【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝合金，尤其是涉及一种低cu含量7系铝合金及其制备方法与应用。
技术介绍
1、铝合金凭借其轻质、高强、优良的导热性能、优良的加工成型性能和良好的耐腐蚀性能等显著优点，在3c电子产品领域得到了广泛应用。它不仅满足了3c电子产品的结构设计要求，还为消费者提供了更优质的用户体验。
2、当前，3c电子产品外壳材料普遍采用6xxx系铝合金，这类铝合金具有优良的加工性能和耐腐蚀性，同时易于氧化着色，美观耐用。其良好的导热性能有助于提升设备的散热效果，增强内部电子元件的工作稳定性。然而，6xxx系铝合金的极限屈服强度约为400-420mpa，在面对3c电子产品日益苛刻的轻量化和强度需求时，存在强度不足的问题。因此，迫切需要开发一种更高强度的铝合金来适应新的市场需求。
3、超高强度7xxx系铝合金因其优异的机械强度、可靠性和加工性能，早已在航天航空和军事装备领域得到了广泛应用。然而，这些超高强度7xxx系合金并不能直接用于生产3c电子产品外壳。一方面，为了实现超高强度(屈服强度≥500mpa)，cu的添加量较高，如常见的7075合金cu含量范围为1.2-2.0％。虽然高cu含量有助于提高材料的强度，但也显著增加了合金在高温下的变形抗力，导致挤压成形工艺难度加大。由于挤压过程中需要克服巨大的内部阻力，其挤压速度一般限制在较低水平(如0.5-2m/min)，以避免产生裂纹或不良变形。另一方面，cu元素在阳极氧化过程中，其氧化产物不如al2o3稳定和致密，过高的cu含量会导致氧化膜结构疏松、不均匀且脆性增大，容易
4、此外，7xxx系合金作为承力结构件使用时，除强度外，还需要综合考虑断裂韧性、疲劳性能和耐蚀性，通常会添加微量元素如mn、cr和zr等。mn有助于细化晶粒并提高抗热裂性能，cr负责改善合金的耐腐蚀性和强化效果，而zr作为细化剂减少孔隙、细化晶粒尺寸，并生成稳定的时效硬化相al3zr，共同作用优化合金的微观结构，实现强度和韧性的良好结合。这些微量元素为了保持合金高强度和良好韧性所产生的变形纤维状晶粒组织，会使材料在阳极氧化过程中易于产生明显的色差。
5、因此，亟需开发新型的7xxx系合金以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，提供一种具有优良拉伸强度、屈服强度和延伸率的7xxx系合金，该铝合金应用于3c电子产品的外壳及配件等零部件，也应用于汽车轻量化部件中。
2、本专利技术的第一个方面在于：
3、提供一种铝合金。
4、本专利技术的第二个方面在于：
5、提供一种铝合金的制备方法。
6、本专利技术第三个方面在于：
7、所述铝合金的应用。
8、本专利技术还提出一种3c电子产品外壳。
9、具体而言，根据本专利技术的第一个方面采用的技术方案为：
10、一种铝合金，包括al和以下质量百分比的组分：
11、zn：7.00-9.50％；
12、mg：2.00-3.50％；
13、cu：0.20-0.80％；
14、mn：0.05-0.20％；
15、cr≤0.05％；
16、ti≤0.10％；
17、zr≤0.10％；
18、si≤0.15％；
19、fe≤0.15％。
20、根据本专利技术的实施方式，所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
21、在7xxx系铝合金中，zn和mg是关键的合金强化元素，通过形成强化相mgzn2显著提高材料的机械强度。随着zn和mg含量的增加，mgzn2相的体积分数也随之增大，进一步增强合金的抗拉强度和硬度。然而，这种强化效果存在一个临界点，过高的zn和mg含量反而会导致在铝基体中生成无法完全固溶的mgzn2相。这些未溶解的mgzn2相不仅会影响合金微观结构的均匀性，并且会导致挤压型材制品在阳极氧化处理后出现外观质量下降，如出现发白、发蒙甚至发麻等外观缺陷。同时，过多的mgzn2相会导致材料内部形成较大的析出物或团聚，造成局部区域的硬度差异，当受到外力作用时，不同区域的变形程度不一，加剧材料内应力的产生，降低断裂韧性和塑性变形能力，不利于挤压变形，降低生产效率。因此，在设计7系铝合金成分时，需要精确控制zn与mg的比例，既要保证足够的强化效应以满足高强度要求，又要避免因过高含量导致的外观缺陷及力学性能劣化问题。
