和纖維狀組織結(jié)構(gòu)特征,這種組織結(jié)構(gòu)特征對(duì)傳統(tǒng)商用7XXX系鋁合金提高抗應(yīng)力腐蝕性能有重要的作用,但這在陽(yáng)極氧化過(guò)程中會(huì)使合金表面形成纖維狀組織條紋,影響表面外觀,而本發(fā)明合金中對(duì)合金的晶粒組織結(jié)構(gòu)的要求與傳統(tǒng)商用7ΧΧΧ系合金截然不同,需要形成完全再結(jié)晶的均勻細(xì)小的等軸晶粒,以保證合金能夠獲得無(wú)纖維狀組織條紋的陽(yáng)極氧化表面外觀,因而本發(fā)明鋁合金中嚴(yán)格控制Zr元素的添加量,不添加Zr或Zr的含量嚴(yán)格控制在O?0.01 %范圍,使合金獲得等軸再結(jié)晶晶粒組織特征。
[0031]Ti元素做為晶粒細(xì)化劑添加到7χχχ系(Al-Zn-Mg-Cu系)鋁合金中,起細(xì)化合金晶粒的作用,本發(fā)明合金中采用鋁合金行業(yè)內(nèi)通用的Al-Ti系列晶粒細(xì)化劑,Ti元素的含量控制在O?0.04%范圍內(nèi)。
[0032]Fe元素是商用7ΧΧΧ系鋁合金中普遍存在的微量元素,合金中形成尺寸較大的含F(xiàn)e第二相粒子,在擠壓變形過(guò)程中易沿?cái)D壓方向破碎成線狀分布,使合金在陽(yáng)極氧化過(guò)程中易形成黑點(diǎn)、黑線等缺陷,因而在本發(fā)明鋁合金中對(duì)Fe元素含量進(jìn)行嚴(yán)格控制,F(xiàn)e元素含量〈0.1%。
[0033]Cr和Mn元素是商用7χχχ系(Al-Zn-Mg-Cu系)鋁合金中普遍存在的微量元素,為了使合金滿足陽(yáng)極氧化的表面性能要求,本發(fā)明合金中對(duì)Cr、Μη元素的添加量嚴(yán)格控制,不添加Cr和Mn元素或?qū)r和Mn元素含量分別嚴(yán)格控制在O?0.01 %范圍。
[0034]優(yōu)選的,所述鋁合金附帶的雜質(zhì),單種雜質(zhì)含量不超過(guò)0.01%。附帶的雜質(zhì)是控制范圍之外的元素,它們不可避免地從金屬原料、回收材料中進(jìn)入。
[0035]同時(shí),本發(fā)明還提供一種鋁合金的制備方法,其包括:
[0036]步驟S1:稱取原料,根據(jù)各組分的重量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行配料;
[0037]其中所述原料包括純度? 99.99%的鋁錠、純度? 99.99%的鋅、純度2 99.99%的鎂及晶粒細(xì)化劑Al-T1-B。
[0038]步驟S2:將所述原料熔煉后,采用半連續(xù)鑄造方法獲得鑄錠;
[0039]其中所述原料熔煉的溫度控制在740?760°C。在所述原料熔煉過(guò)程中,需要對(duì)熔體取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,使之確定達(dá)到所需的成分范圍要求,若有偏離則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整;所述原料變成熔體后,還可以加入精煉劑進(jìn)行精煉,以消除熔體內(nèi)的氣體及雜物,使熔體凈化,扒渣后靜置一段時(shí)間,再采用半連續(xù)鑄造法制備鑄錠。在制備鑄錠過(guò)程中,需要在線加入晶粒細(xì)化劑Al-T1-B進(jìn)行澆注,澆注溫度控制在710?730°C。
[0040]步驟S3:對(duì)所述鑄錠進(jìn)行雙級(jí)均勻化處理;
[0041 ] 第一級(jí)均勻化的溫度為420°C?440°C,時(shí)間為12?24h;第二級(jí)均勻化的溫度為460°C?475°C均勻化時(shí)間為24?36h;
[0042]步驟S4:對(duì)經(jīng)過(guò)均勻化處理的鑄錠進(jìn)行剝皮、切鋸得到坯料;
[0043]步驟S5:將所述坯料經(jīng)過(guò)熱變形加工處理、固溶熱處理、淬火處理、時(shí)效熱處理工藝后,制得鋁合金成品。具體的,在本實(shí)施例中,熱變形加工處理采用擠壓工藝,其余實(shí)施例中,也可采用乳制等加工工藝。先將所述坯料在410?440°C范圍內(nèi)保溫2-4h,隨后在1000噸擠壓機(jī)上將所述坯料擠壓成板狀型材,擠壓比為27.7,為獲得表面質(zhì)量良好和組織均勻的擠壓板狀型材,對(duì)擠壓模具進(jìn)行優(yōu)化,并嚴(yán)格控制擠壓速度和擠壓溫度。對(duì)獲得的擠壓型材定尺鋸切后,進(jìn)行固溶熱處理,采用慢速連續(xù)升溫的方式,在460?480°C保溫I?3h,然后進(jìn)行淬火處理,再進(jìn)行時(shí)效熱處理。根據(jù)合金成分的不同,時(shí)效熱處理工藝有所差別,其中所述時(shí)效熱處理工藝為T6單級(jí)時(shí)效、T73雙級(jí)時(shí)效和T77多級(jí)時(shí)效中的任意一種。
[0044]實(shí)施例1
[0045]以制備含Zn= 4.42% ,Mg = 2.08% ,Ti = 0.027% ,Cu = 0.01% ,Zr = 0.01% ,Cr =0.01%,Mn = 0.01%, Si = 0.04%,Fe = 0.08%,余量為Al及附帶的雜質(zhì),其中Zn、Mg重量比為:Zn/Mg = 2.13的鋁合金為例。
