[发明专利]一种铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种铝合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基础的合金总称，主要合金元素有铜、硅、镁、锌或锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬或锂等。铝合金分为两大类：铸造铝合金和变形铝合金，其中变形铝合金能够承受压力加工，力学性能高于铸态铝合金，因此在工业上得到了广泛应用。变形铝合金主要用于制造航空器材、日常生活用品和建筑用门窗等。变形铝合金中的7系铝合金由于具有强度高、硬度高、密度低和热加工性能好的优点，因此在航空航天领域作为主要的结构材料并得到广泛应用。

现有技术中7系铝合金中除了添加元素锌、镁、铜外，还添加了微量元素钴、铬、硅、锰等，微量元素的添加能够起到增强相的作用，但是添加微量元素会增加成本，同时微量元素的添加量也难以控制，若微量元素添加过量就会使合金变脆，影响铝合金的力学性能，从而增加了制备铝合金的难度。目前，国内采用铸造技术制备的7系铝合金的微观组织比较粗大。此外合金中起主要增强作用的MgZn₂相析出时比较粗大、不均匀，且在高温下极易粗化、聚集，从而导致该合金的强度性能不理想。同时由于软硬质点分布不均衡也导致硬度出现不均匀的现象。因此现有技术制备的7系铝合金的强度只能达到530MPa左右，硬度只能达到130HB左右，较低的强度和硬度很难满足现代工业发展对高性能铝合金材料的不断需求。

目前，研究者通常会采用不同的制备技术来提高7系铝合金的强度和硬度。半固态金属成形技术是一种新兴的制备技术，半固态金属成形技术分为半固态浆料的制备和半固态金属加工两部分。根据加工工艺不同，半固态金属加工又可分为触变加工和流变加工。半固态金属成形技术具有很多优点，和普通的压力铸造相比，它所制备的材料的微观结构更均一，更少形成氧化物杂质。但是传统的半固态金属成形技术前期的半固态浆料的制备过程中易出现添加物与母液重力分层和搅拌时气体夹杂的问题。添加物与母液重力分层和气体夹杂都会影响合金的微观结构，使合金组织不均匀，进而影响铝合金的力学性能。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种铝合金及其制备方法，通过本发明提供的方法使铝合金的强度和硬度得到提高。

本发明提供一种铝合金的制备方法，包括以下步骤：

a)将锌粉、镁粉、铜粉和铝粉高能球磨1.5h～2.5h，得到混合粉末，所述混合粉末包括：2～6wt％的锌，1～3wt％的镁，1～2wt％的铜和89～95wt％的铝；

b)将所述混合粉末加压成型，得到坯体；

c)将所述坯体在惰性气体保护下加热，加热温度为600～640℃，保温3～5分钟，加热后再次加压，得到铝合金。

优选的，所述锌粉、镁粉、铜粉和铝粉的粒度小于1微米。

优选的，b)中所述加压的压力为300～400MPa。

优选的，c)中所述加热温度为620～640℃。

优选的，c)中所述惰性气体为氩气。

优选的，c)中所述再次加压的压力为200～400MPa。

一种铝合金，其特征在于，按重量百分比计，由如下成分组成：

锌2～6％；

镁1～3％；

铜1～2％；

铝89～95％。

与现有技术相比，本发明采用高能球磨对原料进行混合，获得了均匀细小的颗粒，同时球磨过程中严格控制球磨时间，能够保证混合粉末充分破碎和混合均匀，并且混合粉末具有适度的活性易于后续的操作。高能球磨过程中，原料充分混合和破碎均匀，有效地避免了现有的半固态浆料制备过程中存在的重力分层和气体夹杂的问题。为了避免高能球磨后的得到的颗粒过度氧化，同时保证产品的微观组织细小均匀，本发明随后采用了半固态触变加工技术，该方法时间较短，有效地避免了颗粒氧化影响产品性能的问题。同时，本发明还在半固态触变加工过程中通过对加热温度、保温时间和加压压力的控制，使增强相颗粒和基体组织有效键合，并且有效地抑制了增强相颗粒和基体组织的长大过程，最终得到微观组织细小均匀的铝合金。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的铝合金的扫描电镜照片；

图2为本发明实施例1制备的铝合金的增强相颗粒Al₂Mg₃Zn₃的面扫描图谱；

图3为本发明实施例1制备的铝合金的增强相颗粒MgZn₂的面扫描图谱。

具体实施方式