[发明专利]一种高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料，其化学成分包括：Si，Fe，Cu，Mn，Mg，Cr，Zn，Zr，RE，Ti，余量为Al；制备方法包括以下步骤：将配好的高强度高韧性铝合金原材料加热熔化，经过净化处理后，将熔体浇铸成铸锭用于后续加工。本发明为Al‑Zn‑Mg‑Cu系合金，通过优化合金成分设计，以实现合金强度及韧性的最大化，生产铸锭各位置成分均匀，内应力较小，无需进行去应力退火，添加过渡族元素Zr及镧系元素(La、Ce)，有助于细化显微晶粒组织，提高合金的强度及韧性。

技术领域

本发明涉及金属材料开发技术领域，具体涉及一种高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料及其制备方法。

背景技术

眼镜镜架是眼镜的重要组成部分，主要起到支撑眼镜片的作用，镜架材质主要为：金属、塑料或树脂、天然材料等。金属材料具有较高的抗断裂强度，同时兼具足够的塑性、韧性、良好的弹性及耐腐蚀性，具有极长的使用寿命。

目前用于眼镜架的金属材料主要为铜合金、镍合金及钛合金。他们的特点如下：①铜合金镜架较沉重，弹性较差、易脱镀，易氧化后生成绿色的氧化铜，影响美观；②镍合金冷拉伸性能好，质地轻，耐腐蚀，镀层劳，但由于镍离子容易造成皮肤过敏，限制了其使用范围；③钛合金质量较轻、化学稳定性好、耐腐蚀，不会引起皮肤过敏，但材料硬度仍比较大，质地显得脆，容易在冷拉伸或镜架调整时断裂。近年来，铝及铝合金在合金轻量化的应用得到了广泛关注，相较于传统眼镜镜架用金属材料，铝合金具有镀层劳、密度小、耐蚀性好、比强度高、易加工、可回收再利用、可热处理强化等特点，在自然环境中来源广泛，经济使用价值高。相较于传统眼镜镜架用合金，现有牌号铝合金具有屈服强度较低，抵抗变形能力差的特点，因而限制了铝合金在眼镜镜架中的使用。本发明通过铝合金成分优化设计，开发一种高强度、高韧性眼镜镜架用铝合金材料十分必要。

发明内容

本发明的目的在于相较于传统眼镜镜架用合金，现有牌号铝合金具有屈服强度较低，抵抗变形能力差的特点，因而限制了铝合金在眼镜镜架中的使用。针对现有铝合金存在的问题，本发明设计了一种具有强度高、韧性高的特点，适用于眼镜镜架的制作的高强度高韧性的铝合金材料。该材料为Al-Zn-Mg-Cu系合金，通过优化合金成分设计，以实现合金强度及韧性的最大化。其次，添加过渡族元素Zr及镧系元素(La、Ce)，有助于细化显微晶粒组织，提高合金的强度及韧性。

本发明的另一目的在于提供一种简单有效，所生产铸锭各位置成分均匀，内应力较小，无需进行去应力退火的高强度高韧性铝合金的制备方法。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料，其化学成分质量百分计数包括：Si的含量为0.25-0.30％，Fe的含量为0.22-0.27％，Cu的含量为1.5-2.1％，Mn的含量为0.25-0.40％，Mg的含量为2.2-3.2％，Cr的含量为0.10-0.20％，Zn的含量为4.7-5.6％，Zr的含量为0.07-0.15％，RE的含量为0.07-0.15％，Ti的含量为0.27-0.35％，余量为Al。

进一步地，上述高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料中，所述RE为混合稀土，由La、Ce混合组成。

进一步地，上述高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料中，所述Cu的含量为1.8-2.1％。

进一步地，上述高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料中，所述Mg的含量为2.7-3.2％。

进一步地，上述高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料中，所述Zn的含量为5.1-5.6％。

进一步地，上述高强度高韧性眼镜镜架用铝合金材料中，铝合金材料还包括其他杂质元素，所述其他杂质元素总量≤0.15％。