铝合金材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了铝合金材料及其制备方法

【技术实现步骤摘要】
铝合金材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及合金领域，具体而言，涉及一种铝合金材料及其制备方法
。

技术介绍

[0002]Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金是一种可热处理强化的超高强度变形铝合金，由于高的比强度
、
良好的韧性和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天
、
轨道交通
、
核工业
、
兵器等领域
。
随着零部件减重和安全的需求进一步加强，通过合金成分设计和制备工艺调整，研制更高强度级别的铝合金材料十分必要
。
[0003]现有技术中的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金仅能实现一般的性能要求，其中一些
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金包含改性合金元素，例如
Zr、Cr、Mn、Ti、Er、Ag
和
Sc
等元素
。
然而，现有技术中的铝合金均不能同时实现超高强度和良好的韧性
。
因此，仍需要一种改性的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金以满足航空航天
、
轨道交通
、
核工业
、
兵器等领域的不同需要
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种铝合金材料及其制备方法，以解决现有技术中的
Al
‑
Zn
‑
Mg
‑
Cu
系铝合金不能同时实现超高强度和良好的韧性的问题
。
[0005]为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种铝合金材料，包括：
9.5wt%
至
12.0 wt %
的锌；
2.5 wt %
至
3.5 wt %
的镁；
1.0 wt %
至
2.5 wt %
的铜；
0.08 wt %
至
0.15 wt %
的锆；以及和余量的铝
。
[0006]进一步地，在上述铝合金材料中，铝合金材料还包含
0.05 wt %
至
0.3 wt %
的钪或者
0.1 wt %
至
0.3 wt %
的稀土元素
。
[0007]进一步地，在上述铝合金材料中，稀土元素包含铒和钇中的一种或它们的任意组合
。
[0008]进一步地，在上述铝合金材料中，锌与镁的质量比在
3.0
至
4.8
的范围内，铜与镁的质量比在
0.3
至
1.0
的范围内，并且锌
、
镁与铜的量在
13.5 wt %
至
16.1 wt %
的范围内
。
[0009]进一步地，在上述铝合金材料中，铝合金材料包括：
10.0wt%
至
11.5 wt %
的锌；
2.5 wt %
至
3.5 wt %
的镁；
1.5 wt %
至
2.5 wt %
的铜；
0.08 wt %
至
0.15 wt %
的锆；
0.1 wt %
至
0.2 wt %
的钪；以及余量的铝
。
[0010]进一步地，在上述铝合金材料中，铝合金材料还包含：
0.01 wt %
至
0.05 wt %
的钛；和
/
或
0.02 wt %
至
0.1 wt %
的硅；和
/
或
0.04 wt %
至
0.1 wt %
的铁
。
[0011]根据本专利技术的另一个方面，提供了一种前文描述的铝合金材料的制备方法，包括：步骤
S1
，根据元素含量，将纯铝放入到熔炉中加热至
780℃
至
800℃
的范围内，然后依次加入铜前体材料和纯锌金属，加入惰性气体气氛并搅拌均匀，得到熔融合金；改性材料前体包括锆前体材料，并且包含钪前体材料或稀土材料前体中的一种或两者；步骤
S2
，将熔融合金降温至
730℃
至
770℃
的范围内后，加入纯镁金属并静置，加入惰性气体气氛并搅拌，在静置后将熔融合金导入除气炉中用惰性气体除气，然后铸造成铸锭；步骤
S3
，对铸锭进行均化处
理，得到铝合金材料
。
[0012]进一步地，在上述方法中，步骤
S1
进一步包括将改性材料前体与铜前体材料和纯锌金属一起加入到熔炉中
。
[0013]进一步地，在上述方法中，步骤
S1
进一步包括将钛前体材料
、
和
/
或硅前体材料
、
和
/
或铁前体材料与改性材料前体
、
铜前体材料和纯锌金属一起加入到熔炉中
。
[0014]进一步地，在上述方法中，铜前体材料包含
Al
‑
50Cu
中间合金
。
[0015]进一步地，在上述方法中，改性材料前体包含
Al
‑
10Zr
中间合金，并且包含
Al
‑
2Sc
中间合金
、Al
‑
20Er
中间合金
、Al
‑
20Y
中间合金中的一种或它们的任意组合
。
[0016]进一步地，在上述方法中，均化处理包括以下步骤：将铸锭加热到
280℃
至
320℃
的范围内并保温
5h
至
15h
；将铸锭加热到
470℃
至
480℃
的范围内并保温
20h
至
40h。
[0017]进一步地，在上述方法中，方法还包含以下步骤：步骤
S4
，对均化处理得到的铸锭进行扒皮处理并挤压成棒材；步骤
S5
，对棒材进行固溶淬火处理；以及步骤
S6
，对固溶淬火处理得到的棒材进行预拉伸处理和
/
或时效处理
。
[0018]进一步地，在上述方法中，扒皮处理包括在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种铝合金材料，其特征在于，包括：
9.5wt%
至
12.0 wt %
的锌；
2.5 wt %
至
3.5 wt %
的镁；
1.0 wt %
至
2.5 wt %
的铜；
0.08 wt %
至
0.15 wt %
的锆；以及和余量的铝
。2.
根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料还包含
0.05 wt %
至
0.3 wt %
的钪或者
0.1 wt %
至
0.3 wt %
的稀土元素
。3.
根据权利要求2所述的铝合金材料，其特征在于，所述稀土元素包含铒和钇中的一种或它们的任意组合
。4.
根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，锌与镁的质量比在
3.0
至
4.8
的范围内，铜与镁的质量比在
0.3
至
1.0
的范围内，并且锌
、
镁与铜的量在
13.5 wt %
至
16.1 wt %
的范围内
。5.
根据权利要求3所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料包括：
10.0wt%
至
11.5 wt %
的锌；
2.5 wt %
至
3.5 wt %
的镁；
1.5 wt %
至
2.5 wt %
的铜；
0.08 wt %
至
0.15 wt %
的锆；
0.1 wt %
至
0.2 wt %
的钪；以及余量的铝
。6.
根据权利要求1至5中任一项所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料还包含：
0.01 wt %
至
0.05 wt %
的钛；和
/
或
0.02 wt %
至
0.1 wt %
的硅；和
/
或
0.04 wt %
至
0.1 wt %
的铁
。7.
一种权利要求1至6中任一项所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤
S1
，根据元素含量，将纯铝放入到熔炉中加热至
780℃
至
800℃
的范围内，然后依次加入铜前体材料和纯锌金属，加入惰性气体气氛并搅拌均匀，得到熔融合金；所述改性材料前体包括锆前体材料，并且包含钪前体材料或稀土材料前体中的一种或两者；步骤
S2
，将熔融合金降温至
730℃
至
770℃
的范围内后，加入纯镁金属并静置，加入惰性气体气氛并搅拌，在静置后将熔融合金导入除气炉中用惰性气体除气，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁法云，肖翔，吴浩，关天洋，刘成，周泽宇，吕丹，王国军，王强，
申请(专利权)人：中国铝业集团高端制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：