[发明专利]一种特高强铝合金及其制备方法和应用

说明书

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种特高强铝合金及其制备方法和应用。本发明通过对合金组分进行调整，并采用微合金化、形变热处理等多重加工手段制备了一种800MPa级特高强铝合金，所述特高强铝合金由以下质量百分比的组分组成：锌：8.0~11.0%，铜：2.5~3.0%，镁：1.2~2.5%，银：0.1~0.5%，锆：0.05~0.3%，钇：0.05~0.3%，其余为铝和不可避免的杂质元素；其中，锌与镁的质量比控制为4.2~6.5，铜与镁的质量比控制为1.0~2.5。所述特高强铝合金具有较高强度的同时，还具有良好的综合力学性能，抗拉强度最高达到805MPa，同时规定塑性延伸强度达到751MPa，断后伸长率任有12%，满足航天器及大飞机等领域轻量化需求，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体涉及一种特高强铝合金及其制备方法和应用。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金具有低密度、高比强度、韧性良好和抗腐蚀性等特点，广泛应用于航空航天、兵器工业等领域。其中飞机制造所使用的铝合金中，90％以上是超高强铝合金。

近年来，随着飞机设计在飞行性能、使用寿命、安全可靠性、结构重量控制等方面的要求不断提高，对具有高合金化、高综合力学性能的800MPa级超高强铝合金材料的需求不断增加。

Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金中主要强化相是Mg₂Zn相，但是，随着合金化程度的增加，现有技术中的Al-Zn-Mg-Cu超高强度铝合金材料存在塑韧性差、性能不稳定、综合力学性能不足等问题，例如，授权公告号为CN 101698914 B的中国专利共了一种超高强铝合金及其制备方法，采用较高的Zn含量，制备出了800MPa级超高强铝合金，但是合金中还添加了Cr和V元素，对合金塑性性能不利。又如，授权公告号为CN 106399776B的中国专利公开了一种800MPa级超高强铝合金及其制备方法，采用较高的Mg含量，其中锌与镁的质量比控制为3～5，相同工艺过程中抗拉强度指标相差在100MPa以上，合金性能不稳定，综合力学性能较差。

所以，针对现有技术中存在的技术问题，急需开发一种新型特高强铝合金，以期能够改善超高强度铝合金材料塑韧性、强度等综合力学性能。

发明内容

基于现有超高强铝合金的缺陷和不足，本发明通过对合金组分进行调整，并采用微合金化、形变热处理等多重加工手段制备了一种800MPa级特高强铝合金，实现提高合金材料强度的同时，实现了强度和塑性的良好匹配，综合力学性能优异，具有广阔的应用前景。

本发明还提供了上述特高强铝合金的制备方法。

基于上述目的，本发明采取如下技术方案：

一种特高强铝合金，由以下质量百分比的组分组成：锌(Zn)：8.0～11.0％，铜(Cu)：2.5～3.0％，镁(Mg)：1.2～2.5％，银(Ag)：0.1～0.5％，锆(Zr)：0.05～0.3％，钇：0.05～0.3％，其余为铝(Al)和不可避免的杂质元素；其中，锌与镁的质量比控制为(4.2～6.5)：1，铜与镁的质量比控制为(1.0～2.5)：1。

所述特高强铝合金的制备方法，包括如下步骤：

(1)按照合金中各组分的质量百分比进行配料；将所配原料于750～820℃氩气气氛下熔炼，得到金属液；

(2)将步骤(1)所得金属液于730～760℃的氩气气氛下精炼10～30min，再于710～730℃静置10-30min，得到浇铸液，将浇铸液浇铸成型，得到铸锭；将所得到铸锭于氩气气氛下进行均匀化退火处理，得到经均匀化处理的铸锭；

(3)将步骤(2)所得经均匀化处理的铸锭去除表面氧化层后，作为坯料挤压成形，得到棒材，挤压成形时，挤压温度为400～455℃，挤压速度为10～15m/min；