[发明专利]锶锆钛铒四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金及制备方法

说明书

一种锶锆钛铒四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金及制备方法，其特征在于：它主要由铝（Al）、锌（Zn）、镁（Mg）、铜（Cu）、锶（Sr）、锆（Zr）、钛（Ti）和铒(Er)组成。该合金的制备依次包括：（1）熔铸；（2）均质化处理；（3）热挤压；（4）固溶处理；（5）时效处理（T6I4（121℃×4h（室温水冷）+65℃×120h））。本发明合金最高强度可达793.5MPa，同时断后伸长率为7.8％，拉伸断口表面出现明显的韧窝、撕裂棱等典型韧性断裂形貌特征，按国标GB/T 7998‑2005(铝合金晶间腐蚀测定方法）其晶间腐蚀最大深度为204.79μm。

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料，尤其是一种新型7000系铝合金及其制备方法，具体地说是一种Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金及其制备方法。

背景技术

高强铝合金某一重要单项性能或综合性能的跨越式提升，对不同时期先进轻量化装备的发展起到了重要的影响与支撑作用。超强铝合金的强度、塑性、耐腐蚀性之间通常存在倒置关系。当铝合金的强度在750MPa以上时这一矛盾更加突出。

新型高强高韧铝合金的研发及现有合金性能的提升，都与合金的成分设计密切相关。微合金化作为铝合金性能提升的重要手段已广泛应用于工业铝合金体系。虽然人们已经熟知稀土元素对铝合金的组织性能会有很大提升作用，但有许多问题并未解决，如：针对不同铝合金体系、不同强度级的铝合金，哪种稀土元素最为有效？对哪种性能最为有效？其最佳质量是多少？等等。

锶(Sr)是一种碱土族元素，是铝合金中的一种长效变质剂，具有净化铝合金熔体、细化粗大金属间化合物的作用。锆(Zr)和钛(Ti)是3d过渡族元素，在均质化处理过程中以弥散相(Al₃Zr、Al₃Ti)形式析出，在Ti与Zr复合微合金化时以Al₃(Zr,Ti)形式析出，比Al₃Ti、A1₃Zr，与基体Al的共格程度更高，因此具有更好的微合金化作用。铒(Er)是一种稀土系元素，不仅具有净化铝合金熔体、细化铝合金组织的作用，而且在均质化处理过程中也以弥散相形式析出，抑制再结晶。因此，Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化可以提高超高强度铝合金的性能。

到目前为止，尚未有一种具有自主知识产权的Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金的成分设计及其制备方法可供使用，这一定程度上制约了我国航空航天、武器装备等工业的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有的800MPa强度级铝合金存在的强度与塑性、耐腐蚀性很难兼顾的问题，通过合金的微合金化成分设计和制备加工技术设计，发明一种Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金及其制备方法。

本发明的技术方案之一是：

一种Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金，其特征在于：它主要由铝(Al)、锌(Zn)、镁(Mg)、铜(Cu)、锶(Sr)、锆(Zr)、钛(Ti)和铒(Er)组成，其中，锌(Zn)的质量百分比为11.5～12.0％，镁(Mg)的质量百分比为3.05～3.1％，铜(Cu)的质量百分比为1.24～1.25％，锶(Sr)的质量百分比为0.0043～0.0045％，锆(Zr)的质量百分比为0.278～0.282％，钛(Ti)的质量百分比为0.12～0.125％，铒(Er)的质量百分比为0.15％(名义)，余量为铝和少量杂质元素；各组份之和为100％。

本发明的技术方案之二是：

一种Sr,Zr,Ti,Er四元复合微合金化的790MPa超高强度高塑性耐晶间腐蚀铝合金的制备方法，其特征是它依次包括：(1)熔铸；(2)均质化处理；(3)热挤压；(4)固溶处理；(5)时效处理；