一种同时具备高强度和高韧性的铝合金及其制备方法技术

一种同时具备高强度和高韧性的铝合金及其制备方法，它涉及铝合金及其制备方法。解决现Al

【技术实现步骤摘要】
一种同时具备高强度和高韧性的铝合金及其制备方法


[0001]本专利技术涉及铝合金及其制备方法。

技术介绍

[0002]铝合金因其具有较高的比强度、密度小、良好的机械加工性能以及较低的成本等优点，广泛应用于社会诸多领域，但铝合金强度和韧性的匹配性较差一直制约着铝合金的应用场景。Al
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Cu
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Mg合金的强度足以满足于大多数应用场景，但是工业上对于成本的追求，导致对铝合金的易加工性仍有着更高的要求，而普通的Al
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Cu
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Mg合金热处理工艺中较高的热处理温度，以及较长的热处理时间，都会导致均火过程中产生的T相的粗化，T相本该是铝合金中的强化相之一，可以提高合金的屈服强度，但是粗化之后的T相与基体的结合并不均匀，而且T相与基体的力学性能差异明细，就导致在合金变形的时候，两者的协同变形能力差，在两相界面处产生裂纹，从而影响合金的韧性与塑性，导致Al
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Cu
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Mg合金的加工性能变差。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决现Al
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Cu
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Mg合金热处理工艺中会导致均火过程中产生粗化的T相，加工性能差问题，进而提供一种同时具备高强度和高韧性的铝合金及其制备方法。
[0004]同时具备高强度和高韧性的铝合金按质量百分数由3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al组成。
[0005]一种同时具备高强度和高韧性的铝合金的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0006]一、称取：
[0007]按质量百分数为3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al称取高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金、AlCe合金和铝钛硼细化剂，然后称取2#覆盖剂；
[0008]二、铸造：
[0009]将称取的高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金及AlCe合金熔化，然后加入铝钛硼细化剂及2#覆盖剂，最后搅拌静置、除渣、铸造及均匀化处理，得到均匀化铸锭；
[0010]三、热轧：
[0011]将均匀化铸锭进行加热处理，然后热轧，得到轧制后的合金板材；
[0012]四、固溶：
[0013]将轧制后的合金板材进行切边处理，然后固溶处理100min～120min，最后出炉水淬，得到固溶合金板材；
[0014]五、预拉伸：
[0015]将固溶合金板材进行拉伸处理，得到合金板材；
[0016]六、时效：
[0017]将合金板材自然时效700h～1000h，得到同时具备高强度和高韧性的铝合金。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]一、本专利技术提供了一种同时提高铝合金强度和韧性的方法，制得的铝合金板材与普通2324铝合金相比，在合金中加入Ce元素，起到细化晶粒抑制再结晶及固溶强化等作用，在提高板材强度的同时，具备良好的拉伸性能。
[0020]二、本专利技术通过热轧及预拉伸处理，在合金中引入大量位错，为后续自然时效过程中析出相的形成提供了大量形核位点，加速了第二相的析出，使得合金中析出相分布均匀，并且具有较小的尺寸，因此合金的强度并没有因为自然时效而降低，反而有所提高。
[0021]三、本专利技术通过减少热处理过程中加热保温时间(固溶处理仅100min～120min)及长时间自然时效来提高合金强度，节约了能源，同时降低了固溶时效期间加热保温对合金析出相T相粗化的影响，因此提高了合金的韧性。
[0022]四、本专利技术提出的一种同时提高铝合金强度和韧性的方法，制得Al
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Cu
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Mg合金板材的抗拉强度为459MPa～476MPa，屈服强度为354MPa～367MPa，延伸率为15.4％～16.8％。
附图说明
[0023]图1为实施例一制备的同时具备高强度和高韧性的铝合金标尺1μm的微观TEM照片；
[0024]图2为实施例一步骤四制备的轧制后的合金板材标尺500nm的微观TEM照片；
[0025]图3为实施例一制备的同时具备高强度和高韧性的铝合金的T相微观TEM照片；
[0026]图4为实施例一制备的同时具备高强度和高韧性的铝合金的拉伸曲线图。
具体实施方式
[0027]具体实施方式一：本实施方式一种同时具备高强度和高韧性的铝合金，同时具备高强度和高韧性的铝合金按质量百分数由3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al组成。
[0028]本实施方式的有益效果是：
[0029]一、本实施方式提供了一种同时提高铝合金强度和韧性的方法，制得的铝合金板材与普通2324铝合金相比，在合金中加入Ce元素，起到细化晶粒抑制再结晶及固溶强化等作用，在提高板材强度的同时，具备良好的拉伸性能。
[0030]二、本实施方式通过热轧及预拉伸处理，在合金中引入大量位错，为后续自然时效过程中析出相的形成提供了大量形核位点，加速了第二相的析出，使得合金中析出相分布均匀，并且具有较小的尺寸，因此合金的强度并没有因为自然时效而降低，反而有所提高。
[0031]三、本实施方式通过减少热处理过程中加热保温时间(固溶处理仅100min～120min)及长时间自然时效来提高合金强度，节约了能源，同时降低了固溶时效期间加热保温对合金析出相T相粗化的影响，因此提高了合金的韧性。
[0032]四、本实施方式提出的一种同时提高铝合金强度和韧性的方法，制得Al
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Cu
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Mg合金板材的抗拉强度为459MPa～476MPa，屈服强度为354MPa～367MPa，延伸率为15.4％～16.8％。
[0033]具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：同时具备高强度和高韧性的铝合金中杂质的总质量百分数＜0.05％。其它与具体实施方式一相同。
[0034]具体实施方式三：本实施方式一种同时具备高强度和高韧性的铝合金的制备方法，它是按以下步骤进行：
[0035]一、称取：
[0036]按质量百分数为3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al称取高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金、AlCe合金和铝钛硼细化剂，然后称取2#覆盖剂；
[0037]二、铸造：
[0038]将称取的高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金及AlCe合金熔化，然后加入铝钛硼细化剂及2#覆盖剂，最后搅拌静置、除渣、铸造及均匀化处理，得到均匀化铸锭；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时具备高强度和高韧性的铝合金，其特征在于同时具备高强度和高韧性的铝合金按质量百分数由3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al组成。2.根据权利要求1所述的一种同时具备高强度和高韧性的铝合金，其特征在于同时具备高强度和高韧性的铝合金中杂质的总质量百分数＜0.05％。3.如权利要求1所述的一种同时具备高强度和高韧性的铝合金的制备方法，其特征在于它是按以下步骤进行：一、称取：按质量百分数为3.5％～4.3％的Cu、0.4％～0.8％的Mg、0.3％～0.7％的Mn、0.3％～0.5％的Ce、0.02％～0.04％的Ti和余量Al称取高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金、AlCe合金和铝钛硼细化剂，然后称取2#覆盖剂；二、铸造：将称取的高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu合金、AlMn合金及AlCe合金熔化，然后加入铝钛硼细化剂及2#覆盖剂，最后搅拌静置、除渣、铸造及均匀化处理，得到均匀化铸锭；三、热轧：将均匀化铸锭进行加热处理，然后热轧，得到轧制后的合金板材；四、固溶：将轧制后的合金板材进行切边处理，然后固溶处理100min～120min，最后出炉水淬，得到固溶合金板材；五、预拉伸：将固溶合金板材进行拉伸处理，得到合金板材；六、时效：将合金板材自然时效700h～1000h，得到同时具备高强度和高韧性的铝合金。4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅宇东，从福官，李婷，付金来，孙斌，高卫红，魏斌，刘国潭，孙克强，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：