一種Al-Zn系鋁合金鑄錠及其鑄造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于合金領(lǐng)域，尤其涉及一種Al-Zn系鋁合金鑄錠及其鑄造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今世界科學(xué)發(fā)展的三大方向：信息、材料、能源，已經(jīng)成為衡量一個國家科技實 力的標(biāo)準(zhǔn)之一。而其中的材料科學(xué)，更是成為引領(lǐng)各個學(xué)科發(fā)展的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)經(jīng)典材料 性能的改進(jìn)與發(fā)展和復(fù)合新材料的研制已經(jīng)成為兩個主要的研宄方向。進(jìn)入21世紀(jì)以后， 材料科學(xué)正朝著高強(qiáng)度、高韌性、高耐熱性等的優(yōu)良綜合性能的方向發(fā)展，發(fā)展速度十分迅 猛。作為現(xiàn)代工業(yè)的重要材料之一的鋁及其合金，歷來是人們關(guān)注的重點。由于鋁合金具 有強(qiáng)度高、密度小、耐腐蝕、易加工、資源豐富等其他金屬材料無法比擬的綜合優(yōu)點，使其在 關(guān)系到民計民生的各個行業(yè)，如航空航天、交通運(yùn)輸、電力電子、建筑包裝等領(lǐng)域中得到廣 泛應(yīng)用。
[0003] Al-Zn系鋁合金是現(xiàn)有航天航空工業(yè)中主要的結(jié)構(gòu)材料，目前，世界上各國軍民用 機(jī)上70?80%的結(jié)構(gòu)材料比例已被鋁合金占據(jù)，而其中大部分為Al-Zn系鋁合金。近些年 來，隨著現(xiàn)代航天航空和交通運(yùn)輸事業(yè)的迅速發(fā)展，對提高Al-Zn系鋁合金產(chǎn)能的要求日 趨迫切，但現(xiàn)有鑄造工藝制備的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探傷合格率較低，嚴(yán)重阻礙了Al-Zn 系錯合金廣能的提尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種Al-Zn系鋁合金鑄錠及其鑄造工藝，本發(fā) 明提供的鑄造工藝可以提高鋁合金鑄錠的探傷合格率。
[0005] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠，包括以下組分：
[0006] 1. 4 ?2wt% 的Cu;
[0007] 0? 2 ?0? 6wt% 的Mn;
[0008] 1. 8 ?2. 8wt% 的Mg;
[0009] 0? 1 ?0? 25wt% 的Cr;
[0010] 5. 0 ?6. 5wt% 的Zn;
[0011] 余量的A1。
[0012] 優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠包括1. 65?2wt%的Cu。
[0013] 優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠包括0? 25?0? 6wt%的Mn。
[0014] 優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠包括2. 2?2. 8wt%的Mg。
[0015] 優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠包括0? 15?0? 25wt%的Cr。
[0016] 優(yōu)選的，所述鋁合金鑄錠包括5. 7?6. 5wt%的Zn。
[0017] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，包括以下步驟：
[0018]a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0019] 所述鋁合金熔體包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1 ?0? 25wt% 的Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的Zn和余量的A1 ;
[0020] b)、所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0021] 優(yōu)選的，所述鑄造的溫度為750?775°C;所述鑄造的速度為11?45mm/min。
[0022] 優(yōu)選的，所述鑄造過程中的冷卻水壓力為0. 02?0. 12MPa;所述鑄造過程中的冷 卻水流量為40?180m3/h。
[0023] 優(yōu)選的，步驟b)中，所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造之前，先對鑄造的設(shè)備進(jìn)行預(yù)熱。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠及其鑄造工藝。本發(fā)明 提供的鑄造工藝包括以下步驟：a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合 金恪體；所述錯合金恪體包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1?0. 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的A1 ;b)、所述錯合金恪體進(jìn)行鑄造， 得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。本發(fā)明通過在鑄造過程中優(yōu)化合金組分，提高了鋁合金鑄錠的 探傷合格率。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的鑄造工藝制得的Al-Zn系鋁合金鑄錠的探 傷合格率高于90%。
