[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金及制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金，属于高强耐蚀铝材料技术领域。 

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu合金属于高强铝合金，由于其高的比强度，已经广泛应用于航空航天等领域。Al-Zn-Mg-Cu合金是可热处理强化的铝合金，经过适当的热处理能得到中等强度或更高的强度。随着工业的飞速发展，对Al-Zn-Mg-Cu合金的强度、韧性以及耐蚀性等提出了更高的要求,为了进一步扩大其应用领域必须提高其综合力学性能。近年来,国外正在大力开发研究强度更高、韧性及耐蚀性更好的新一代7055和7A55高强度铝合金，但目前成熟牌号铝合金虽可达到高强甚至超高强度，但在耐腐蚀性能却很差，在综合性能上很难满足使用要求，迫切需要开发一种新型合金及其相匹配的制备工艺。Zn和Mg元素在Al-Zn-Mg-Cu系合金中是形成强化相的主要元素,对合金产生明显的强化作用。随着Zn、Mg含量的提高,强度、硬度大大提高,但塑性、耐腐蚀性能降低。因此需要在保证强度的前提下，控制Zn、Mg的添加量，并通过微合金元素的添加和采用适当的时效工艺来改善其耐腐蚀性能。在Al-Zn-Mg-Cu合金中加入Er元素可以提高时效态合金的力学性能，抑制再结晶，使合金析出更多的强化相，增强合金的时效强化效果。7xxx系铝合金主要的时效方式是单级峰值时效和双级过时效工艺。单级峰值时效是以单纯追求高强度为目标的热处理工艺，而其耐腐蚀性能却很差，在实际使用过程中存在很大的局限性。为提高合金的耐腐性，采用双级时效工艺，使材料在热处理后保证较高的强度和较好的耐蚀性。在双级时效过程中，对腐蚀性能影响最大的因素是二级时效时间，因此控制好 二级时效时间是整个时效过程的关键。 

发明内容

本发明的目的是提供一种新型Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Zr-Er合金，同时提供适宜的双级时效工艺。在保证合金的强度同时改善合金的耐腐蚀性能，以扩大其使用范围。 

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的，具体包括以下步骤： 

（1）按质量百分比设计成分，其中Zn：7.8～8.2wt.%，Mg：2.8～3.2wt.%，Cu：0.5～0.7wt.%，Mn：0.4～0.6wt.%，Zr：0.15～0.25wt.%，Er：0.10～0.20wt.%，Fe≤0.20wt.%，Si≤0.15wt.%，余量为Al； 

（2）使用熔炼炉将铝锭加热至710-720℃,待其充分熔化后加入Al-Cu，Al-MnAl-Zr，Al-Er中间合金，完全熔化后加入Zn,最后加入Mg；压入C₂Cl₆（六氯乙烷）精炼，扒渣，将熔体浇注到水冷模中，通过半连续水冷铸造，获得铸态铝合金,浇铸温度为690-710℃； 

（3）铸锭置于加热炉中均匀化处理，温度为460℃，保温20h； 

（4）挤压温度为400℃，保温2h，保温后直接进行热挤压，挤压比为22:1； 

(5)固溶温度为470℃/1h.水冷至室温； 

(6)双级时效工艺130℃/8h+170℃/8h。 

采用本发明的技术方案在保证合金的强度同时改善合金的耐腐蚀性能。 

具体实施方式

下面结合实例对本发明进一步说明。 

本发明提供一种新型铝合金的制备及时效工艺，按照上述发明内容描述方法制备合金铸锭并进行挤压，制成热挤压态铝合金板材，即（1）按质量百分比 设计成分，其中Zn：7.8～8.2wt.%，Mg：2.8～3.2wt.%，Cu：0.5～0.7wt.%，Mn：0.4～0.6wt.%，Zr：0.15～0.25wt.%，Er：0.10～0.20wt.%，Fe≤0.20wt.%，Si≤0.15wt.%，余量为Al； 

（2）使用熔炼炉将铝锭加热至710-720℃,待其充分熔化后加入Al-Cu，Al-MnAl-Zr，Al-Er中间合金，完全熔化后加入Zn,最后加入Mg；压入C₂Cl₆（六氯乙烷）精炼，扒渣，将熔体浇注到水冷模中，通过半连续水冷铸造，获得铸态铝合金,浇铸温度为690-710℃； 

（3）铸锭置于加热炉中均匀化处理，温度为460℃，保温20h； 

（4）挤压温度为400℃，保温2h，保温后直接进行热挤压，挤压比为22:1；使得其最终成分符合：Al-7.94Zn-2.89Mg-0.65Cu-0.49Mn-0.22Zr-0.15Er（质量分数.wt%），然后继续实施例和对比例的工艺步骤。