【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金，具体而言，涉及一种铝合金挤压材及其制备方法。
技术介绍
1、随着航空航天、轨道交通、国防兵器等领域对轻量化、高性能材料的需求越来越大，7xxx系超高强铝合金以其低密度、高比强度、优良的耐腐蚀性能与加工性能，已经替代原来的钢结构件，成为航天器、武器系统的主结构材料。目前工业化生产的超高强铝合金挤压材可以稳定在600mpa级别，如7050、7055、7136、7150等。对于更高强度700mpa级别铝合金挤压材尚未形成稳定的工业化生产应用。
2、铝合金强度实现700mpa级别跨越，一方面需要提高合金化程度((zn+mg+cu)wt％≥12％)，通过精确调控主合金元素配比，增加晶内析出相密度，添加微合金元素sc、zr等形成弥散相来钉扎晶界、亚晶界和位错，最终提高铝合金的强度；另一方面需要通过变形工艺改变材料组织结构，其中挤压是一种重要手段。但是挤压材沿着挤压方向存在明显的纤维状组织，并且在挤压及后续固溶淬火过程中，会形成具有不同比例的再结晶与亚晶混合的组织结构；同时高合金化铝合金通常具有较高的淬火敏感性，在淬火过程中材料表层和中心部冷的却速率不一致，导致中心部出现“淬不透”的现象，大量第二相粒子在晶界处脱溶析出并长大，恶化晶界结合力，其严重影响挤压材径向与纵向性能差异，特别是径向延伸率极低，甚至不足1％，不能满足应用技术要求。
3、专利申请公布号为cn104195391a的中国专利申请提出了一种高强铝合金及其制备方法。其针对锻造工艺，通过合金各组分含量的搭配以及相应的热处理和冷变形加工，获
4、专利授权公告号为cn112981196b的中国专利提出了一种超高强度、高韧性al-zn-mg-cu铝合金及其制备方法。其采用机器学习方法，优化了合金中zn、mg、cu、cr、mn、zr、ti等元素含量，更多侧重于从成分设计的角度来提高合金强度，但是并未涉及径向延伸率的提升。
5、专利申请公布号为cn109402539a的中国专利申请提出一种提高铝合金棒材径向延伸率的方法。该方法主要通过在固溶淬火前增加预时效工艺，实现径向延伸率提高，并且该方式仅针对7a09或7a04铝合金棒材，其使用范围受限。同时，增加了工业化生产流程，增加能耗且不易操作。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种铝合金挤压材及其制备方法，以解决现有技术中铝合金挤压材难以兼顾较高强度和较高塑性、各向异性较大的问题。
2、为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种铝合金挤压材，以质量百分比计，该铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.0～10.0wt％的zn，含量为1.0～3.0wt％的mg，含量为1.0～3.0wt％的cu，含量为0.05～0.30wt％的zr，含量为0.05～0.30wt％的sc，不可避免的杂质总含量≤0.15wt％，单一杂质的含量低于0.05wt％，余量为al；铝合金挤压材的径向延伸率≥5％。
3、进一步地，上述铝合金挤压材的径向抗拉强度≥600mpa，和/或铝合金挤压材的径向屈服强度≥530mpa；和/或铝合金挤压材的纵向延伸率≥13％；和/或铝合金挤压材的纵向抗拉强度≥700mpa，和/或铝合金挤压材的纵向屈服强度≥650mpa。
4、进一步地，上述铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.5～9.5wt％的zn，含量为2.0～2.5wt％的mg，含量为1.5～2.0wt％的cu，含量为0.05～0.15wt％的zr，含量为0.05～0.15wt％的sc。
5、根据本专利技术的另一个方面，提供了一种上述铝合金挤压材的制备方法，该制备方法包括：依次进行配料、熔炼、铸造、单级均匀化处理、热挤压、固溶处理、矫直预拉伸、人工时效的步骤，得到铝合金挤压材；其中，单级均匀化处理的过程包括依次进行的前期均匀化处理、中期均匀化处理和后期均匀化处理：前期均匀化处理以1～100℃/h的速率升温至300～350℃，中期均匀化处理以1～50℃/h的速率升温至400～465℃，后期均匀化处理以1～15℃/h的速率升温至460～480℃后保温；热挤压的挤压温度为360～460℃，热挤压的挤压比为10～50:1。
6、进一步地，上述热挤压的铸锭温度为400～460℃，和/或热挤压的模具和挤压筒温度分别为360～430℃，和/或热挤压的挤压速度为0.01～0.1m/min。
7、进一步地，上述热挤压的挤压速度为0.01～0.05m/min。
8、进一步地，上述前期均匀化处理的速率为50～100℃/h，和/或中期均匀化处理的速率为10～50℃/h，和/或后期均匀化处理升温至460～480℃后保温10～30h，随后冷却，冷却的速率≥25℃/h。
9、进一步地，上述固溶处理的过程包括依次进行的第一级固溶处理、第二级固溶处理和第三级固溶处理：第一级固溶处理在450～460℃条件下保温2～3h，和/或第二级固溶处理在460～470℃条件下保温3～4h，和/或第三级固溶处理在470～480℃条件下保温1～2h。
10、进一步地，上述矫直预拉伸的预拉伸量为0.5～3％。
11、进一步地，上述人工时效为在110～130℃下保温20～30h。
