[发明专利]一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金及其制备方法，涉及铝合金领域，按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Zn:5.0‑7.0％，Cu:2.0‑3.0％，Mg:1.5‑3.0％，Sc：0.15‑0.35％，Zr：0.1‑0.2％，Y:0.1‑0.3％，余量为铝及不可除杂质。制备方法为：熔炼、模具、精炼除杂除气、浇注、均匀化热处理、三维大变形锻造预变形、等温变形加工、热处理。所用铸造模具为金属模具作为内模、环绕冷却管，砂型模具作为外模的特殊组合模具，制备得到高质量、高性能铸件；所述热处理为固溶处理+梯度时效处理。本发明所制备的Al‑Zn‑Mg‑Cu铝合金，强度达650MPa,伸长率为10‑13％，在强度提高的同时，实现了伸长率的提升，提高了使用寿命，在高强铝合金领域具有重要的价值。

技术领域

本发明提供了一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法，属于铝合金领域。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu铝合金具有密度低，强度高，塑性优异的特点，同时具备优良导电和导热性能，在工业领域有着广泛的应用，尤其在航天航空领域，是航空飞行器重要的结构材料，飞机机身接头、框架、轮毂等支撑结构零部件均采用了铝合金。

目前使用的Al-Zn-Mg-Cu铝合金的抗拉强度、抗疲劳性能较低，需要进一步优化显微组织，改善性能，满足航天航空需求。中国专利CN107502796A公开了一种Sc-Zr-Yb复合增强Al-Zn-Mg合金及其制备方法，成分包括5.8-6.9％的Zn，2.0-2.5％的Mg，0.1-0.15％的Zr，0.09-0.15％的Sc，0.2-0.4％的Yb，以及余量的Al，合金经轧制变形，固溶、时效处理，强度达到537MPa。中国专利CN102127665A公开了一种可作为超高强铸造铝合金使用的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr-RE合金及其制备方法,成分包括:Zn:7.0-8.0％，Mg:1.5-2.5％，Cu:1.4-2.0％，Mn:0.2-0.5％，Sc:0.15-0.25％，Zr:0.1-0.2％，Er或Yb:0.1-0.3％，余量为铝，合金经固溶时效处理后，强度可达605MPa，伸长率为7.0％。

本发明提供一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法，采用Sc、Zr、Y微合金化，结合铸造工艺控制制备高质量铸锭，采用三维大变形多向锻造对铸锭进行预变形处理，然后进行等温挤压或等温锻造变形加工，在避免提高变形储能的同时，实现亚结构强化，固溶及时效热处理后所制备合金强度达610MPa，伸长率达到10-13％。

发明内容：

本发明针对Al-Zn-Mg-Cu铝合金的抗拉强度、抗疲劳性能较低的问题，提供一种高强Al-Zn-Mg-Cu铝合金及其制备方法，采用Sc、Zr、Y微合金化，结合铸造工艺控制制备高质量铸锭，采用三维大变形多向锻造对铸锭进行预变形处理，然后进行等温挤压或等温锻造变形加工，在避免提高变形储能的同时，实现亚结构强化，结合固溶+时效热处理，达到同时提高铝合金强度以及伸长率的目的。

本发明提供一种高强Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Zn:5.0-7.0％，Cu:2.0-3.0％，Mg:1.0-2.0.0％，Sc：0.15-0.35％，Zr：0.1-0.2％，Y:0.1-0.3％，Sc与Zr按质量比Sc:Zr＝1-3:1添加，余量为铝及不可除杂质。

进一步该铝合金按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Zn:5.6-6.5％，Cu:2.0-2.6％，Mg:1.9-3.0％，Sc:0.2-0.3％，Zr:0.12-0.15％，Y:0.2-0.3％，Sc与Zr按质量比Sc:Zr＝1-3:1添加，余量为铝及不可除杂质。

进一步该铝合金按重量百分比，包括以下成分：Si:≤0.5％，Fe:≤0.5％，Zn:6.0-6.5％，Cu:2.0-2.6％，Mg:2.0-2.6％，Sc:0.26％，Zr:0.13％，Sc:Zr＝2:1，Y:0.3％，余量为铝及不可除杂质。