[发明专利]一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金及其制备方法

说明书

一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金及其制备方法，它涉及一种铝合金及其制备方法。本发明要解决现有2xxx系铝合金中析出相不能同时增加强度及提高韧性的问题。基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金由Cu、Mg、Zn、Zr、Ti和余量Al组成；方法：一、制备铸锭；二、均匀化；三、轧制、固溶及时效。本发明用于基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金及其制备。

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制备方法。

背景技术

2xxx系的Al-Cu-Mg合金属于高强铝合金，在航空航天、汽车、国防等领域均有大量应用，传统的Al-Cu-Mg合金中主要的强化相是S相与θ相，S相与θ相不耐高温，易粗化，导致合金在高温条件下服役时，常因为内部析出相粗化而发生失效，而且合金中现有的S相及θ相并不能同时满足提高强度与增加韧性这两个要求，因此随着各领域对铝合金构件的综合性能要求提高，就需要继续对Al-Cu-Mg合金进行研究和开发。

发明内容

本发明要解决现有2xxx系铝合金中析出相不能同时增加强度及提高韧性的问题，进而提供一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金及其制备方法。

一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金，基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金按质量百分数由4％～6％的Cu、0.7％～1.2％的Mg、0.3％～0.8％的Zn、0.1％～0.2％的Zr、0.02％～0.05％的Ti和余量Al组成。

一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金的制备方法，它是按以下步骤进行：

一、按质量百分数为4％～6％的Cu、0.7％～1.2％的Mg、0.3％～0.8％的Zn、0.1％～0.2％的Zr、0.02％～0.05％的Ti和余量为Al称取高精纯铝锭、纯镁锭、AlCu40合金、AlZn20合金、AlZr10合金及铝钛硼细化剂，然后称取2#覆盖剂并铸造，得到铸锭；

二、在金属温度为380℃～420℃的条件下，将铸锭均匀化处理6h～8h，然后在金属温度为500℃～520℃，均匀化处理19h～21h，出炉空冷至室温，最后铣面，得到均匀化铸锭；

三、将均匀化铸锭进行轧制、固溶及时效，得到基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金。

本发明的有益效果是：

一、本发明提供了一种基于2xxx系铝合金的复合多元微合金化技术，制得的铝合金与普通2xxx系铝合金相比，增加了Zn元素及Zr元素的含量，通过处理，使基体中析出大量弥散的纳米级金属间化合物析出相，这些纳米级的析出相可以有效钉扎晶界，从而起到细化晶粒、抑制再结晶的作用，大幅提高铝合金的强度，而晶粒细化不仅产生了强化作用，还提高了合金的韧性，从而得到强度与韧性匹配良好的铝合金材料。

二、本发明采用两步均匀化处理，第一步低温均匀化，避免了合金中低熔点相在较高温度下过快熔解而发生过烧，而且低温均火增加了晶界附近Zr浓度较低区域的形核驱动力，促进该区域Al₃Zr相的析出，从而提高合金的性能；第二步高温均火，使合金中各元素均匀扩散，消除合金中的偏析等缺陷。

三、本发明在合金中添加了Zr、Zn等微量元素，Zr元素加入合金中，会在均匀化处理过程中形成细小弥散的Al₃Zr相，进而在热轧过程中抑制再结晶的发生，使合金内部保留较小的晶粒组织，大大增加了合金的断裂韧性及强度；而Zn元素的加入增加了合金基体的晶格畸变，可以有效促进强化相的析出，稀土元素，主要起到净化合金杂质，以及细化晶粒的作用。

四、本发明制备的一种基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金的抗拉强度为510MPa～519MPa，屈服强度为410MPa～420MPa，延伸率为13.4％～14.6％。

附图说明

图1为实施例一制备的基于2xxx系铝合金的复相强化铝合金的拉伸曲线图片；