[发明专利]一种高强度Al-Zn-Mg系合金及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种高强度Al‑Zn‑Mg系合金及其制备方法和应用。所述Al‑Zn‑Mg系铝合金的其制备方法包括：通过对固溶淬火处理的过饱和固溶体进行预先时效、大变形量冷变形、后时效处理。本发明通过调控不同析出相与位错之间的相互作用，使所得Al‑Zn‑Mg系铝合金的强度和断裂延伸率得到改善，可满足工业使用要求。本发明无需额外增加合金元素，也不需要调整既有合金元素含量，仅在既有热处理工艺过程中增加一道变形工艺，为设计减重释放了空间，经济效益明显。

技术领域

本发明涉及一种高强度Al-Zn-Mg合金及其制备方法和应用，属于金属及合金的制备和热处理技术领域。

背景技术

铝合金因具有比强度高、耐蚀性能优异、易加工等突出特点而广泛用作交通工具、航空航天等领域的结构材料。Al-Zn-Mg系铝合金是热处理可强化合金，时效后其强度可大幅度上升，成为轻量化产品的首选结构材料。但与钢材相比，Al-Zn-Mg系铝合金的综合力学性能仍有较大的提升空间。

发明内容

为了进一步改善Al-Zn-Mg系铝合金的强度，本发明提出一种新的铝合金热处理方法。本发明通过对现有热处理工艺的改进，调控不同析出相与位错之间的相互作用，不仅显著提高Al-Zn-Mg系铝合金的机械强度，而且可获得强度与塑性结合良好的综合性能。

本发明的技术方案如下：

一种Al-Zn-Mg系铝合金的制备方法，包括：通过对固溶淬火处理的过饱和固溶体进行预先时效、大变形量冷变形、后时效处理。

进一步地，所述预先时效是指：未进行加热处理而立刻进入后续工序；具体为：将固溶淬火所得的过饱和固溶体在10分钟之内置于20-200℃温度环境下，放置1h-100天，得到不同时效状态的Al-Zn-Mg系铝合金板材。经过预先时效处理后，在析出相的钉扎作用下，板材中位错在晶粒内均匀分布，不会相互缠结(如位错墙或位错胞)。本领域技术人员可依据专业常识调整预先时效的具体参数条件，只要实现上述状态即可。

进一步地，所述大变形量冷变形是指：将不同时效状态下的Al-Zn-Mg系铝合金板材进行道次下压量不超过20％的冷轧，确保总变形量超过20％，轧制后板材厚度为0.5mm～3mm。所述冷轧可采用本领域技术人员所掌握的常规冷轧方法。

进一步地，所述后时效是指：将冷轧后的板材再次进行时效处理，时效温度为80℃～160℃。

进一步地，所述时效处理可为人工时效或者自然时效。

所述Al-Zn-Mg系铝合金中，Zn含量<6wt.％，Mg含量<3wt.％；所述Al-Zn-Mg系铝合金中还可包括Zr、Ti、Mn、Cu、Cr中至少一种元素，其总质量占铝合金总质量的0.4％以下。所述Al-Zn-Mg系铝合金中各合金成分均在标准JISH4000-2006规定的范围内。

所述过饱和固溶体为采用商业Al-Zn-Mg铝合金板材进行固溶淬火处理所得，也可采用如下方法制得：

(1)铸造

按设计的合金组分配比取合金各组分，加热至730～785℃熔化，除杂除气后静置5～30分钟，浇铸，得到铸锭；

(2)均匀化处理

将铸锭以1～40℃/分钟的加热速度升温到450-469℃，保温0.5～30小时，然后再以0.1～30℃/分钟的加热速度升温到470-485℃，保温16～48小时后，冷却至室温，得到均匀化处理后铸锭；

(3)热塑性变形

将均匀化处理后铸锭去除表皮后进行热塑性变形，得到热变形态合金坯；热塑性变形选自热轧或热挤压中的一种；

(4)固溶淬火