12、应用本专利技术的技术方案，本专利技术通过控制各元素的含量在以上范围内，尤其是通过控制zr、sc元素含量，形成的al3x相(x为sc、zr元素)有助于提高铝合金挤压材的强度，控制铝合金挤压材的径向延伸率≥5％，缩小了铝合金挤压材径向与纵向性能的差异，从而有利于充分兼顾挤压材径向和纵向性能，进而提高了铝合金挤压材的成型能力、加工能力、机械性能和使用寿命，满足了应用技术的要求。
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1.一种铝合金挤压材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.0～10.0wt％的Zn，含量为1.0～3.0wt％的Mg，含量为1.0～3.0wt％的Cu，含量为0.05～0.30wt％的Zr，含量为0.05～0.30wt％的Sc，不可避免的杂质总含量≤0.15wt％，单一杂质的含量低于0.05wt％，余量为Al；
2.根据权利要求1所述的铝合金挤压材，其特征在于，所述铝合金挤压材的径向抗拉强度≥600MPa，和/或所述铝合金挤压材的径向屈服强度≥530MPa；和/或所述铝合金挤压材的纵向延伸率≥13％；和/或所述铝合金挤压材的纵向抗拉强度≥700MPa，和/或所述铝合金挤压材的纵向屈服强度≥650MPa。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金挤压材，其特征在于，所述铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.5～9.5wt％的Zn，含量为2.0～2.5wt％的Mg，含量为1.5～2.0wt％的Cu，含量为0.05～0.15wt％的Zr，含量为0.05～0.15wt％的Sc。
4.一种权利要求1至3中任一项所述铝合金挤压材的制
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压的铸锭温度为400～460℃，和/或所述热挤压的模具和挤压筒温度分别为360～430℃，和/或所述热挤压的挤压速度为0.01～0.1m/min。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热挤压的挤压速度为0.01～0.05m/min。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述前期均匀化处理的速率为50～100℃/h，和/或所述中期均匀化处理的速率为10～50℃/h，和/或所述后期均匀化处理升温至460～480℃后保温10～30h，随后冷却，所述冷却的速率≥25℃/h。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述固溶处理的过程包括依次进行的第一级固溶处理、第二级固溶处理和第三级固溶处理：所述第一级固溶处理在450～460℃条件下保温2～3h，和/或所述第二级固溶处理在460～470℃条件下保温3～4h，和/或所述第三级固溶处理在470～480℃条件下保温1～2h。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述矫直预拉伸的预拉伸量为0.5～3％。
10.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述人工时效为在110～130℃下保温20～30h。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金挤压材，其特征在于，以质量百分比计，所述铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.0～10.0wt％的zn，含量为1.0～3.0wt％的mg，含量为1.0～3.0wt％的cu，含量为0.05～0.30wt％的zr，含量为0.05～0.30wt％的sc，不可避免的杂质总含量≤0.15wt％，单一杂质的含量低于0.05wt％，余量为al；
2.根据权利要求1所述的铝合金挤压材，其特征在于，所述铝合金挤压材的径向抗拉强度≥600mpa，和/或所述铝合金挤压材的径向屈服强度≥530mpa；和/或所述铝合金挤压材的纵向延伸率≥13％；和/或所述铝合金挤压材的纵向抗拉强度≥700mpa，和/或所述铝合金挤压材的纵向屈服强度≥650mpa。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金挤压材，其特征在于，所述铝合金挤压材包括以下元素：含量为8.5～9.5wt％的zn，含量为2.0～2.5wt％的mg，含量为1.5～2.0wt％的cu，含量为0.05～0.15wt％的zr，含量为0.05～0.15wt％的sc。
4.一种权利要求1至3中任一项所述铝合金挤压材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：依次进行配料、熔炼、铸造、单级均匀化处理、热挤压、固溶处理、矫直预拉伸、人工时效的步骤，得到所述铝合...
【专利技术属性】
技术研发人员：关天洋，肖翔，吕丹，张霄，吴浩，王军强，刘成，丛福官，王国军，
申请(专利权)人：中铝材料应用研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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