[发明专利]一种长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种长周期结构相增强Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Mn‑Er‑Zr铝合金及其制备方法，属于铝合金材料技术领域，包括以下重量百分比的组分，Zn5～7％，Mg2～3％，Cu1～2％，Mn0.5～0.8％，Er0.3～0.6％，Zr0.2～0.5％，余量为Al及不可避免的杂质。本发明是以纯Al、纯Mg、Al‑Zn中间合金、Al‑Cu中间合金、Al‑Er中间合金和Al‑Zr中间合金为原料，熔炼；均匀化处理；机加工；热挤压和时效处理等步骤获得铝合金材料，属于高强度铝合金，其半固态成形温度低，固相含量随温度变化的敏感性低、所得固相颗粒圆整度高；制备过程中，制备温度低、氧化和燃烧少、过程容易控制、适合采用半固态成形技术制备高强度、形状复杂、体积较大的铝合金零件。

技术领域

本发明涉及铝合金材料技术领域，具体涉及一种长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金及其制备方法。

背景技术

铝是轻质的金属结构材料，在航空航天、军工、汽车等领域应用日益增多，但铝合金的强度和耐热性欠佳，严重影响其在航空航天、军工、汽车及其它行业中的应用，因此提高铝合金的强度和耐热性能是发展铝合金材料的重要课题。

近十几年，一种新型长周期结构增强的铝合金吸引了人们的注意，采用快速凝固粉末冶金方法制备的长周期结构强化的Al-Mg-RE铝合金，室温拉伸屈服强度最高达610MPa,而延伸率也超过5％；423K时，屈服强度也达到510MPa，这是目前制备的强度最高的铝合金。

随着研究不断深入，研究者普遍认为长周期结构增强的铝合金可成为新一代高强度高韧性铝合金。

Al-Mg-RE-Zr铝合金为长周期结构增强的高强度高韧性铝合金，并提出针对该铝合金的两类材料加工方法，一类是快速凝固，另一类是塑性加工方法；然而，这两类材料加工方法都无法获得形状复杂，体积较大的产品。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提供一种长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金及其制备方法；该长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金及其制备方法提供的长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金属于高强度铝合金，其半固态成形温度低，固相含量随温度变化的敏感性低、所得固相颗粒圆整度高；制备过程中，制备温度低、氧化和燃烧少、过程容易控制、适合采用半固态成形技术制备高强度、形状复杂、体积较大的铝合金零件。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金，包括以下重量百分比的组分，Zn5～7％，Mg2～3％，Cu1～2％，Mn0.5～0.8％，Er0.3～0.6％，Zr0.2～0.5％，余量为Al及不可避免的杂质。

本发明进一步改进中，所述铝合金由α-Al相和长周期结构相组成，且长周期结构相的体积分数不低于30％。

制备所述的长周期结构相增强Al-Zn-Mg-Cu-Mn-Er-Zr铝合金的方法，包括如下步骤，

步骤S1：熔炼，以纯铝锭、纯镁锭、Al-Zn中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Er中间合金和Al-Zr中间合金为原料，按所述铝合金组分的重量百分比进行计算配料，预热；

开启熔炼炉，待炉膛温度达到350～400℃时，将均预热的纯铝锭加入熔炼炉中，加热升温到690～710℃至纯铝锭熔化；

接着升温至750～770℃后加入纯镁锭、Al-Zn中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金和Al-Er中间合金，待纯镁锭、Al-Zn中间合金、Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Er中间合金、Al-Zr中间合金和纯锑粒熔化；

最后在710～730℃下保温10～20min，再次搅拌打渣，静置降温至695～705℃后采用金属模铸造，制得铝合金铸锭；