[0046]首先根據(jù)組分含量進(jìn)行配料,然后將原料鋁錠、鋅、鎂經(jīng)過(guò)除油、除氣和表面氧化物夾雜后加入到坩禍中;將坩禍升溫至740°C,待坩禍內(nèi)的原料全部熔化后,取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,使之確定達(dá)到所需的成分范圍要求,若有偏離則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,同時(shí)加入精煉劑進(jìn)行精煉,以消除熔體內(nèi)的氣體及雜物,使熔體凈化,扒渣后靜置一段時(shí)間,在線加入晶粒細(xì)化劑Al-T1-B進(jìn)行澆注,澆注溫度控制在710 0C,制備成圓柱形鑄錠;將圓柱形鑄錠在420°C/12h+460°C/24h下進(jìn)行雙級(jí)均勻化,隨后在空氣中空冷;經(jīng)剝皮、切鋸后得到圓柱型擠壓坯料;將坯料在420 V下保溫3h,隨后在1000噸擠壓機(jī)上將坯料擠壓成板狀型材,擠壓比為27.7;將板狀型材采用慢速連續(xù)升溫的方式進(jìn)行固溶熱處理,在460°C保溫2h,然后進(jìn)行水淬處理;最后進(jìn)行T6單級(jí)時(shí)效處理,即可制得鋁合金成品。
[0047]根據(jù)相關(guān)的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),對(duì)制得的鋁合金成品的室溫力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果為:抗拉強(qiáng)度為424MPa、屈服強(qiáng)度為401MPa、硬度為141Hv。
[0048]實(shí)施例2
[0049]以制備含Zn= 5.79% ,Mg = 2.12% ,Ti = 0.029% ,Cu = 0.11% ,Zr = 0.005% ,Cr =0.005%,Mn = 0.005%, Si = 0.04%,Fe = 0.07%,余量為 Al 及附帶的雜質(zhì),其中 Zn、Mg 重量比為:Zn/Mg = 2.73的鋁合金為例。
[0050]首先根據(jù)組分含量進(jìn)行配料,然后將原料鋁錠、鋅、鎂經(jīng)過(guò)除油、除氣和表面氧化物夾雜后加入到坩禍中;將坩禍升溫至750°C,待坩禍內(nèi)的原料全部熔化后,取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,使之確定達(dá)到所需的成分范圍要求,若有偏離則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,同時(shí)加入精煉劑進(jìn)行精煉,以消除熔體內(nèi)的氣體及雜物,使熔體凈化,扒渣后靜置一段時(shí)間,在線加入晶粒細(xì)化劑Al-T1-B進(jìn)行澆注,澆注溫度控制在720°C,制備成圓柱形鑄錠;將圓柱形鑄錠在425°C/12h+460°C/24h下進(jìn)行雙級(jí)均勻化,隨后在空氣中空冷;經(jīng)剝皮、切鋸后得到圓柱型擠壓坯料;將坯料在430 V下保溫3h,隨后在1000噸擠壓機(jī)上將坯料擠壓成板狀型材,擠壓比為28.0;將板狀型材采用慢速連續(xù)升溫的方式進(jìn)行固溶熱處理,在470°C保溫lh,然后進(jìn)行水淬處理;最后進(jìn)行T73雙級(jí)時(shí)效處理,即可制得鋁合金成品。
[0051]根據(jù)相關(guān)的性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn),對(duì)制得的鋁合金成品的室溫力學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果為:抗拉強(qiáng)度為438MPa、屈服強(qiáng)度為405MPa、硬度為145Hv。
[0052]實(shí)施例3
[0053]以制備含Zn= 6.21%,Mg = 2.09% ,Ti = 0.028% ,Cu = 0.008% ,Zr = 0.009% ,Cr= 0.009%,Mn = 0.009%,Si = 0.03%,F(xiàn)e = 0.06%,余量為 Al 及附帶的雜質(zhì),其中 Zn、Mg 重量比為:Zn/Mg = 2.97的鋁合金為例。
[0054]首先根據(jù)組分含量進(jìn)行配料,然后將原料鋁錠、鋅、鎂經(jīng)過(guò)除油、除氣和表面氧化物夾雜后加入到坩禍中;將坩禍升溫至760°C,待坩禍內(nèi)的原料全部熔化后,取樣進(jìn)行化學(xué)成分分析,使之確定達(dá)到所需的成分范圍要求,若有偏離則進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,同時(shí)加入精煉劑進(jìn)行精煉,以消除熔體內(nèi)的氣體及雜物,使熔體凈化,扒渣后靜置一段時(shí)間,在線加入晶粒細(xì)化劑Al-T1-B進(jìn)行澆注,澆注溫度控制在730°C,制備成圓柱形鑄錠;將圓柱形鑄錠在430°C/16h+465°C/24h下進(jìn)行雙級(jí)均勻化,隨后在空氣中空冷;經(jīng)剝皮、切鋸后得到圓柱型擠壓坯料;將坯料在440 V下保溫Ih,隨后在100