一種超高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金及其制造方法，以Al-Zn-Mg-Cu-Zr系合金為基礎(chǔ)，通過(guò)加入微量特殊強(qiáng)化稀土元素Sm、Nd、Y，再通過(guò)電磁鑄造提高合金固溶度，均化組織，減少偏析，并優(yōu)化主要合金元素的比例，在合金強(qiáng)度方面取得突破。本發(fā)明的鋁合金具有超高的強(qiáng)度，較好的塑性，良好的耐腐蝕性能；另外，作為其原料之一的高豐度的Sm、Y等稀土元素在市場(chǎng)大量過(guò)剩積壓，價(jià)格低廉，不僅能顯著降低該合金成本，還能緩解稀土元素應(yīng)用不均衡的問(wèn)題。采用本發(fā)明合金制得的材料通過(guò)T77處理后，強(qiáng)度大于700MPa，顯著超過(guò)對(duì)比7055合金，并且材料的綜合性能明顯高于目前最高的Al-Zn-Cu-Mg系列鋁合金。
【專利說(shuō)明】一種超高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁合金【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種超高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Al-Zn-Mg-Cu-Zr系鋁合金屬于超高強(qiáng)變形鋁合金，具有高的比強(qiáng)度和比剛度、較好的耐腐蝕性和熱加工性能等優(yōu)點(diǎn)，是運(yùn)載火箭、宇宙飛船和空間站等航天器的主體結(jié)構(gòu)材料，也是導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)等武器系統(tǒng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料之一，因此廣泛應(yīng)用于航空航天及軍事工業(yè)。隨著超高強(qiáng)變形鋁合金研究的不斷深入以及對(duì)性能要求的不斷提升，強(qiáng)度的要求越來(lái)越高。
[0003]長(zhǎng)久以來(lái)稀土元素只是在鑄造鋁合金中起到變質(zhì)作用，利用稀土元素與熔體中氧、氫、氮、硫、鐵等雜質(zhì)元素有較強(qiáng)的結(jié)合作用，以及利用稀土進(jìn)行熔體凈化等。本領(lǐng)域先前公開(kāi)的研究成果中，有在超高強(qiáng)7055合金加入鈧的技術(shù)方案，該方案雖在提升強(qiáng)度方面具有較明顯效果，但其原料鈧的價(jià)格較昂貴，不適合大規(guī)模工業(yè)推廣應(yīng)用。目前，在高豐度稀土元素中，釤、釹、釔應(yīng)用范圍較少，在市場(chǎng)造成大量過(guò)剩積壓，價(jià)格相對(duì)其他稀土元素低廉，如能將釤、釹、釔等稀土元素應(yīng)用與鋁合金，不僅對(duì)提高鋁合金基體強(qiáng)度、塑性、耐蝕性及斷裂韌性，有明顯的效果，還能緩解稀土市場(chǎng)釤、釹、釔應(yīng)用較少導(dǎo)致的稀土元素應(yīng)用不均衡的問(wèn)題。
[0004]此外，目前 此類鋁合金鑄錠的制備工藝多采用普通連鑄技術(shù)(Direct chillcasting, DCC)，導(dǎo)致合金元素在晶內(nèi)固溶不充分，以共晶化合物形式存在于晶界或偏聚形成粗大第二相，在隨后形變熱處理過(guò)程中，僅有少部分發(fā)生回溶，大部分仍殘存在晶界，呈鏈狀分布，嚴(yán)重影響合金的韌性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種高強(qiáng)、高韌、耐蝕的Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金及其制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，該合金可達(dá)到良好的綜合性能，且價(jià)格低廉。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提供一種高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金，該鋁合金成分除鋁外，主要含有以下重量百分比的成分:鋅7.6-8.4%，銅2.0-2.6 %，鎂1.8-2.3 %，鋯小于0.15%，硅小于0.1%，鐵小于0.15%，錳小于0.05%，所述鋁合金采用電磁鑄造。
[0007]以上方案的優(yōu)選實(shí)施方式中，上述鋁合金還含有釤、釹、釔中任意一種或者兩種；所述的釤、釹、釔每種元素的質(zhì)量百分比均為0.05-0.3%，且稀土總含量不高于0.5%。
[0008]本發(fā)明還提供一種高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金，該鋁合金成分除鋁外，主要含有以下重量百分比的成分:鋅7.6-8.4%，銅2.0-2.6 %，鎂1.8-2.3 %，鋯小于0.15%,娃小于0.1 %,鐵小于0.15%,猛小于0.05%,衫、釹、I乙中任意一種或者兩種，所述的釤、釹、釔每種元素的質(zhì)量百分比均為0.05-0.3%，且稀土總含量不高于0.5%，所述鋁合金采用電磁鑄造。
[0009]本發(fā)明提供一種上述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，除常規(guī)步驟外，具有特殊要求的步驟包括:其熔煉工藝參數(shù)為:A1熔煉過(guò)程中，坩堝采用高純石墨坩堝，采用熔劑精煉覆蓋保護(hù)氣體和730-750 1:氬氣除氣精煉，并采用電磁鑄造。