【具體實施方式】
[0025] 下面將對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范 圍。
[0026] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金鑄錠，包括以下組分：
[0027] 1.4?2界七％的(：11;
[0028] 0? 2 ?0? 6wt% 的Mn;
[0029] 1. 8 ?2. 8wt% 的Mg;
[0030] 0? 1 ?0? 25wt% 的Cr;
[0031] 5. 0 ?6. 5wt% 的Zn;
[0032] 余量的A1。
[0033] 本發(fā)明提供的Al-Zn系鋁合金鑄錠包括Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和A1。其中，所述Cu 的含量為1. 4?2wt%，優(yōu)選為1. 65?2wt% ;所述Mn的含量為0? 2?0? 6wt%，優(yōu)選為 0? 25?0? 6wt%;所述Mg的含量為1. 8?2. 8wt%，優(yōu)選為2. 2?2. 8wt%;所述Cr的含量 0? 1?0? 25wt%，優(yōu)選為0? 15?0? 25wt%;所述Zn的含量為5. 7?6. 7wt%，優(yōu)選為5. 9? 6. 7wt% 〇
[0034] 在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述Al-Zn系鋁合金鑄錠包括1.65?2wt%的 Cu、0. 25 ?0? 6wt% 的Mn、2. 2 ?2. 8wt% 的Mg、0. 15 ?0? 25wt% 的Cr、5. 7 ?6. 5wt% 的 Zn和余量的A1 ;在本發(fā)明提供的另一個實施例中，所述Al-Zn系鋁合金鑄錠包括1. 65wt% 的Cu、0. 25wt%的Mn、2. 2wt%的Mg、0. 15wt%的Cr、5. 7wt%的Zn和余量的A1。
[0035] 本發(fā)明提供的Al-Zn系鋁合金鑄錠優(yōu)化了合金組分，具有良好的機(jī)械性能。
[0036] 本發(fā)明提供了一種Al-Zn系鋁合金的鑄造工藝，包括以下步驟：
[0037] a)、鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共混，得到鋁合金熔體；
[0038] 所述鋁合金熔體包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1 ?0? 25wt% 的Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的Zn和余量的A1 ;
[0039]b)、所述鋁合金熔體進(jìn)行鑄造，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0040] 在本發(fā)明提供的鑄造工藝中，首先將鋁源、銅源、錳源、鎂源、鉻源和鋅源熔融共 混。其中，所述銅源優(yōu)選為Al-Cu中間合金，所述Al-Cu中間合金中Cu的含量優(yōu)選為30? 40wt% ;所述猛源優(yōu)選為Al-Mn中間合金，所述Al-Mn中間合金中Mn的含量優(yōu)選為15? 20wt% ;所述絡(luò)源優(yōu)選為Al-Cr中間合金，所述Al-Cr中間合金中Cr的含量優(yōu)選為4? 10wt% ;所述鎂源優(yōu)選為鎂；所述鋅源優(yōu)選為鋅；所述鋁源優(yōu)選為鋁和含鋁的中間合金。所 述錯合金恪體包括1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、1. 8?2. 8wt%的Mg、0. 1? 0? 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的A1，優(yōu)選包括1. 65?2wt%的Cu、0. 25? 0? 6wt% 的Mn、2. 2 ?2. 8wt% 的Mg、0. 15 ?0? 25wt% 的Cr、5. 7 ?6. 5wt% 的Zn和余量的 A1，更優(yōu)選包括 1. 65wt% 的Cu、0. 25wt% 的Mn、2. 2wt% 的Mg、0. 15wt% 的Cr、5. 7wt% 的Zn 和余量的Al。本發(fā)明對所述熔融共混的溫度沒有特別限定，可以使上述金屬源熔融即可，優(yōu) 選為730?780°C。待鋁源、銅源、鎂源、鋅源和鋯源熔融共混均勻后，得到鋁合金熔體。
[0041] 得到鋁合金熔體后，對所述熔體進(jìn)行鑄造。本發(fā)明對所述鑄造的方式?jīng)]有特別限 定，優(yōu)選為同水平鑄造。所述鑄造的溫度優(yōu)選為750?775°C。所述鑄造的速度優(yōu)選為11? 45mm/min。所述鑄造過程中的冷卻水壓力優(yōu)選為0. 02?0. 12MPa。所述鑄造過程中的冷卻 水流量優(yōu)選為40?180m3/h。鋁合金熔體完成鑄造后，得到Al-Zn系鋁合金鑄錠。
[0042] 在本發(fā)明提供的鑄造工藝中，優(yōu)選在鑄造不同直徑尺寸的鑄錠時，選擇不同的鑄 造條件。
[0043] 在本發(fā)明提供的一個實施例中，鑄造直徑為270mm的實心圓鑄錠，此時的鑄造溫 度為750?770°C，鑄造速度為40?45mm/min，鑄造冷卻水壓為0. 02?0. 12mPa，鑄造冷卻 水流量為40?