[发明专利]一种高强度变形铝合金及其制备方法

说明书

本发明提供一种高强度变形铝合金及其制备方法，主要涉及合金技术领域。一种高强度变形铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5‑1.0％；Si0.3‑0.8％；Gd0.5‑1.0％；Zr0.3‑0.5％；余量为Al和不可避免的杂质。其制备步骤如下：按照配比称取工业纯Al、工业纯Mg、Al‑Gd中间合金、Al‑Si中间合金和Al‑Zr中间合金，并熔化以上原料；将熔融状态合金液浇铸成锭；将得到的铝合金锭进行冷轧制变形；将得到的铝合金进行时效处理，即得到T6态变形铝合金；将得到的铝合金进行热轧。本发明的有益效果在于：本发明极大的提高了铝合金的强度与延展性能，使之满足制备航空航天、汽车等领域的需求。

技术领域

本发明主要涉及合金技术领域，具体是一种高强度变形铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金作为现阶段工程应用中轻质的金属结构材料，具有低密度、高比强度和比刚度，在航空航天、高速轻轨列车以及3C产品等高端领域内都具有很大的应用优势。稀土铝合金的Al-Mg-Si-RE合金系经历了从Al-Mg-Si-Sc系、Al-Mg-Si-Th系、Al-Mg-Si-Y系过渡到目前的Al-Mg-Si-Gd合金系的发展历程，先后开发了多种以RE为主要添加元素的新型铝合金。就目前铝合金行业的现状来说，对于Y元素在铝合金中的应用日益成熟，而对于Gd，Tb，Dy等元素的研究还不是很成熟。在共晶点温度，Gd在Al中的极限固溶度是4.53at.％，且该数值随温度的降低呈指数级下降，这意味着Al-Mg-Si-Gd合金是典型可以通过热处理进行析出强化的铝合金。但是我们在进行含Gd铝合金的研究中，发现单纯的Gd元素铝合金在强度和塑性方面还存在一定的不足，还无法满足航空航天等领域对新型轻质高强度高延展性材料的应用需要。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供了一种高强度变形铝合金及其制备方法，它通过加入重稀土Gd、微合金强化元素Mg和Si、晶粒细化元素Zr，优化熔铸、挤压及热处理工艺，制备高性能变形铝合金材料并实现性能稳定化生产，极大的提高了其强度与延展性能，使之满足制备航空航天、汽车等领域的需求。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种高强度变形铝合金，由以下重量百分比的组分组成：Mg0.5-1.0％；Si0.3-0.8％；Gd0.5-1.0％；Zr0.3-0.5％；余量为Al和不可避免的杂质。

一种高强度变形铝合金的制备方法，包括如下步骤：

S1：按照如权利要求1所述的配比称取工业纯Al、工业纯Mg、Al-Gd中间合金、Al-Si中间合金和Al-Zr中间合金；

S2：将反应釜加热并依次加入工业纯Al、工业纯Mg、Al-Gd中间合金、Al-Si中间合金和Al-Zr中间合金至完全熔化，并进行精炼处理；

S3：将S2步骤的熔融状态合金液浇铸成锭；

S4：将S3步骤得到的铝合金锭进行冷轧制变形；

S5：将S4步骤得到的铝合金进行时效处理，即得到T6态变形铝合金；

S6：将S5步骤得到的铝合金进行热轧。

优选的，所述Al-Gd中间合金采用Al-20Gd中间合金，所述Al-Si中间合金采用Al-20Si中间合金，所述Al-Zr中间合金采用Al-20Zr中间合金。

优选的，所述S2步骤中，首先将反应釜加热至700℃并加入纯Al，至纯Al完全熔化后加入工业纯Mg至完全熔化，将温度继续升高达到720℃时，将Al-Gd中间合金和Al-Si中间合金加入到熔体中至完全熔化，继续将反应釜温度升至780℃后加入Al-Zr中间合金至完全熔化。

优选的，所述S3步骤中，将模具预热至300-350℃，将合金液温度控制在710-750℃进行浇铸，并在空气中冷却至常温。