[0010]在制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述電磁鑄造優(yōu)選工藝參數(shù)為:電源功率50-500kW，澆注溫度720 V ±10 °C，冷卻水流量1.6-5 m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1_3 mm/s。
[0011]上述制備方法的優(yōu)選實(shí)施方式還包括，在熔煉、澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量，通常為不高于0.05%。
[0012]以下列出了四種可制造本發(fā)明的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金的具體工藝，但本發(fā)明的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金的制備方法不限于下述的四種舉例說(shuō)明:
制造方法A如下:
(1)選擇在本發(fā)明所指范圍的合金成分，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al_50%Cu、Al_10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740 _760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 °C氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣；
(2 )采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50 _500kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6-5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s ;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量；
(3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾，在420°C保溫2小時(shí)后進(jìn)行軋制，軋制每道次壓下量為不超過(guò)10%，進(jìn)行2-3道次中間退火，退火時(shí)間為20min，熱軋到最后板材顯著伸長(zhǎng)，剪斷后進(jìn)行退火；最后階段的軋制每道次軋下量小于1_，軋制到3mm厚時(shí)終止軋制；
(4)軋制完成后進(jìn)行固溶時(shí)效，固溶時(shí)效采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
[0013]制造方法B如下:
(I)選擇在本發(fā)明所指范圍的合金成分，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al_50%Cu、Al_10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740 _760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 °C氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣；
(2)采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6-5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s ;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量；
(3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾后進(jìn)行擠壓，擠壓溫度控制在400 - 460°C，擠壓比λ≥20，擠壓速度為l-3mm/S;
(4)擠壓后進(jìn)行固溶時(shí)效處理，采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
[0014]制造方法C如下:
(I)選擇在本發(fā)明所指范圍的合金成分，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al_50%Cu、Al_10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740 _760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 °C氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣；
(2 )采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50 _500kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6-5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s ;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量；
(3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾，在420°C保溫2小時(shí)后進(jìn)行軋制，軋制每道次壓下量為不超過(guò)10%，進(jìn)行2-3道次中間退火，退火時(shí)間為20min，熱軋到最后板材顯著伸長(zhǎng)，剪斷后進(jìn)行退火；最后階段的軋制每道次軋下量小于1mm，軋制到3mm厚時(shí)終止軋制；
