[发明专利]一种铝合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及合金材料技术领域，具体涉及一种铝合金的制备方法。

背景技术

铝是一种在地壳中分布广泛的金属元素，纯铝具有质量轻、密度小、可塑性好等优点，可以进行各种机械加工。但是纯铝的强度低，因此只有通过合金化才能得到可作为结构材料使用的各种铝合金。铝合金以铝为基体，可以根据不同的需要添加铜、硅、镁、锌、锰、镍、铁、钛、铬或锂等金属。铝合金的密度低，强度和比刚度高，主要用于机械制造、运输机械、动力机械及航空工业等方面。目前铝合金已成为继钢铁之后应用最广泛的金属材料。

铝合金主要分为两大类：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。变形铝合金中的高强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，在航空航天领域作为重要的结构材料并得到广泛应用。

常规高强铝合金的制备过程比较复杂，第一步将铝锭熔化后加入合金元素，通过搅拌使其合金化，浇铸冷凝后得到铝合金锭；第二步将铝合金锭车掉氧化物外表皮，再将该铝合金锭预热后经挤压机挤出得到铝合金棒，此时得到的棒材性能较低,不能直接使用；第三步将铝合金棒在一定温度下进行固溶处理；第四步对棒材在一定温度下进行时效处理，使得金属间化合物沉淀在晶界上从而起到增强效果，最终使得材料获得理想的力学性能。

目前美国采用上述方法，即使是针对7系高强铝合金，如所有牌号铝合金中强度性能最高的7075铝合金，其强度最大值也仅能够达到575MPa，硬度最大值能够达到150HB，而且由于我国的制备技术及后续固溶、时效等热处理过程的装备及控制技术落后于美国，导致国产相同牌号铝合金的微观组织比较粗大，此外7系铝合金中起主要增强作用的MgZn₂等金属间化合物析出尺寸较粗大、不均一，从而导致该合金的强度性能不理想，国产7075铝合金的强度只能达530MPa，硬度达130HB。因而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。

因而，如何突破原有技术的限制，找到一种更好的制备方法的提高铝合金的性能，是铝合金材料的重要发展方向，也是本领域前沿学者一直致力研究的主要问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种铝合金的制备方法，尤其是针对高强度铝合金的制备方法，本发明提供的制备方法，能够使得高性能铝合金具有更好的强度和硬度，同时制备方法简单，易于实现规模化生产。

本发明提供了一种铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，

a)将铝粉和合金元素粉末进行高能球磨后，得到混合粉末；

b)将所述混合粉末经过等静压成型后，得到预制坯；

c)将步骤b)得到的预制坯预热后，再进行热挤压，得到铝合金。

优选的，所述高能球磨的时间为20～60h。

优选的，所述高能球磨的球料比为(2～15)：1。

优选的，所述等静压成型为冷等静压成型。

优选的，所述等静压成型的压力为100～300MPa；所述等静压成型的时间为0.5～10min。

优选的，所述预热的温度为380～490℃；所述预热的时间为30～120min。

优选的，所述热挤压的温度为400～450℃；所述热挤压的压力为630～2000T。

优选的，所述热挤压的挤压比为(18～64)：1；所述热挤压的挤压速度为0.5～5mm/s。

优选的，所述合金元素为Zn、Mg、Cu、Si和Mn中的一种或多种。

优选的，所述合金元素占所述铝合金的质量分数为：