一种高强度、高塑性挤压铝合金及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种高强度、高塑性挤压铝合金及其制备方法，主要涉及合金技术领域。一种高强度、高塑性挤压铝合金，包括以下质量百分比的组分：5.0‑6.0%Zn，2.0‑3.0%Mg，1.5‑2.0%Cu，0.2‑0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。经过合金熔炼、精炼除气、细化、浇铸、挤压加工等工序。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术在不牺牲材料塑性的前提下使其同样具有较高的强度，且本方法操作简单，制备铝合金成本低。

A high strength and high plasticity extruded aluminum alloy and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种高强度、高塑性挤压铝合金及其制备方法
本专利技术主要涉及合金
，具体是一种高强度、高塑性挤压铝合金及其制备方法。
技术介绍
航空航天、轨道交通及新能源汽车等现代化工业发展中，对结构轻量化提出了迫切的要求。铝合金作为常用轻质金属结构材料，已受到人们越来越多的关注，并已在国防军工、航空航天、高速轨道交通、电子通讯等领域得到了一定程度的应用。目前7系铝合金由于具有低廉的价格和良好的性能而应用广泛，主要有7005、7050、7075铝合金。其中7050-T6铝合金的极限抗拉强度为515-525MPa，7075-T6铝合金的极限抗拉强度525-540MPa，7005-T6铝合金的极限抗拉强度为495-515MPa。由于铝合金强度较低，还难以大量应用于承载结构件，尤其是变形铝合金的应用量仍远远落后于钢铁，其力学性能明显不足，已经严重的制约了其进一步的应用。Al-Zn-Mg-Cu系合金属于超高强变形铝合金，具有高比刚度、高比强度、优良的延展性和较好的耐腐蚀性等综合性能。广泛应用于航空、航天、兵器、交通运输等领域。然而，随着航空航天技术的快速发展，对Al-Zn-Mg-Cu合金的机械性能有了更高的要求，细化晶粒是提高材料韧性的有效途径。目前，细化晶粒的主要方式有微合金化、热处理和大塑性变形。一些传统方式如：加入稀有金属形成强化相；通过热处理来降低合金化合物的溶解性从而实现强度的提高。但这种方式往往是在牺牲塑性的条件下得到的。因此，需要一些新的方式来提高其潜在的适用性，提高Al-Zn-Mg-Cu系合金的综合性能。>
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强度、高塑性挤压铝合金及其制备方法，在不牺牲材料塑性的前提下使其同样具有较高的强度，且本方法操作简单，制备铝合金成本低。本专利技术为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种高强度、高塑性挤压铝合金，包括以下质量百分比的组分：5.0-6.0%Zn，2.0-3.0%Mg，1.5-2.0%Cu，0.2-0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。一种高强度、高塑性挤压铝合金的制备方法，包括以下步骤：S1：合金熔炼：准备工业纯Al、工业纯Zn、工业纯Mg、Al-Cu中间合金、Al-Sr中间合金为原料并按比例配置，当温度至740℃时，加入工业纯Al，Al-Cu中间合金，搅拌至熔清；当熔体温度降至680-700℃之间时，加入工业纯Zn、工业纯Mg熔化，搅拌至熔清；熔体升温至735-745℃，加入铝-锶中间合金，搅拌至熔清；S2：精炼除气：将S2步骤得到的熔体保温735-745℃，加入精炼剂进行精炼，10-20min后撇去浮渣，静置熔体，然后向熔体中加入覆盖剂，保护气氛中搅拌5-10min；S3：细化：向S2步骤制备所得的熔体中加入铝钛硼中间合金、铝锶中间合金、铝锆中间合金中的一种或两种，进行细化，撇去浮渣，获得铝合金熔体；S4：浇铸：将S3步骤制备所得的熔体浇注到预热至300℃的模具中，冷却后得到铝合金铸锭；S5：挤压加工：去除S4步骤浇铸得到的铝合金铸锭表面的氧化皮，将其在200-350℃预热1.5-3.0h后，在所述铝合金铸锭的表面涂覆上铝合金润滑剂，使用挤压模具在250-400℃下对所述铝合金铸锭进行热挤压得到铝合金棒材。优选的，所述S1步骤合金熔炼时，将按比例配置好的原料在300℃预热30min后再进行合金熔炼。优选的，所述S5步骤挤压加工中，挤压比为10:1-30:1，挤压速度为0.5-3m/min。优选的，一种高强度、高塑性挤压铝合金的制备方法制备的铝合金，包括以下质量百分比的组分：5.0-6.0%Zn，2.0-3.0%Mg，1.5-2.0%Cu，0.2-0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。