(4)進(jìn)行固溶-預(yù)處理-時(shí)效，固溶采用480°C固溶2小時(shí)，預(yù)處理采用冷軋變形，冷軋一道次通過(guò)，變形量約8%，20°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
[0015]制造方法D如下:
(I)選擇在本 發(fā)明所指范圍的合金成分，選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al_50%Cu、Al_10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740 - 760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 °C氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣；
(2 )采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500kW，澆注溫度720 V ±10 °C,冷卻水流量1.6-5m3/h,穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s ;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量；
(3)冷卻后脫模，鑄錠直接采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
[0016]由于微觀組織具有強(qiáng)烈的“遺傳性”，是決定材料最終力學(xué)性能和物理性能的重要因素。因此，選用電磁鑄造技術(shù)來(lái)提高鑄態(tài)組織中合金元素的晶內(nèi)固溶度，降低晶界處共晶化合物的數(shù)量和尺寸，有利于材料加工后綜合性能的提升。本發(fā)明采用電磁鑄造的方法提高合金固溶度，均化組織，減少偏析。通過(guò)先進(jìn)的電磁鑄造技術(shù)來(lái)提高鑄態(tài)組織中合金元素的晶內(nèi)固溶度，降低晶界處共晶化合物的數(shù)量和尺寸，有利于材料加工后綜合性能的提升。
[0017]同時(shí)，本發(fā)明鋁合金材料強(qiáng)化采用第二相強(qiáng)化和固溶強(qiáng)化，本發(fā)明以Al-Zn-Cu-Mg-Zr系合金，其中鋯元素被默認(rèn)為合金組織本身應(yīng)含有的必要元素，鋯在合金既能起到固溶強(qiáng)化，又能起到第二相強(qiáng)化，形成Al3Zr可以起到釘扎作用，結(jié)合稀土可細(xì)化鋁合金基體；本發(fā)明鋁合金中加入釤、釔、釹稀土元素，釤、釹、釔比其它稀土元素在鋁合金中的溶解度大，不僅可以起到彌散強(qiáng)化作用還可以起到很好的固溶強(qiáng)化作用，而其他稀土元素只能起到細(xì)晶強(qiáng)化作用；本發(fā)明鋁合金中加入的釤、釔、釹稀土元素主要起固溶強(qiáng)化作用，釤、釔、釹在鋁合金中固溶度較其他稀土固溶度要大，因此加入釤、釔、釹可以起到固溶強(qiáng)化，另外稀土元素在鑄造鋁合金中起到變質(zhì)作用，此外，釤、釔、釹等與熔體中氧、氫、氮、硫、鐵等雜質(zhì)元素有較強(qiáng)的結(jié)合作用，也起到了熔體凈化效果；而且，本合金加入釹既能起第二相強(qiáng)化作用，還可以起到固溶強(qiáng)化作用，釹加入鋁合金，可以增加錯(cuò)配度，此外釹還有很好的變質(zhì)效果，這些對(duì)于合金的綜合性能都有利。同時(shí)，稀土元素在鋁合金中固溶度較低，添加過(guò)量對(duì)合金綜合性能不利。因此，合金中稀土元素總含量控制在0.5%以內(nèi)。
[0018]本發(fā)明鋁合金可采用壓力加工(軋制、擠壓、鍛壓)，也可直接熱處理獲得其所要材料或部件。
[0019]選擇在本發(fā)明所指范圍的合金成分，隨成分配比和加工處理方法的不同，所得材料(或部件)的性能會(huì)有差異，但材料總體特征是:
(1)具有高的強(qiáng)度，其維氏硬度值比對(duì)比合金7055合金至少都提高15%，不經(jīng)過(guò)壓力加工，直接熱處理(如制造方法D)后抗拉強(qiáng)度也能到600Mpa，延伸率達(dá)到8% ；
(2)壓力加工(如制造方法A、制造方法B和制造方法C)后室溫下拉伸強(qiáng)度達(dá)到670MPa以上，最高抗拉強(qiáng)度可以達(dá)到710Mpa，屈服強(qiáng)度達(dá)到660MPa以上，延伸率超過(guò)10% ；
(3)壓力加工后具有高的耐蝕強(qiáng)度，其耐蝕抗拉強(qiáng)度達(dá)到660MPa，屈服強(qiáng)度達(dá)到650MPa，延伸率 10%。
[0020]綜上，本發(fā)明以Al-Zn-Mg-Cu-Zr系合金為基礎(chǔ)(該鋁合金成分除鋁外，主要含有以下重量百分比的成分:鋅7.6-8.4%，銅2.0-2.6%，鎂1.8-2.3%，鋯小于0.15%，硅小于0.1%，鐵小于0.15%，錳小于0.05% )，通過(guò)加入微量特殊強(qiáng)化稀土元素Sm、Y、Nd等，并通過(guò)電磁鑄造工藝，提高合金固溶度，均化組織，減少偏析，并優(yōu)化主要合金元素的比例。本發(fā)明的關(guān)鍵在于通過(guò)加入特殊強(qiáng)化稀土元素Sm、Y、Nd等，并通過(guò)電磁鑄造實(shí)現(xiàn)均勻化，并優(yōu)選主要合金元素的比例，顯著改變合金性能，在合金強(qiáng)度方面取得突破。本發(fā)明中的新型鋁合金具有超高的強(qiáng)度，較好的塑性，良好的耐腐蝕性能，力學(xué)性能顯著超過(guò)現(xiàn)有力學(xué)性能最好的7055合金，另外，高豐度的Sm、Y等稀土元素在市場(chǎng)大量過(guò)剩積壓，價(jià)格低廉，不僅能顯著降低該合金成本，還能 緩解稀土元素應(yīng)用不均衡的問(wèn)題。采用本發(fā)明合金制得的材料通過(guò)T77處理后，強(qiáng)度大于700Mpa，顯著超過(guò)對(duì)比合金7055合金(650MPa)，材料的室溫延伸率不低于10%，維氏硬度值不低于200HV，綜合性能明顯高于國(guó)際通用最高的Al-Zn-Cu-Mg系列招合金。
