[发明专利]基于金属型重力铸造工艺的高强韧高模量铝合金材料及其制备

权利要求书

1.基于金属型重力铸造工艺的高强韧高模量铝合金材料，其特征在于：由质量百分数计的如下元素组成，Mg：2.0％～4.5％，Zn：3.0％～5.5％，Cu：0.5％～1.5％，稀土元素Ce、La的一种或两种：0.01％～1.0％，Ti：0.00005％～0.5％，B：0.00001％～0.1％，Mn、Cr、V中的一种或两种以上：2.0％～9.0％，余量为Al，杂质≤0.30％；其中，所述杂质为Fe和Si，Fe≤0.15％，Si≤0.15％。

2.根据权利要求1所述的高强韧高模量铝合金材料，其特征在于：所述B元素为铝合金总质量的0.002％～0.0085％。

3.根据权利要求1所述的高强韧高模量铝合金材料，其特征在于：

所述Al、Zn和Mg分别选自工业纯铝、工业纯锌和工业纯镁；

所述Cu、稀土元素Ce、La分别以铝铜中间合金、铝-稀土中间合金加入；

所述Ti、B以铝钛硼中间合金加入；

所述Mn、Cr、V分别以铝锰、铝铬、铝钒中间合金加入。

4.根据权利要求3所述的高强韧高模量铝合金材料，其特征在于：所述铝-稀土中间合金为铝-铈中间合金、铝-富铈混合稀土或铝-镧中间合金中至少一种。

5.权利要求1～4任一项所述的高强韧高模量铝合金材料的金属型重力铸造工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1：熔炼合金，制备铝合金熔体；

S2：将铝合金熔体在680～730℃下进行金属型重力铸造，模温为150～300℃，冷却速率为2.0～50.0K/s，制备得到铝合金铸件；

S3：将铝合金铸件进行依次包括固溶处理和时效处理的热处理，所述固溶处理是在450～500℃的条件下保温4～48小时，水冷，水温0～80℃，所述时效处理是在100～225℃的条件下保温4～32小时，制备得到铝合金材料；其中，

步骤S1包括如下分步骤：

(1)烘料：将工业纯铝、工业纯锌、工业纯镁、铝铜中间合金、铝-稀土中间合金、铝钛硼中间合金、铝锰、铝铬、铝钒中间合金原料分别预热至200～300℃，保温0.5～2小时；

(2)熔炼：温度至200～300℃时，加入工业纯铝、铝铜中间合金，搅拌至熔清；熔体升温至740～800℃，加入工业纯锌、铝-稀土中间合金、铝-锰、铝-铬、铝-钒中间合金，至熔清；熔体温度降至730～740℃之间时，加入工业纯镁熔化，压入熔体搅拌至熔清；

(3)精炼：熔体升温至735～745℃，加入精炼剂进行精炼10～20分钟，撇去浮渣，静置熔体；

(4)除气：向步骤(3)中制备所得的熔体中加入覆盖剂，保护气氛中搅拌5～10分钟；

(5)细化：向步骤(4)中制备所得的熔体中加入铝钛硼中间合金，进行细化，撇去浮渣，获得铝合金熔体。

6.根据权利要求5所述的金属型重力铸造工艺，其特征在于：步骤(1)中所述原料在200～300℃保温1小时。

7.根据权利要求5所述的金属型重力铸造工艺，其特征在于：步骤(2)中，熔体温度为780℃时加入工业纯锌、铝-稀土中间合金、铝-锰、铝-铬、铝-钒中间合金，搅拌至熔清。

8.根据权利要求5所述的金属型重力铸造工艺，其特征在于：步骤(3)中，

所述精炼剂为无钠盐的铝合金精炼剂，且精炼剂的添加量为熔体总质量的0.2％～1.5％；

所述熔体升温至740℃时加入精炼剂进行精炼。

9.根据权利要求5所述的金属型重力铸造工艺，其特征在于：步骤(4)中，

采用的保护气氛为N₂保护；

所述覆盖剂为MgCl₂和KCl质量比为3：2的混合物，且覆盖剂的添加量为熔体总质量的0.2％～1.5％。

10.根据权利要求5所述的金属型重力铸造工艺，其特征在于：步骤S3中，

所述固溶处理是在450～500℃的条件下保温4～36小时，水冷，水温0～80℃；

所述时效处理是在100～225℃的条件下保温4～30小时。