[发明专利]一种Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种Sc‑Zr‑Yb复合增强Al‑Zn‑Mg合金及其制备方法。本发明提供的Sc‑Zr‑Yb复合增强Al‑Zn‑Mg合金，按质量含量计，包括5.8～6.9％的Zn，2.0～2.5％的Mg，0.1～0.15％的Zr，0.09～0.15％的Sc，0.2～0.4％的Yb，以及余量的Al。本发明通过复合添加Zr、Sc以及Yb元素，在铝合金中形成与基体共格的L12型的Al₃(Sc，Zr)和Al₃(Yb，Zr)弥散相，其尺寸较Al₃Zr弥散相更为细小，分布均匀，能够强烈的钉扎位错和晶界，有效阻止因位错和亚晶界迁移而导致的亚晶形成、合并和长大，从而稳定合金亚结构并且抑制再结晶，提高合金的力学性能。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，特别涉及一种Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金及其制备方法。

背景技术

Al-Zn-Mg系合金属于热处理可强化合金，具有良好的热变形性能，在适当的热处理条件下能够得到较高的强度，由于其较高的比强度和韧性在建筑、军工、航空航天和汽车装备领域都有着广泛的应用。近年来，各国科研工作者采用微合金化和新型热处理工艺来提高合金的综合性能。其中，微合金化工艺又以在铝合金中添加微量合金元素的研究为主。

Zr可提高铝合金的再结晶温度，提高合金强度。如前苏联的B96、B93合金以及美国的7050合金，通过提高铝合金纯度以及添加Zr元素，可以提高合金的断裂韧性和强度。但是，Zr元素对于Al-Zn-Mg系合金的性能提高有限，仍不能满足现代工业对于Al-Zn-Mg系合金力学性能的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种力学性能良好的Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金及其制备方法。

本发明提供了一种Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金，按质量含量计，包括5.8～6.9％的Zn，2.0～2.5％的Mg，0.1～0.15％的Zr，0.09～0.15％的Sc，0.2～0.4％的Yb，以及余量的Al。

优选的，所述Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金包括5.9～6.5％的Zn，2.1～2.2％的Mg，0.11～0.14％的Zr，0.095～0.1％的Sc，0.3～0.38％的Yb，以及余量的Al。

优选的，所述Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金包括6.0％的Zn，2.1％的Mg，0.13％的Zr，0.096％的Sc，0.21％的Yb，以及余量的Al。

本发明还提供了上述Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Al源、Zn源、Mg源、Sc源、Zr源和Yb源熔炼后浇铸，得到铸态合金；

(2)将所述步骤(1)得到的铸态合金依次进行均匀化、热轧、退火、冷轧、固溶处理和时效处理，得到Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金。

优选的，所述步骤(1)中熔炼的温度为600～800℃。

优选的，所述步骤(2)中均匀化的温度为460～500℃，均匀化的时间为24～30h。

优选的，所述步骤(2)中热轧的温度为430～450℃，热轧的变形道次为3～4道次，热轧的总变形量为70～90％。

优选的，所述步骤(2)中冷轧的变形道次为5～6次，冷轧的总变形量为40～60％。

优选的，所述步骤(2)中固溶处理的温度为460～500℃，固溶处理的时间为90～120min。

优选的，所述步骤(2)中时效处理的温度为100～150℃，时效处理的时间为10～15h。