[0021]當(dāng)然，實(shí)施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時(shí)達(dá)到以上所述的所有優(yōu)點(diǎn)。【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)該理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。在實(shí)際應(yīng)用中技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明做出的改進(jìn)和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0023]以下列出了一些實(shí)施例，以舉例說(shuō)明本發(fā)明及其有益效果。
[0024]以下實(shí)施例的鋁合金的制造方法分別采用以上提到的制造方法A、制造方法B、制造方法C、制造方法D。
[0025]以下各實(shí)施例中雜質(zhì)Si質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.1%,Fe小于0.15%,合金元素Mn小于
0.05%, Ti小于0.06%，不加或加入稀土元素釤、釹、釔中任意一種或者兩種；所述的釤、釹、乾每種元素的質(zhì)量百分比均為0.05-0.3%,且稀土元素總量不超過(guò)0.5%,招為余量。
[0026]對(duì)以下實(shí)施例進(jìn)行性能測(cè)試的方法如下:
硬度測(cè)試采用小負(fù)荷維氏硬度計(jì)(HV-10B)，加載重量5Kg，保載時(shí)間15s。
[0027]室溫拉伸實(shí)驗(yàn)按照國(guó)標(biāo)GB/T228-2002制成標(biāo)準(zhǔn)拉伸試樣，在拉伸速度為0.5mm/min，英斯特朗30KN拉力試驗(yàn)機(jī)上拉伸，測(cè)量長(zhǎng)度為50mm，測(cè)得抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及延伸率拉伸。
[0028]腐蝕拉伸試驗(yàn):腐蝕溶液為3.5%NaCl溶液，腐蝕溫度為室溫25 V，腐蝕拉伸速率為 10 5mm/s0 [0029]實(shí)施例1-20的合金元素重量百分含量、制備方法、室溫拉伸性能和T77處理后硬度請(qǐng)參見(jiàn)下表1。
[0030]表1
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金，其特征在于，除鋁外，主要含有以下重量百分比的成分:鋅7.6-8.4%，銅2.0-2.6%，鎂1.8-2.3%，鋯小于0.15%，硅小于0.1%，鐵小于0.15%，錳小于0.05%，所述鋁合金采用電磁鑄造。
2.如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金，其特征在于，還含有釤、釹、釔中任意一種或者兩種；所述的釤、釹、釔每種元素的質(zhì)量百分比均為0.05-0.3%,且稀土總含量不高于0.5%。
3.一種高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金，其特征在于，除鋁外，主要含有以下重量百分比的成分:鋅7.6-8.4%，銅2.0-2.6%，鎂1.8-2.3%，鋯小于0.15%，硅小于0.1%，鐵小于0.15%，錳小于0.05%，釤、釹、釔中任意一種或者兩種，所述的釤、釹、釔每種元素的質(zhì)量百分比均為0.05-0.3%，且稀土總含量不高于0.5%，所述鋁合金采用電磁鑄造。
4.一種權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，其熔煉工藝參數(shù)為:A1熔煉過(guò)程中，坩堝采用高純石墨坩堝，采用熔劑精煉覆蓋保護(hù)氣體和730-750 1:氬氣精煉，并采用電磁鑄造。
5.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，所述電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kw，澆注溫度720 °C±10 °C，冷卻水流量1.6-2.5 m3/h,穩(wěn)定拉還速度1_3 mm/s。
6.如權(quán)利要求4或5所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，在熔煉、澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量。
