[发明专利]一种适用于结构功能一体化用铝合金制品及制备方法

说明书

技术领域

本发明所涉及的技术领域为铝合金材料，特别是由国际铝业协会所命名的7xxx系(Al-Zn-Mg-Cu系)铝合金材料；更具体地，本发明涉及结构功能一体化用铝合金材料制品。虽然本发明最典型的应用是挤压制品，但是其也可以应用于轧制制品、拉拔制品、锻造制品及铸造制品。

背景技术

铝合金由于具有比重小、易加工、成本低等优点，成为目前各种金属结构材料中应用面最广、最典型的轻质结构材料。随着科技水平的迅猛发展，现代装备越来越呈现出集成化、轻量化的发展趋势，对结构－功能一体化的铝合金材料的需求不断增加，给铝合金材料的综合使用性能（包括力学性能、物理性能、抗腐蚀性能等）以及加工工艺性能（包括切削加工性能、焊接性能等）也提出了越来越高的要求。在实现商业化应用的各种铝合金中，Al-Zn-Mg-Cu系（简称7xxx系）铝合金具有最高的强度水平，其具有高的比强度和刚度、易加工、较好的耐腐蚀性能和较高的断裂韧性等优点，在航空航天、交通运输等领域已取得广泛的应用，并成为这个领域中最重要的结构材料之一。

但是，现使用的7xxx系铝合金材料更多地关注材料作为结构件的功效，忽略了其可以同时作为功能件的一面，未能很好的发挥铝合金材料的全面优越性。国内外已有的研制工作也主要是以7xxx系铝合金作为单一的结构材料应用于航空航天等领域为目的开展的，主要考虑材料的静强度、刚度、断裂韧性、疲劳性能和腐蚀性能，很少同时专门考虑材料的导电性能、导热性能等物理性能。7xxx系铝合金用于电子电器零部件的制造，特别是用于大功率器件时，其工作环境存在着特殊性，不仅需要超高强度起承重结构件的作用、以实现轻量化的效果，还需要作为功能件传输电流和传到热量等，这就要求材料需要具有高的静强度、高的电导率和热导率和抗应力腐蚀性能等。现有材料很难同时满足这些特殊要求。为此，进一步开展相关研制工作，通过合金成分、制备加工和热处理等工艺的优化设计对材料的组织和性能进行有效调控，使7xxx系铝合金材料制品集结构与功能与一身，获得对最佳的综合性能匹配及优良的表面质量及尺寸精度，将会很好地满足现代装备高度集成化、轻量化的发展需求，有利于进一步丰富7xxx系铝合金材料设计、制备经验和技术积累。

发明内容

本发明要解决的首要技术问题在于提出一种适用于结构功能一体化用铝合金制品，可以使7xxx铝合金制品集结构与功能于一身，具有高强度的同时具有高的电导率、以及良好的导热性能；同时，具有低的残余应力和良好的表面质量及尺寸精度。

本发明要解决的第二个技术问题在于提出该铝合金制品的制备方法。

本发明要解决的第三个技术问题在于提出该铝合金制品通过机械加工、化学铣削加工、电火花加工或激光加工方式所加工而成的最终零部件。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明涉及一种适合于结构功能一体化用铝合金制品，其有如下性能：（a）具有高强度的同时具有高的电导率、以及良好的导热性能；其屈服强度≥570MPa，且屈服强度σ（单位MPa）与电导率γ（单位％IACS）之间满足关系：σ＋10γ≥950，热导率大于或等于140W/(m.K)；（b）具有低的残余应力：残余应力值≤50MPa，所述铝合金制品含有以重量百分比计的下述成分：

Zn：5.5～10.0，Mg：1.5～2.8，Cu：1.5～2.5，Cr：0.01～0.50，Mn：0.05～0.50，Zr：0.01～0.20，且余者为Al、附带的元素和杂质，其中：

(a)10.0≤Zn+Mg+Cu≤14.0；

(b)4.4≤(Zn/Mg)+Cu≤6.5；

(c)0.10≤Cr+Mn+Zr≤0.60；和

(d)Cr≤Mn≤Cr+0.20。

其屈服强度≥570MPa，且屈服强度σ（单位MPa）与电导率γ（单位％IACS）之间满足关系：σ＋10γ≥950，热导率大于或等于140W/(m.K)；一般情况下，570MPa≤屈服强度≤1100MPa，且屈服强度σ（单位MPa）与电导率γ（单位％IACS）之间满足关系：950≤σ＋10γ≤1600，140W/(m.K)≤热导率≤205W/(m.K)。

本发明的优选方案为：所述的适合于结构功能一体化用铝合金制品，其含有以重量百分比计的下述成分：

Zn：6.2～9.0，Mg：1.8～2.4，Cu：1.6～2.3，Cr：0.03～0.20，Mn：0.10～0.30，Zr：0.03～0.15，且余者为Al、附带的元素和杂质，其中：