[发明专利]一种高强韧变形铝合金及其制备方法

说明书

本发明的目的是要解决现有铝合金的力学性能低的问题，而提供一种不含稀土高强韧变形铝合金及其制备方法。合金元素由Al、Zn、Mg、Ag、Zr、Sb、Be和Cr组成，Zn的质量分数为5.0％～7.0％，Mg的质量分数为2.0％～3.0％，Ag的质量分数为0.5％～1.0％，Zr的质量分数为0.2‑0.4％、Sb的质量分数为0.1‑0.2％、Be的质量分数为0.1‑0.2％和Cr的质量分数为0.1‑0.2％，余量为Al和杂质。具体制备工艺如下：原料预热、合金熔炼、均匀化处理和塑性加工；具体是一种通过低成本的稀土微合金化的方式来弱化变形铝合金板材织构，得到的变形合金板材具有弱化的非基面织构，从而改善铝合金板材的室温塑性成形能力。本发明主要用于制备不含稀土低合金超高强韧铝合金。

技术领域

本发明涉及金属材料和金属材料加工领域，具体涉及一种高强韧变形铝合金及其制备方法。

背景技术

铝及铝合金，由于其低密度、高比强度、储量丰富易回收等优异性能，被誉为“21世纪绿色环保工程材料”，在实现交通工具轻量化、器件轻薄小型化、节能减排绿色发展等方面具有巨大发展前景。多年来国内外高强度铝合金的主要设计思路都是通过添加稀土等合金元素或者通过特殊的制备工艺获得高强度的铝合金材料，已发展出多种以稀土为主要合金元素或以稀土为微量元素添加的铝合金。但由于存在材料成本高或者制备难度大等缺点，产业化推广应用进展缓慢。另外，超高强铝合金还存在塑韧性较低，严重制约重要部件高效成形和工程应用。

目前，高强韧变形铝合金主要包括：Al-Mg、Al-Zn-Mg、Al-Mg-Ag等合金系列。在变形铝合金的开发领域中，主要有以下三种方法来改善铝的加工塑性：(1)升高变形加工温度；(2)通过强变形降低铝晶粒尺寸，从而减弱变织构，以提高合金塑性；(3)添加合金元素，可以通过合金化引起铝晶格的变化，改变孪晶或者滑移系的临界剪切应力等，进而改变合金的变形方式(滑移或者孪晶模型)，减弱合金的织构，增加合金的塑性。在非平衡凝固过程中，析出大量的共晶Mg₁₇A1₁₂相，且以不规则网状分布于初晶α-Al相的晶界，该相质硬性脆，对合金的力学性能，特别是塑性造成较大的不利影响。因此，开发不含稀土低成本高强韧铝合金对于拓展铝合金的应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是要解决现有铝合金的屈服强度低的问题，而提供一种高强韧变形铝合金及其制备方法。

一种高强韧变形铝合金及其制备方法，合金元素由Al、Zn、Mg、Ag、Zr、Sb、Be和Cr组成，Zn的质量分数为5.0％～7.0％，Mg的质量分数为2.0％～3.0％，Ag的质量分数为0.5％～1.0％，Zr的质量分数为0.2-0.4％、Sb的质量分数为0.1-0.2％、Be的质量分数为0.1-0.2％和Cr的质量分数为0.1-0.2％，余量为Al和杂质。

上述一种高强韧变形铝合金及其制备方法，，具体是按以下步骤完成的：

(1)原料预热：首先将纯铝、纯镁、纯锑和Al-Zn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Be中间合金、Al-Ag中间合金、Al-Cr中间合金进行预热250℃；

(2)合金熔炼：熔炼炉采用电阻炉或中频电磁感应炉，首先加入纯铝，升温将纯铝完全融化，然后加入纯镁、纯锑和Al-Zn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Be中间合金、Al-Ag中间合金、Al-Cr中间合金，待所有原料熔化后对熔体进行搅拌，待熔炼完成后，熔体降温至一定温度后静置处理，然后，倒入冷却结晶器中，使用铸造机以一定速度进行直冷式半连续铸造，得到合金铸锭；

(3)双级均匀化处理：采用通有流动氩气保护气氛的大型箱式热处理炉对合金铸锭进行均匀化热处理，得到铸态合金坯料；

(4)塑性加工：对得到的铸态合金坯料进行塑性加工，得到挤压棒材。

(5)时效处理：挤压棒材进行时效处理，即可得到一种高强度变形铝合金。