7.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟:` (1)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al-50%Cu、Al-10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740-760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 1:氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣； (2)采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6_2.5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量； (3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾，在420°C保溫2小時(shí)后進(jìn)行軋制，軋制每道次壓下量為不超過(guò)10%，進(jìn)行2-3道次中間退火，退火時(shí)間為20min，熱軋到最后板材顯著伸長(zhǎng)，剪斷后進(jìn)行退火；最后階段的軋制每道次軋下量小于1_，軋制到3mm厚時(shí)終止軋制； (4)軋制完成后進(jìn)行固溶時(shí)效，固溶時(shí)效采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
8.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (I)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al-50%Cu、Al-10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740-760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 °C氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣； (2 )采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6_2.5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量； (3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾后進(jìn)行擠壓，擠壓溫度控制在400-460°C，擠壓比λ≥20，擠壓速度為l-3mm/S ; (4)擠壓后進(jìn)行固溶時(shí)效處理，采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
9.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al-50%Cu、Al-10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740-760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 1:氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣； (2)采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kW，澆注溫度720 °C ±10 °C，冷卻水流量1.6_2.5m3/h，穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量； (3)冷卻后脫模，鑄錠在480°C經(jīng)24小時(shí)均勻化后，切去頭尾，在420°C保溫2小時(shí)后進(jìn)行軋制，軋制每道次壓下量為不超過(guò)10%，進(jìn)行2-3道次中間退火，退火時(shí)間為20min，熱軋到最后板材顯著伸長(zhǎng)，剪斷后進(jìn)行退火；最后階段的軋制每道次軋下量小于1_，軋制到3_厚時(shí)終止軋制； (4)進(jìn)行固溶-預(yù)處理-時(shí)效，固溶采用480°C固溶2小時(shí)，預(yù)處理采用冷軋變形，冷軋一道次通過(guò)，變形量約8%，20°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
10.如權(quán)利要求4所述的高強(qiáng)、高韌、耐蝕Al-Zn-Cu-Mg-Zr系列鋁合金的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)選擇質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.99%的高純Al、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Zn、質(zhì)量分?jǐn)?shù)99.9%的Mg以及Al-50%Cu、Al-10%Zr中間合金為原料，在熔化爐中熔煉，熔煉過(guò)程中，采用感應(yīng)電爐，坩堝采用高純石墨坩堝，熔鑄溫度為740-760°C，采用熔劑覆蓋保護(hù)氣體和730-750 1:氬氣除氣精煉，加入除渣劑，扒渣； (2)采用電磁鑄造，上述得到的合金熔體澆入電磁鑄造模具中；其中，電磁鑄造工藝參數(shù)為:電源功率50-500 kff,澆注溫度720 V ±10 °C,冷卻水流量1.6-2.5m3/h,穩(wěn)定拉坯速度1-3 mm/s;在步驟(1)的熔煉和步驟(2)的澆注成型過(guò)程中，嚴(yán)格控制雜質(zhì)元素含量； (3)冷卻后脫模，鑄錠直接采用480°C固溶2小時(shí)，120°C時(shí)效24小時(shí)，然后175°C時(shí)效I小時(shí)，再120°C時(shí)效24小時(shí)，得到所述的高強(qiáng)高韌耐蝕鋁合金。
【文檔編號(hào)】C22F1/053GK103667825SQ201310740923
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月30日
【發(fā)明者】陳仁宗, 黃元偉, 唐定驤, 史永剛, 衛(wèi)中領(lǐng), 丁冬雁, 高勇進(jìn), 唐勁松 申請(qǐng)人:上海華峰新材料研發(fā)科技有限公司, 華峰日輕鋁業(yè)股份有限公司, 上海華峰材料科技研究院（有限合伙）