[发明专利]铝合金材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，特别涉及一种铝合金材料及其制备方法和应用。

背景技术

铝合金材料密度低，强度高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用。列车轻量化是高速列车发展的重要条件，目前国内外实现车体轻量化的主要方式之一是采用铝合金材料。

列车车辆结构连接形式主要有焊接、铆接和螺栓连接等形式，由于铝合金焊接中存在焊接处母材强度降低、焊接缺陷、变形、残余应力等问题，因此铆钉或螺栓连接成为此处结构联接的重要方式。我国目前载重量最大、自重最轻的铁路运输车辆C80型铝合金运煤敞车的车体采用双浴盆式、铝合金铆接结构，浴盆、侧墙、端墙均采用铝合金板材和铝合金挤压型材；浴盆、侧墙、端墙和底架之间的连接均采用铆接结构。所以急需开发研制一种高强度铝合金材料，用于铆接结构。

发明内容

基于此，有必要提供一种高强度的铝合金材料及其制备方法和应用。

一种铝合金材料，以质量百分比计，包括6.5～9.0％的Zn，1％～2.5％的Mg，1％～2.5％的Cu，0.08％～0.4％的Zr，0.01％～0.6％的Ti，0.05％～0.4％的稀土元素，以及85％～91％的Al。

上述铝合金材料熔点高、稳定性良好，铝合金材料的抗拉强度、屈服强度和剪切强度等综合性能均大大提高。上述铝合金材料在室温下的性能指标，抗拉强度达到680MPa，屈服强度达到630MPa，延伸率达到12％，τ_b剪切强度达到360MPa。

在其中一个实施例中，质量分数为99.9％的金属Zn、质量分数为99.9％的金属Mg、质量分数为99.9％的金属Al、质量分数为30％～60％的铜铝中间合金、质量分数为1％～10％的锆铝中间合金、质量分数为1％～10％的钛铝中间合金和质量分数为1％～30％的稀土铝中间合金。

在其中一个实施例中，所述稀土元素为Er、Y和Yb中的至少一种。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，包括7.8％～8.5％的Zn，1.6％～2.2％的Mg，1.2％～1.8％的Cu，0.12％～0.2％的Zr，0.12％～0.2％的稀土元素，0.02％～0.2％的Ti，以及85％～91％的Al。

在其中一个实施例中，以质量百分比计，包括8.0％的Zn，2.2％的Mg，1.8％的Cu，0.18％的Zr，0.02％的Ti，0.18％的稀土元素，以及87.6％的Al。

一种上述的铝合金材料的制备方法，所述铝合金材料包括以下原料：金属Zn、金属Mg、金属Al、铜铝中间合金、锆铝中间合金、钛铝中间合金和稀土铝中间合金，所述的铝合金材料的制备方法包括以下步骤：

提供各原料；

将金属Al熔化得到铝液，加入金属Zn和铜铝中间合金搅拌熔化，加入金属Mg得到中间熔液；

在所述中间熔液中加入锆铝中间合金、钛铝中间合金和稀土铝中间合金，得到熔液；

将所述熔液进行精炼；

将所述熔液进行铸造得到铸锭；及

将所述铸锭依次进行挤压，拉伸，退火，冷镦，固溶和时效处理，得到所述铝合金材料，所述铝合金材料以质量百分比计，包括6.5～9.0％的Zn，1％～2.5％的Mg，1％～2.5％的Cu，0.08％～0.4％的Zr，0.01％～0.6％的Ti，0.05％～0.4％的稀土元素，以及85％～91％的Al。

在其中一个实施例中，在将所述铸锭进行挤压之前还包括步骤：对所述铸锭进行预热处理，所述预热处理的条件为：在360℃～420℃保温30min～4小时。

在其中一个实施例中，所述挤压的挤压比为20以上。

在其中一个实施例中，所述退火的步骤具体为：以80℃-150℃/h速率升温到400℃～460℃保温2h～4h后，以不超过30℃/h的速率降温到260℃保温6h后，空气中冷却。

上述的铝合金材料在紧固件中的应用。

附图说明

图1为一较佳实施方式的铝合金材料的制备方法的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。