[发明专利]一种高延伸率变形稀土铝合金及制造方法

说明书

本发明公开了一种高延伸率变形稀土铝合金及制造方法，主要涉及铝合金领域。其组分按重量百分比计包括：5‑7％Zn；2‑3％Mg；1‑2％Cu；0.3‑0.6％Y；不可避免杂质≤0.15％；余量为铝。本发明的有益效果在于：它制备出不含稀土的强韧兼备的变形铝合金。

技术领域

本发明涉及铝合金领域，具体是一种高延伸率变形铝合金及制造方法。

背景技术

新能源车选用铝合金作为原材料并通过挤出工艺解决复杂型面零件的一次成型，同时达到轻量化的效果。另一方面，通过选择不同铝合金牌号挤压成复杂截面的型材在整车上承担着承载和碰撞时型变吸收能量的效果。

铝合金作为全世界蕴藏量第二大的金属给主机厂达成轻量化设计指标提供了很好的解决思路。众所周知，铝合金密度2.7kg/m3，仅为铁的1/3，铝是面心立方结构，故有很好的塑性，易于成型和加工，具有良好的抗腐蚀性能，所以，铝合金是满足轻质高强的最好选择之一。

Al-Zn-Mg-Cu-Y铝合金中的元素Cu(铜)，在合金化的过程中，一部分充当溶质元素，扩散到熔体中，在凝固过程中，固/液界面前沿形成过冷区，由于Cu的扩散速度较慢从而限制了晶粒生长。另一部分Cu元素与基体反应生成Al2Cu，分散在液态基体中的Al2Cu充当了形核质点，在异质形核的过程中，可作为液态金属的固相质点，使表面能降低，加快形核速率，从而起到了细化晶粒的作用。但在铝合金中加入单质铜(Cu)成本较高。提高铝合金强度的方法已经被大量研究，向铝基体中添加适当的合金元素，在热处理变形过程中通过强烈的析出强化以及细晶强化等效应，可显著提高铝合金强度。如最近开发的重稀土Gd或Y含量0.3wt.％以上的超高强变形Al-Zn-Mg-Gd-Zr合金，经变形及时效处理后合金的抗拉强度高600MPa。可是，加入高含量的稀土元素增添了合金的成本。并且加入稀土元素增加了合金的密度，限制了合金的应用。因此，需要其他合适的元素取代稀土元素，来开发低成本高强变形铝合金。

近几年来有很多关于变形铝合金和Mg、Al、Zn、Mn、Y等元素在铝合金中的作用的研究被广泛关注。本专利通过添加合金元素铝、钙、锌、锰、铈等以充分利用细晶强化和第二相强化，以期开发出新型的成本低廉、高力学性能的变形铝合金。所以如果想要铝合金能够成为铝合金或钢的替代品，那么在强度和延展性上还需要进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高延伸率变形铝合金及制造方法，它制备出不含稀土的强韧兼备的变形铝合金。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种高延伸率变形铝合金，其组分按重量百分比计包括：5-7％Zn；2-3％Mg；1-2％Cu；0.3-0.6％Y；不可避免杂质≤0.15％；余量为铝。

优选的，通过以下方法制造：

步骤1)熔炼，将纯Al、纯Mg、Al-20 Cu中间合金、Al-30Y中间合金和纯Zn置于密闭的熔炼炉中，对熔炼炉抽真空并通氩气并预热，后用熔炼炉加热原料至原料全部熔化，得到熔化的液体合金；

步骤2)铸锭，静置液体合金后，打渣并浇铸成型，空冷得铸锭；

步骤3)机加工：将铸锭锯切、车皮至直径为70mm，高为60mm的锭子备用；

步骤4)均匀化处理，将锭子在480℃下保温8h，再空冷；

步骤5)挤压，得到铝合金型材。

优选的，所述铝铜中间合金铜的质量百分比为20％，铝钇中间合金钇的质量百分比为30％。

优选的，步骤5)的挤压工艺包括：将挤压模具及经步骤4)处理的铸锭在460-480℃下预热1-2h后，在挤压温度为420-460℃，挤压速度为1.5-2.5m·min^-1，挤压比为10-20:1条件下进行挤压。