本发明专利技术提供了一种铝合金的制备方法，包括：a)将锌粉、镁粉、铜粉和铝粉高能球磨1.5h～2.5h，得到混合粉末，所述混合粉末包括：2～6wt％的锌，1～3wt％的镁，1～2wt％的铜和89～95wt％的铝；b)将所述混合粉末加压成型，得到坯体；c)将所述坯体在惰性气体保护下加热，加热温度为600～640℃，保温3～5分钟，加热后再次加压，得到铝合金。同时本发明专利技术提供了一种铝合金，由2～6wt％的锌，1～3wt％的镁，1～2wt％的铜，89～95wt％的铝组成。本发明专利技术采用高能球磨制粉和半固态触变加工技术相结合的方法制备了铝合金。本发明专利技术制备的铝合金的强度高达662MPa，硬度高达167HB。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及金属材料
，尤其涉及。
技术介绍
铝合金是以铝为基础的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌或锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬或锂等。铝合金分为两大类铸造铝合金和变形铝合金，其中变形铝合金能够承受压力加工，力学性能高于铸态铝合金，因此在工业上得到了广泛应用。变形铝合金主要用于制造航空器材、日常生活用品和建筑用门窗等。变形铝合金中的7系铝合金由于具有强度高、硬度高、密度低和热加工性能好的优点，因此在航空航天领域作为主要的结构材料并得到广泛应用。现有技术中7系铝合金中除了添加元素锌、镁、铜外，还添加了微量元素钴、铬、 硅、锰等，微量元素的添加能够起到增强相的作用，但是添加微量元素会增加成本，同时微量元素的添加量也难以控制，若微量元素添加过量就会使合金变脆，影响铝合金的力学性能，从而增加了制备铝合金的难度。目前，国内采用铸造技术制备的7系铝合金的微观组织比较粗大。此外合金中起主要增强作用的MgZn2相析出时比较粗大、不均勻，且在高温下极易粗化、聚集，从而导致该合金的强度性能不理想。同时由于软硬质点分布不均衡也导致硬度出现不均勻的现象。因此现有技术制备的7系铝合金的强度只能达到530MI^左右，硬度只能达到130HB左右，较低的强度和硬度很难满足现代工业发展对高性能铝合金材料的不断需求。目前，研究者通常会采用不同的制备技术来提高7系铝合金的强度和硬度。半固态金属成形技术是一种新兴的制备技术，半固态金属成形技术分为半固态浆料的制备和半固态金属加工两部分。根据加工工艺不同，半固态金属加工又可分为触变加工和流变加工。 半固态金属成形技术具有很多优点，和普通的压力铸造相比，它所制备的材料的微观结构更均一，更少形成氧化物杂质。但是传统的半固态金属成形技术前期的半固态浆料的制备过程中易出现添加物与母液重力分层和搅拌时气体夹杂的问题。添加物与母液重力分层和气体夹杂都会影响合金的微观结构，使合金组织不均勻，进而影响铝合金的力学性能。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供，通过本专利技术提供的方法使铝合金的强度和硬度得到提高。本专利技术提供一种铝合金的制备方法，包括以下步骤a)将锌粉、镁粉、铜粉和铝粉高能球磨1. 5h 2. 5h,得到混合粉末，所述混合粉末包括2 6wt%的锌，1 3wt%的镁，1 2wt%的铜和89 95wt%的铝；b)将所述混合粉末加压成型，得到坯体；c)将所述坯体在惰性气体保护下加热，加热温度为600 640°C，保温3 5分钟， 加热后再次加压，得到铝合金。优选的，所述锌粉、镁粉、铜粉和铝粉的粒度小于1微米。优选的，b)中所述加压的压力为300 400MPa。优选的，c)中所述加热温度为620 640°C。优选的，c)中所述惰性气体为氩气。优选的，c)中所述再次加压的压力为200 400MPa。一种铝合金，其特征在于，按重量百分比计，由如下成分组成锌2 6%;镁1 3%;铜1 2%;铝89 95%。与现有技术相比，本专利技术采用高能球磨对原料进行混合，获得了均勻细小的颗粒， 同时球磨过程中严格控制球磨时间，能够保证混合粉末充分破碎和混合均勻，并且混合粉末具有适度的活性易于后续的操作。高能球磨过程中，原料充分混合和破碎均勻，有效地避免了现有的半固态浆料制备过程中存在的重力分层和气体夹杂的问题。