[发明专利]一种适于冷成形的铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适于冷成形的铝合金及其制备方法；所述合金各组分的质量百分比为：2～6wt.％的Zn，0.2～6wt.％的Mg，0.2～3wt.％的Mn，0.2～3wt.％的Cu，0.1～2wt.％的Sc，0.1～2wt.％的Yb，0.1～1wt.％的Tb，0.2～2wt.％的Zr，余量为Al。所述铝合金的制备方法包括熔炼、均匀化处理、冷成形、时效处理四个步骤。本发明通过向铝合金中加入Zn、Mg、Mn、Cu、Yb和Tb元素，在铝合金组织中引入ZnYb强化相、ZnTb强化相、MgZn强化相，并用Sc和Zr元素进行晶粒细化，再经后续均匀化处理，实现均匀化态合金60％以上变形量不开裂，最后对均匀化态合金进行冷塑性变形和时效处理，从而制备出适于冷成形的高性能铝合金。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域，涉及一种铝合金及其制备方法，尤其涉及一种适于冷成形的铝合金及其制备方法。

背景技术

铝是目前世界上产量最大、应用范围最广的有色金属材料，其用量仅次于钢铁，在机械、交通、化工、电力、电子、建筑等领域都有广泛的应用。随着科学技术的发展，各领域对铝合金的组织和性能提出了更高的要求。

对于传统Al-Zn-Mg-Cu系合金(如7系铝合金)，该合金具有强度高、比重小、可加工性能好以及具有良好的热处理效果，被广泛的应用于航空航天工业及各种民用产品中。随着该合金被越来越多的运用于不同的环境之中，工作环境的复杂变化对该合金综合性能的要求也越发苛刻，特别需要弥补该合金在室温条件下大塑性变形方面的不足。利用现有的Al-Zn-Mg-Cu系合金及变形工艺(如冷顶锻)生产变形量较大的产品时，零件易发生裂纹甚至开裂，降低了产品成品率。因此，在室温条件下实现大变形量的冷顶锻等塑性变形是铝合金的重要发展方向之一。如何能够保持Al-Zn-Mg-Cu系铝合金原有强度的情况下，有效改善该合金的塑性及成形性，对于该合金的广泛使用具有重要意义。

发明内容

针对现有铝合金存在的不足，本发明提供一种适于冷成形的铝合金及其制备方法，为了在保持铝合金强度的情况下，有效改善该合金的塑性及成形性，需要进行多种元素混合并优化热处理工艺。本发明通过向铝合金中加入Zn、Mg、Mn、Cu、Yb和Tb元素，在铝合金组织中引入ZnYb强化相、ZnTb强化相、MgZn强化相，并用Sc和Zr元素进行晶粒细化，再经后续均匀化处理，实现均匀化态合金60％以上变形量不开裂，最后对均匀化态合金进行冷塑性变形和时效处理，从而制备出适于冷成形的高性能铝合金。

本发明是通过以下技术方案实现其目的的：

本发明提供了一种适于冷成形的高性能铝合金，所述合金各组分的质量百分比为：2～6wt.％的Zn，0.2～6wt.％的Mg，0.2～3wt.％的Mn，0.2～3wt.％的Cu，0.1～2wt.％的Sc，0.1～2wt.％的Yb，0.1～1wt.％的Tb，0.2～2wt.％的Zr，余量为Al。

本发明通过在本发明的合金体系中同时添加特定的稀土元素Yb和Tb，起到了固溶强化作用和细晶强化作用，引入了ZnYb和ZnTb强化相，同时提高了铝合金的时效强化能力，再结合Sc和Zr元素的细化晶粒左右，改善了合金的塑性，进而实现均匀化态合金60％以上变形量不开裂，有利于后续的冷变形成形，大幅度提高产品成品率。

本发明还提供了一种适于冷成形的高性能铝合金的制备方法；所述制备方法包括熔炼阶段、均匀化处理阶段、冷成形阶段、时效处理阶段。

优选地，所述熔炼阶段包括以下步骤：

①烘料：分别取纯Al、Zn、Mg、Cu、Al-Mn、Al-Sc、Al-Yb、Al-Tb和Al-Zr中间

合金在160℃～240℃烘箱中预热烘干2～3h；

②熔Al：将上述预热之后的Al放进坩埚中，进行熔化；