[发明专利]一种高强铝合金棒材及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强铝合金棒材及其制备方法，所述铝合金按质量百分比计包括以下元素：Mg 0.70～0.90％，Si 0.55～0.65％，Mn 0.70～0.80％，Cu 3.7～4.3％，Fe≤0.50％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，Zr0.02～0.06％，Ti 0.02～0.06％，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05％，杂质元素总量≤0.15％。本发明通过调整Cu、Mg含量加入少量的Zr元素使得挤出后的铝合金棒材晶粒细小，自然放置96H后获得强度高，耐高温等优异的材质性能。

技术领域

本发明属于铝合金制备技术领域，具体是涉及一种高强铝合金棒材及其制备方法。

背景技术

2xxx系铝合金的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5％左右。2xxx系铝合金属于航空铝材，目前在常规工业中不常应用。我国目前生产2xxx系经过自然放置就可以获得高强铝合金的厂家较少。质量还无法与国外相比。目前主要是由德国等欧洲国家生产企业提供。

大多数的2xxx系铝合金在超长时间的二级或者三级热处理条件下才能获得高强度的材质性能，不仅仅需要投入高端的控温时效设备，也浪费了大量的能源，材料塑性也低，本专利的目的就是为了开发一种不经过热处理在自然放置条件下，就能得到480Mpa以上的高强的铝合金。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题之一，提供一种高强铝合金棒材及其制备方法，通过添加Mn、Zr等元素提高合金的再结晶温度，细化晶粒。添加少量Mg以提高Al-Cu合金自然时效的性能，最终通过96H后的自然时效获得480Mpa以上的铝合金性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种高强铝合金棒材，所述铝合金按质量百分比计包括以下元素：Mg 0.70～0.90％，Si 0.55～0.65％，Mn 0.70～0.80％，Cu 3.7～4.3％，Fe≤0.50％，Cr≤0.10％，Zn≤0.10％，Zr0.02～0.06％，Ti 0.02～0.06％，余量为Al和不可避免的杂质元素，杂质元素单个含量≤0.05％，杂质元素总量≤0.15％。

另外，还提供一种高强铝合金棒材的制备方法，包括以下步骤：

第一步：按照铝合金挤压棒材的成分组成及质量百分比，铝锭、镁锭、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金、铝锆合金和铝钛硼合金杆为原材料进行配料；

第二步：将铝锭加入熔炼炉中升温熔化，测量温度720～750℃，然后加入镁锭、铝硅合金、铝锰合金、铝铜合金、铝锆合金，开启电磁搅拌，保证熔体温度均匀一致，

第三步：使用精炼搅拌车进行在线精炼，扒渣后静置15-30min；

第四步：铝熔体通过流槽流经在线除气箱同时开启铝钛硼喂丝机，进行在线除气除杂和细化变质处理，再流经过滤箱，进行除渣处理；

第五步：开启铸造机，在690-730条件下进行半连续铸造；

第六步：铸造完成后的圆铸锭在500℃*16H均质工艺下进行均匀化处理，然后随炉冷却至室温；

第七步：在440-460℃加热温度条件下进行挤出，经过在线固溶淬火；

第八步：将挤出的棒材放置96H后，进行性能检测。

优选的，在所述第一步中，所述铝锭是铝含量99.7％的铝锭，镁锭是镁含量99.8％的镁锭，铝硅合金是AlSi20合金，铝锰合金是AlMn10合金，铝铜合金是AlCu50合金，铝锆合金是AlZr10合金，铝钛硼合金杆是AlTi5B1合金杆。

优选的，在所述第四步中，所述除气机的石墨转子旋转速度为220～240转/分钟，氮气流量为0.3～0.5立方米/小时，所述泡沫陶瓷过滤板的孔隙率为30/50ppi。