为了避免高能球磨后的得到的颗粒过度氧化，同时保证产品的微观组织细小均勻，本专利技术随后采用了半固态触变加工技术，该方法时间较短，有效地避免了颗粒氧化影响产品性能的问题。同时，本专利技术还在半固态触变加工过程中通过对加热温度、保温时间和加压压力的控制，使增强相颗粒和基体组织有效键合，并且有效地抑制了增强相颗粒和基体组织的长大过程，最终得到微观组织细小均勻的铝合金。附图说明图1为本专利技术实施例1制备的铝合金的扫描电镜照片；图2为本专利技术实施例1制备的铝合金的增强相颗粒Al2Mg3Zn3的面扫描图谱；图3为本专利技术实施例1制备的铝合金的增强相颗粒MgZn2的面扫描图谱。具体实施例方式为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本专利技术的特征和优点，而不是对本专利技术权利要求的限制。本专利技术实施例公开了一种铝合金的制备方法，包括以下步骤a)将锌粉、镁粉、铜粉和铝粉高能球磨1. 5h 2. 5h,得到混合粉末，所述混合粉末包括2 6wt%的锌，1 3wt%的镁，1 2wt%的铜和89 95wt%的铝；b)将所述混合粉末加压，得到成型的坯体；c)将所述坯体在惰性气体保护下加热，加热温度为600 640°C，保温3 5分钟， 加热后再次加压，得到铝合金。本专利技术采用高能球磨制粉和半固态触变加工技术相结合的方法制备铝合金。其中，步骤a)是锌粉、镁粉、铜粉和铝粉高能球磨的过程。高能球磨是一个高能量干式球磨过程，它是在高能量磨球的撞击研磨作用下，使研磨的粉末之间发生反复的冷焊和断裂，形成细化的复合颗粒，发生固态反应形成新材料的过程。球-粉末-球的碰撞引起塑性粉末的压扁和加工硬化，当被压扁的金属粒子重叠时，原子级洁净的表面紧密地接触，发生冷焊， 形成由各组分组成的多层的复合粉末粒子，同时发生复合粉末粒子的断裂。冷焊和断裂不断重复，有效地“揉混”复合粉末的内部结构，其不断细化并越来越均勻，形成均勻细化的复合颗粒。本专利技术的锌粉、镁粉、铜粉和铝粉经过高能球磨后，得到了细小均勻的复合金属颗粒。步骤b)和步骤C)是对高能球磨后的复合颗粒进行半固态触变加工的过程。半固态触变加工技术是将成型的坯体重新加热至金属的半固态温度区，得到半固态金属坯体， 再将半固态金属坯体进行加压，得到最终的金属制品。按照本专利技术，高能球磨后的复合颗粒加压成型后，半固态触变加工技术使成型的坯体处于固液并存的状态，坯体的微观组织长大，随后的加压又能使增强相颗粒和基体组织达到有效键合，同时抑制增强相颗粒和基体组织的长大过程，最后得到细化的微观组织。本专利技术采用高能球磨制粉和半固态触变加工技术相结合的方法制备了铝合金，制得的铝合金的微观组织细小均勻，最终实现了强度和硬度的提高。高能球磨混合过程中，为了获得更加细小均勻的复合颗粒，作为优选方案，本专利技术所述锌粉、镁粉、铜粉和铝粉的粒度小于1微米。对于高能球磨混合的方式可以采用本领域技术人员熟知的方法，如将混合粉末置于高能球磨罐中进行混合。本专利技术高能球磨时间为1. 5h 2. 5h，作为优选方案，高能球磨时间为2小时。若球磨时间过短，则得到的粉末的粒度不够细，颗粒表面活性不足，锌原子、镁原子和铜原子不能完全进入铝晶格，最终导致合金性能降低；而球磨时间过长，粉末活性过高，稍见空气易氧化着火，粉末取不出来，导致后续操作无法进行。高能球磨2小时后，铝粉、锌粉、镁粉和铜粉充分破碎和混合均勻，得到粒度足够细的复合金属颗粒，同时锌原子、镁原子和铜原子完全进入铝晶格，形成表面活性高的铝合金固溶体。因此通过高能球磨并严格控制球磨时间得到了均勻细小的复合金属颗粒，有效地避免了现有的半固态浆料制备过程中存在的重力分层和气体夹杂的问题。按照步骤a)得到了复合金属颗粒，然后按照步骤b)和步骤C)进行半固态触变加工。步骤b)是混合粉末加压的过程，压力优选为300 400MPa，对于加压的方式可以采用本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：汤华国，马贤锋，赵伟，刘建伟，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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