总下压 量为85～95％，所述热轧的单道次下压量≤5％。
[0025]优选地，所述步骤(5)中固溶处理的温度为460～480℃，所述固溶处理 的时间为45～120min。
[0026]本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的二硼化钛增强7 系铝合金板材。
[0027]本专利技术还提供了上述技术方案所述二硼化钛增强7系铝合金板材在机械 装备轻量化材料中的应用。
[0028]本专利技术提供了一种二硼化钛增强7系铝合金板材的制备方法，将Al
‑
TiB2复合材料进行加热熔化得到Al
‑
TiB2熔体，按照7系铝合金的化学成分组成 及质量百分含量，加入剩余合金元素进行稀释重熔，得到合金化熔体，再进 行除气精炼以去除所述合金化熔体中杂质和杂气，避免后续第一浇铸得到铸 锭凝固时形成气孔而降低所述铝合金板材的力学性能，然后进行第一浇铸， 得到合金铸锭，经热轧，得到轧制板材，再进行固溶处理以促进第二相粒子 (即AlZnMg、MgZn2、AlMgCu等中间合金)最大程度固溶到基体中形成 过饱和态，从而便于在后续多级时效过程中，形成弥散、均匀、细小的沉淀 相(即稳态和亚稳态MgZn2)，进而保持所述铝合金板材的力学性能，其中， 通过控制一级时效处理和三级时效处理的温度和时间，以保证析出的沉淀相 弥散、均匀且细小，以保持所述铝合金板材的力学性能，通过控制二级时效 处理的温度和时间，以保证在一级时效处理后析出的部分沉淀相回熔，促进 Cu、Mg合金元素迁徙至晶界处，便于促进所述合金元素在三级时效处理中 晶界处形成较为粗大沉淀相，一方面可以捕获在晶界通道传播的氢，另一方 面可以阻断连续的晶界沉淀相构成的腐蚀通道，同时基体中活泼元素析出有 利于基体电势阴极化，从而降
低基体与增强体TiB2之间的电势差，改善基体 的耐蚀性，实现在保证二硼化钛增强7系铝合金板材的力学性能条件下，降 低其应力腐蚀敏感性。实施例的结果显示，本专利技术实施例1制备的二硼化钛 增强7系铝合金板材在空气中抗拉强度可达601.5MPa，在3.5wt.％NaCl水 溶液中抗拉强度仍然达588.8MPa，强度损失低至2.11％，力学性能较好，且 应力腐蚀敏感性低，表明利用本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二硼化钛增强7系铝合金板材的制备方法，包括以下步骤：(1)将Al
‑
TiB2复合材料进行加热熔化，得到前驱体熔体；(2)按照7系铝合金的化学成分组成及质量百分含量，向所述步骤(1)得到的前驱体熔体中加入剩余合金元素进行稀释重熔，得到合金化熔体；(3)将所述步骤(2)得到的合金化熔体依次进行除气精炼和第一浇铸，得到合金铸锭；(4)将所述步骤(3)得到的合金铸锭进行热轧，得到轧制板材；(5)将所述步骤(4)得到的轧制板材依次进行固溶处理和多级时效处理，得到二硼化钛增强7系铝合金板材；所述多级时效处理包括以下步骤：首先进行一级时效处理，即于100～140℃保温20～24h；然后进行二级时效处理，即于170～220℃保温24～38min后，进行水淬处理；最后进行三级时效处理，即于100～140℃保温20～24h。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Al
‑
TiB2复合材料中TiB2的质量百分含量为1％～8％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Al
‑
TiB2复合材料的制备方法包括以下步骤：a.在铝熔体表面加入含硼和钛的混合氟盐后，进行氟盐反应，得到Al
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宗宁，郭恩宇，康慧君，王同敏，李圣贤，张宇博，接金川，郝志刚，刘磊，卢一平，曹志强，李廷举，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：