[发明专利]一种中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中强超韧耐蚀Al‑Zn‑Mg系铝合金，其特征在于：该铝合金的质量百分比组成为Zn：3.5～6wt％，Mg：0.9～2.3wt％，Cu：0.01～0.1wt％，Mn：0.1～0.5wt％，Cr：0.01～0.1wt％，Ti：0.01～0.05wt％，Zr：0.05～0.2wt％，V：0.05～0.09wt％，Th：0.01～0.09wt％，Er：0.08～0.15wt％，Fe≤0.20wt％，Si≤0.15wt％，其余为Al和不可避免的杂质。本发明涉及Al‑Zn‑Mg系铝合金，通过添加少量Cu、Mn、Cr、Zr、Ti、V、Th、Er等元素去合金化和纯净化，实现Al‑Zn‑Mg系铝合金一定强度的同时提高其断裂韧性和疲劳性能的中强超韧耐蚀。

技术领域

本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法。

背景技术

随着现代铝制特种车辆和高速列车技术不断升级换代，车体各种结构支座和法兰等大型锻件及车体底架等大型材对铝合金新材料的减重性、抗震性、耐蚀性、可焊性及服役稳定性等方面提出越来越严苛的要求。研发一种中强超韧、疲劳性能、冲击性能、耐蚀性、可焊性、成形性及在线淬火性都好的车辆结构大型锻件和大型材用铝合金至关重要。

我国现有特种车辆车体各种焊接结构的支座、法兰等大型锻件采用具有自主知识产权的7A52铝合金加工制造。在各种复杂的使用工况服役过程中，多种7A52锻件发生了由强度、韧性、耐蚀性、焊接性的不匹配造成的大面积开裂失效的问题。而我国高速列车车体、框架、底架大型材采用美国研发的7005铝合金加工制造，一方面缺乏自主知识产权，另一方面7005铝合金需要进一步纯净化和去合金化以提高其断裂韧性和疲劳性能，因此无法将7005铝合金直接应用到特种车辆的锻件或型材中。

因此，需要对7A52、7005铝合金进行改进，适用于特种车辆车体结构锻件和高速列车车体、框架、底架等。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种在保证一定强度的同时提高其断裂韧性和疲劳性能的中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金的制备方法。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金，其特征在于：该铝合金的质量百分比组成为Zn：3.5～6wt％，Mg：0.9～2.3wt％，Cu：0.01～0.1wt％，Mn：0.1～0.5wt％，Cr：0.01～0.1wt％，Ti：0.01～0.05wt％，Zr：0.05～0.2wt％，V：0.05～0.09wt％，Th：0.01～0.09wt％，Er：0.08～0.15wt％，Fe≤0.20wt％，Si≤0.15wt％，其余为Al和不可避免的杂质。

本发明解决第二个技术问题所采用的技术方案为：一种中强超韧耐蚀Al-Zn-Mg系铝合金的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

1)熔铸：按照所需成分进行配料，熔炼温度为720℃～780℃，浇注获得铸锭；

2)均匀化退火：铸锭在450～485℃下保温12～30h；

3)热加工：采用热轧、热锻或者热挤压将铸锭加工成所需成品规格的热加工件；

4)固溶处理或者在线淬火：采用热轧、热锻将铸锭加工成所需成品规格的热加工件时，采用固溶处理，固溶处理工艺为450～485℃保温0.5～2h，常温水冷；采用热挤压将铸锭加工成所需成品规格的热加工件时，在线风淬；

5)双级时效工艺：

采用A制度：一级时效处理工艺为将热加工件在110～120℃下保温6～24h，二级时效处理工艺为将热加工件继续升温，在150～160℃下保温8～18h；