[发明专利]一种铝合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种铝合金的制备方法，通过熔炼、浇注、均匀化、热轧、固溶、自然时效的方式制备高强高韧7B05铝合金。通过快冷的方式加快形核减少晶粒尺寸；热轧增加变形量，细化晶粒提升合金强度；双级均匀化的方式减小宏观偏析，溶解合金中可能存在的粗大相；长时间的自然时效析出稳定的团簇，利用团簇强化的方式同时提升合金的强度和塑性。本发明环保且能量损耗小，对7B05合金的强度和塑性提升明显，并且制备出的合金不易产生裂纹和宏观偏析减少了工程使用过程中可能存在的风险。

技术领域

本发明涉及金属强韧化领域，具体涉及一种铝合金的制备方法。

背景技术

铝合金由于高的比强度和耐蚀性在航空航天及轨道交通领域得到了大量应用，设计高强、高韧、高机械稳定性的铝合金是人类长期以来追求的目标和挑战。7B05铝合金作为一类具有良好可焊性及耐腐蚀性的国产化7000系铝合金，热轧后的7B05铝合金经固溶及T5或T6态时效处理后直接使用，传统的第二相强化方式一定程度上制约了其强度和塑性的进一步提升。

近期关于铝合金团簇强化的研究表明，7000系铝合金在长期自然时效的条件下会在基体中引入大量溶质原子团簇。由于溶质原子团簇的尺寸较传统第二相更小且其在合金中的体密度更大，故能在提高合金强度的同时不损失其延性，并为合金整体提供更高的加工硬化能力，因而成为了可热处理铝合金强韧化的新思路。然而，自然时效态铝合金中较小的析出相尺寸和大量的过饱和溶质原子可能会引发溶质原子/团簇与位错间的交互作用，进而在宏观上表现为铝合金试样塑性变形的不均匀。如何有效规避自然时效态铝合金使用过程中可能产生的不均匀塑性变形，并保持团簇强化对铝合金强度和塑性的提升成为新的研究热点与挑战。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种铝合金的制备方法，以提升传统制备工艺下7B05铝合金的强度及塑韧性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种铝合金的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、将纯铝在720℃-800℃熔融后再加入纯Zn和中间相合金，然后在700℃-720℃加入Al-Mg合金，浇注得到铝合金铸锭；

步骤2、对铝合金铸锭进行双级均匀化处理后冷却，将冷却后的铝合金铸锭进行轧制，将轧制得到铝合金进行固溶处理；

步骤3、在室温条件下自然时效1000h以上得到铝合金。

优选的，步骤1中所述中间合金包括Al-Cu、Al-Mn、Al-Zr和Al-Cr。

优选的，步骤1中制备铝合金铸锭的方法具体如下：

将熔炼炉加热至720℃-800℃后加入纯铝，保温60-90min后加入纯Zn 和中间相合金再保温60-90min后，在700℃-720℃加入Al-Mg合金，再次保温30min-60min后扒渣处理并利用氩气精炼除杂，最后将温度升至720℃- 800℃保温30min-60min后浇注得到铝合金铸锭。

优选的，采用氩气精炼除杂时从熔融合金液底部逐渐向上搅拌除杂，共除杂2次，单次时间在3min-5min。

优选的，步骤2中所述双级均匀化处理方法如下：

首先，将铝合金铸锭在300-400℃保温6-10h，然后，将铝合金铸锭在 450-470℃保温16-32h。

优选的，所述步骤2中轧制温度为400-440℃。

优选的，步骤2的轧制过程中单次压下量为0.1-0.3mm，总压下量为铝合金铸锭原始厚度的60％-70％。

优选的，步骤2中所述固溶处理的方法为，将铝合金在470-490℃保温1-2h。

优选的，使用铜模进行浇筑，且浇筑时间小于10s。