对比现有技术，本专利技术的实质效果在于：稀土元素Sr是铝合金重要的晶粒细化微量元素，Sr是铝合金最好的变质剂，可以改善铝合金的性能，抑制再结晶过程同时改善腐蚀性。研究发现Sr元素对于铝合金的强度硬度、塑韧性、导电性、焊接性能、疲劳性能、应力腐蚀敏感性都有明显的改善作用。在超高强抗腐蚀铝合金的开发中是一种最具潜力的新一代合金化元素。由于Sr的加入会使AlxSr在晶体的晶界析出并弥散分布，Sr的加入引起晶粒细化和高温下的超塑性行为，Al-Sr合金在高温和低温都具有很高得强度，原因在于AlxSr的热稳定性较好，该相在铝基体中可有效抑制再结晶过程和晶粒长大。因此加入Sr元素，并经过挤压加工，可以使铝合金获得较高的强度同时，又保留较高的塑性。附图说明附图1是本专利技术实施例5铸态铝合金铸造后显微组织；附图2是本专利技术实施例5铝合金均匀化后显微组织；附图3是本专利技术实施例5铝合金挤压后的显微组织。具体实施方式结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。本专利技术所述一种高强度、高塑性挤压铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：5.0-6.0%Zn，2.0-3.0%Mg，1.5-2.0%Cu，0.2-0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。本专利技术制备的Al-Zn-Mg-Cu-Sr铝合金的合金相图中，Sr优先与Al发生反应形成AlxSr相，可在变形铝合金塑性加工过程中起到再结晶异质形核点的作用，促进再结晶，细化晶粒；AlxSr相不但细化铸态晶粒，且可作为再结晶异质形核点的作用，进一步细化变形态合金的组织。因此，Al-Zn-Mg-Cu-Sr变形合金具有晶粒细小，强度优异等特性。更重要的是基于Al-Zn-Mg-Cu-Sr合金中AlxSr第二相的不同配比进行合金成分的设计和调控。主要通过精确的控制低含量的Sr来实现的，这是因为虽然Sr可以明显细化晶粒大小，但是当Sr含量达到0.5%时，晶粒大小明显就不会再减小，持续增加其占比则晶粒大小基本保持不变。另外，当Sr含量增加，第二相AlxSr相明显会增多，而大量的AlxSr相虽然能提高铝合金的耐热性能，但其在拉伸过程中会明显裂纹源就会增多，最终导致力学性能下降。一种高强度、高塑性挤压铝合金的制备方法，包括以下步骤：S1：合金熔炼：准备工业纯Al、工业纯Zn、工业纯Mg、Al-Cu中间合金、Al-Sr中间合金为原料并按比例配置，当温度至740℃时，加入工业纯Al，Al-Cu中间合金，搅拌至熔清；当熔体温度降至680-700℃之间时，加入工业纯Zn、工业纯Mg熔化，搅拌至熔清；熔体升温至735-745℃，加入铝-锶中间合金，搅拌至熔清；S2：精炼除气：将S2步骤得到的熔体保温735-745℃，加入喷粉精炼剂（鼎臣）进行精炼，10-20min后撇去浮渣，静置熔体，然后向熔体中加入覆盖剂，保护气氛中搅拌5-10min；S3：细化：向S2步骤制备所得的熔体中加入铝钛硼中间合金、铝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高强度、高塑性挤压铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：5.0-6.0%Zn，2.0-3.0%Mg，1.5-2.0%Cu，0.2-0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高强度、高塑性挤压铝合金，其特征在于，包括以下质量百分比的组分：5.0-6.0%Zn，2.0-3.0%Mg，1.5-2.0%Cu，0.2-0.5%Sr，余量为Al和不可避免的杂质。


2.一种高强度、高塑性挤压铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：合金熔炼：准备工业纯Al、工业纯Zn、工业纯Mg、Al-Cu中间合金、Al-Sr中间合金为原料并按比例配置，当温度至740℃时，加入工业纯Al，Al-Cu中间合金，搅拌至熔清；当熔体温度降至680-700℃之间时，加入工业纯Zn、工业纯Mg熔化，搅拌至熔清；熔体升温至735-745℃，加入铝-锶中间合金，搅拌至熔清；
S2：精炼除气：将S2步骤得到的熔体保温735-745℃，加入精炼剂进行精炼，10-20min后撇去浮渣，静置熔体，然后向熔体中加入覆盖剂，保护气氛中搅拌5-10min；
S3：细化：向S2步骤制备所得的熔体中加入铝钛硼中间合金、铝锶中间合金、铝锆中间合金中的一种或两种，进行细化，撇去浮渣，获得铝合金熔体；
S4：浇...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕正风，隋来智，程仁寨，隋信磊，马旭，肖栋，郑卓阳，王丹，任伟才，付凯，
申请(专利权)人：山东南山铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37