[发明专利]一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强塑性铸造Al‑Mg‑Zn‑Cu铝合金，按照质量百分比，所述铝合金成分包括：镁：3.2 5.3％，锌：1.9 2.8％，铜：0.9 1.0％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝；所述铝合金的制备方法包括铝合金铸造过程、固溶处理、初时效、微变形、终时效。本发明通过引入初时效、微变形以及终时效工艺，不仅大幅度减少了时效处理时间，降低了生产成本，而且显著提高了铸造Al‑Mg‑Zn‑Cu合金的强度及延伸率，其中铝合金的力学性能：屈服强度≥312MPa,抗拉强度≥422Mpa,延伸率≥17.3％，本发明高强塑性铸造Al‑Mg‑Zn‑Cu铝合金的制备技术方案有效解决了铝合金强度和塑性同步提高难度大的技术瓶颈。

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金及其制备方法。

背景技术

Al-Mg合金具有比重小、强度高、韧性好等优点，广泛应用于航空航天、交通运输等领域。而且铝合金技术被列为国防科技关键技术及重点发展的基础技术。航空航天、汽车等领域的快速发展对低成本、高质量、高性能铝合金提出了极大需求。

但Al-Mg合金为非时效强化型合金，难以通过热处理获得更高的强度和塑性，严重制约了其在某些强度要求较高的服役工况下的应用。添加一定量的Zn和Cu虽然能够明显提高铝合金的屈服强度，但也会造成其延伸率下降。因此，如何通过设计合金成分，优化出适合于具有不同Mg/Zn比成分的Al-Mg-Zn-Cu合金的热处理工艺，提升合金的综合力学性能是目前亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述技术难题，本发明提供了一种高强塑性铸造Al-Mg-Zn-Cu铝合金，按照质量百分比，所述铝合金成分包括：镁：3.2％ 5.3％，锌：1.9％ 2.8％，铜：0.9％ 1.0％，不可避免的杂质含量≤0.2％，余量为铝；所述铝合金的制备方法包括如下步骤：

(1)在SF₆和CO₂混合气体保护下，将商业化的铝锭在熔炼炉中加热至700-750℃熔化后，再将温度调至650-690℃，加入预热后的纯Zn锭、纯Mg锭以及商业化的Al-50Cu中间合金，待合金完全熔化后进行吹气、搅拌和除渣处理获得合金熔液，再将温度调至680-700℃保温10-20min后将合金熔液浇铸到模具中，随后在空气中冷却获得铝合金铸锭；

(2)将步骤(1)获得的铝合金铸锭加热至450-500℃进行固溶处理20-26h后迅速水冷至室温；再进行初时效处理，在60-120℃热处理2-10h后迅速水冷至室温；再进行微变形处理，在室温条件下进行单道次轧制，压下量为1-10％；再进行终时效处理，在100-160℃热处理10-24h后迅速水冷至室温获得Al-Mg-Zn-Cu合金。

进一步地，所述SF₆和CO₂的体积比为1-5:90-99。

进一步地，步骤(2)所述初时效在80-100℃热处理4-8h后迅速水冷至室温。

进一步地，步骤(2)所述的微变形处理压下量为2-4％。

进一步地，步骤(2)所述终时效在110～130℃热处理10-18h。

本发明所述的有益效果：

1.本发明通过优化合金成分配比，即通过调控不同Mg/Zn比，进行多级时效工艺，首先通过在低温初时效过程中形成前驱体作为形核点，促进沉淀相析出；能够在提升延伸率的同时，也显著提升合金的抗拉强度；

2.优化的低温初时效过程中形成前驱体作为形核点，促进沉淀相形核析出；