22、cu元素对7xxx系铝合金性能具有重要影响。适量的cu元素可以与元素zn和mg共同作用，促进强化相的析出增加材料强度。然而，过高的cu含量会带来一系列负面效应，包括但不限于降低合金耐蚀性，增加焊接时热裂纹的风险，恶化切削加工性和冲击韧性，并可能干扰阳极氧化等表面处理效果，造成产品表面氧化膜破裂等现象。所以，在设计7xxx系铝合金时，cu含量需谨慎控制并保持在一个合理的低水平，以确保合金具备良好综合性能的同时兼顾成本。
23、在7xxx系铝合金中，mn、cr、ti和zr等微量元素起到晶粒细化的作用，适量添加还有助于提高材料的强度、硬度以及耐腐蚀性。这些元素通过形成细小且稳定的弥散相，在合金内部均匀分布，从而有效阻碍晶粒长大，优化微观结构，并能提升材料的机械性能和加工性。然而，若这些元素含量过高，会因弥散相与铝基体的复杂交互作用阻碍材料的再结晶行为，如形成纤维状组织，这种组织不仅引起合金机械性的各向异性，还会在阳极氧化过程中引发料纹、异色等表面缺陷现象，从而降低材料的氧化外观质量，故这些元素的添加量应在不影响微观组织缺陷的前提下保持在较低水平。此外，这些微量元素阻碍再结晶、抑制晶粒长大的效果存在明显区别。因此，这四种元素的含量需严格控制，既要有能细化再结晶晶粒，但又不能导致纤维晶粒的产生。
24、fe、si元素是7xxx系合金中的杂质元素，fe和si会形成粗大的脆性alfesi相，这些硬脆的金属间化合物会降低材料的可加工性与韧性，在阳极氧化时会导致材料表面形成的氧化膜出现孔洞，降低阳极氧化膜的外观和性能。因此，fe、si元素的含量应尽量减少，其含量应控制在0.15％以内。
25、根据本专利技术的一种实施方式，所述铝合金包括al和以下质量百分比的组分：
26、cu：0.30-0.70％；
27、mn：0.05-0.15％；
28、cr＜0.01％；
29、ti：0.005-0.02％；
30、zr：0.005-0.02％；
31、si＜0.08％；
32、fe＜0.10％。
33、根据本专利技术的一种实施方式，所述zn元本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铝合金，其特征在于：包括Al和以下质量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述铝合金包括Al和以下质量百分比的组分：
3.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述Zn元素和Mg元素的质量百分数比值为2.0-4.75。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述Zn和Mg的质量百分数比为7.50-9.00：2.20-3.30。
5.一种制备如权利要求1至4任一项所述的一种铝合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述熔炼的温度为720-780℃。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述均匀化处理包括双级均匀化退火，其中，第一级均匀化退火温度为450-470℃；第二级均匀化退火温度为520-540℃。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述挤压成型时，铝棒加热温度与模具温度之比为480-560：400-460。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述人工时效的方式为单级时
10.一种3C电子产品外壳，其特征在于：包括如权利要求1至4任一项所述的一种铝合金。
...【技术特征摘要】
1.一种铝合金，其特征在于：包括al和以下质量百分比的组分：
2.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述铝合金包括al和以下质量百分比的组分：
3.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述zn元素和mg元素的质量百分数比值为2.0-4.75。
4.根据权利要求1所述的一种铝合金，其特征在于：所述zn和mg的质量百分数比为7.50-9.00：2.20-3.30。
5.一种制备如权利要求1至4任一项所述的一种铝合金的方法，其特征在于：包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜科达，聂少飞，赵寿荣，商婷婷，范世通，刘发强，阮健能，
申请(专利权)人：台山市金桥铝型材厂有限公司，
类型：发明
国别省市：
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