[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Al‑Zn‑Mg‑Cu系航空铝合金及其制备方法。所述航空铝合金，按重量百分比计包括以下组分：Zn 12～20％，Mg 1～3％，Cu 1～2％，所述Al‑Zn‑Mg‑Cu系航空铝合金包括芯部和表面塑性变形层，所述芯部具有时效析出的纳米晶强化相；所述表面塑性变形层为通过表面剧烈塑性变形得到的均一化的固溶体组织。其制备方法为：按设计组分配取各组分后，经熔铸，得到铸锭，铸锭依次经均匀化处理、热变形处理、固溶处理、时效处理；得到时效处理后的材料，计为材料A；去除材料A表面的杂质后，进行表面剧烈塑性变形；得到了所述Al‑Zn‑Mg‑Cu系航空铝合金。

技术领域

本发明涉及航空铝合金技术领域，具体涉及一种Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金及其制备方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金研发的世界级难题是强度性质与应力腐蚀、断裂韧性和疲劳抗力之间的相互矛盾。如果提高Zn、Mg的含量，晶内析出相密度将增大，合金强度将升高。譬如，当Zn含量从5％上升到12％时(百分数为质量百分数，下同)，合金的屈服强度从500MPa提高到800MPa。但是，当Zn、Mg的含量提高时，Zn、Mg在晶界上将会更多的析出，导致材料容易发生应力腐蚀开裂和较差的断裂韧性。因此，作为妥协，最常见牌号的商用7000系铝合金的Zn含量一般为5～8％。

此外，大型客机对航空铝合金厚板提出了更高的要求，要求合金具有更低的淬火敏感性。合金元素含量的增大均会提高合金的淬火敏感性，其中Cu对合金淬火敏感性的提高作用最明显、Mg次之、Zn影响最小。因此，航空厚板的设计通常需要进一步提升Zn含量，减少Mg、Cu含量从而达到高淬透性和高强等性质。

目前，航空铝材的设计通常采用均匀设计方法，即合金的表层和芯部组织一致。然而，受制于合金强度与断裂韧性、应力腐蚀抗力、淬火敏感性之间的矛盾，采用均匀设计方法，Al-Zn-Mg-Cu合金的成分优化空间已经变得很小。该领域亟需一种材料设计与研发的新方法，以进一步优化Al-Zn-Mg-Cu合金的成分，解决合金强度与局部腐蚀、断裂韧性、应力腐蚀抗力、淬火敏感性等性能之间的矛盾，进而获得综合性能更加优越的Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金。

发明内容

针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于，提供一种强度大，耐局部腐蚀能力强，综合性能优异的Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金。

本发明的另一个目的在于，提供一种工艺简单、工业应用前景好的上述Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明一种Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金，按重量百分比计包括以下组分：

Zn 12～20％，优选为12-18％、进一步优选为14-16％；

Mg 1～3％，优选为1.5-3％、进一步优选为2-3％；

Cu 1～2％，优选为1-1.8％、进一步优选为1-1.5％；

所述Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金包括芯部和表面塑性变形层，所述芯部具有时效析出的纳米晶强化相；所述表面塑性变形层为通过表面剧烈塑性变形得到的均一化的固溶体组织。

本发明一种Al-Zn-Mg-Cu系航空铝合金，按重量百分比计由以下组分组成：

Zn 12～20％，优选为12-18％、进一步优选为14-16％；

Mg 1～3％，优选为1.5-3％、进一步优选为2-3％；

Cu 1～2％，优选为1-1.8％、进一步优选为1-1.5％；