[发明专利]一种铝锌镁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属合金，具体地涉一种铝锌镁合金及其制备方法。

背景技术

铝合金是以铝为基的合金总称。铝合金的主要合金元素有铜、硅、镁、锌、锰，次要合金元素有镍、铁、钛、铬、锂等。铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。

铝合金按加工方法可以分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。其中，形变铝合金能承受压力加工，可加工成各种形态、规格的铝合金材，主要用于制造航空器材、建筑用门窗等。而铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金，铝铜合金，铝镁合金，铝锌合金和铝稀土合金。

锌合金是以锌为基加入其他元素组成的合金，常加的合金元素有铝、铜、镁、镉、铅、钛等低温锌合金。锌合金熔点低，流动性好，易熔焊，钎焊和塑性加工，在大气中耐腐蚀，残废料便于回收和重熔；但蠕变强度低，易发生自然时效引起尺寸变化。熔融法制备锌合金，压铸或压力加工成材。按制造工艺可分为铸造锌合金和变形锌合金。铸造锌合金流动性和耐腐蚀性较好，适用于压铸仪表，汽车零件外壳等。

镁合金是以镁为基加入其他元素组成的合金。镁合金是21世纪的绿色金属结构材料，其密度小（1.8g/cm³左右），比强度高，弹性模量大，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。镁合金的主要合金元素有铝、锌、锰、铈、钍以及少量锆或镉等。目前使用最广的是镁铝合金，其次是镁锰合金和镁锌锆合金。镁合金主要用于航空、航天、运输、化工、火箭等工业部门。按成型方法，镁合金分为变形镁合金和铸造镁合金两类。

但是，现有镁合金由于室温强度和韧性指标有限，难以满足轮毂、发动机支架，减震系统等高性能结构对使用的要求。尤其是高韧性的镁合金，是比较适合用于轮毂的镁合金，但是高韧性镁合金的强度低，较低的综合性能抑制了镁合金减重效果的充分发挥，尤其是室温抗拉强度。

CN 101805865A公开了一种高强镁合金管材，它含有铝、锌、锰,其含有的质量百分比为：铝Al为7.8%-9.2%、锌Zn为0.2%-0.8%、锰Mn为0.2%-0.5%，还含有稀土RE，其质量百分比稀土RE为0.5%-2.0%。由于稀土RE可与铝Al反应生成Al-RE化合物，其弥散强化作用可提高合金的强度，并细化晶粒，使合金中Mg17Al12相的量减少，使原来的连续与半连续状的网状晶界结构逐渐变为断续、弥散分布的带状结构，使其细晶强化和晶界强化作用更为明显，同时稀土RE具有强烈的固溶强化作用，提高合金在室温下的综合力学性能。

CN101910443A提供无铜锻造铝合金产品及其生产方法。在一个实例中，所述合金具有以下组分：约0.01至约1.5重量%的银；约1.0至约3.0重量%的镁；约4.0至约10.0重量%的锌；约0.05至约0.25重量%的锆；最大0.15重量%的铁；最大0.15重量%的硅；和包括铝、杂质元素(偶存元素)和杂质的剩余物。在一个实例中，所述合金可以用于制造航空器的结构元件。

CN1974807A公开了一种高性能镁合金的制备方法，它是以镁、铝、锌、锰为原料，以稀土元素-镧为晶粒细化添加剂，在真空状态中，在氩气保护下，在水循环冷却下，在熔炼炉中，镁、铝、锌、锰、镧熔炼成合金熔液，并进行化学反应，在720℃±5℃静置5-10min，在680℃±5℃时浇铸成型镁合金棒，经切割、精车、机械抛光，制成高性能镁合金棒，清除了镁合金中的有害物质，金相组织致密均匀，晶粒细化，晶粒尺寸≤40μm，镁合金机械性能大幅度提高,其抗拉强度可提高至260MPa，与传统AZ91铸态性能相比，其抗拉强度可提高62.5%，延伸率可提高8倍，合金内部组织致密性增强，机械性能稳定优良，本制备方法工艺流程短，污染环境小，是理想的高性能镁合金的制备方法。

武汉理工大学的姚三九等人研究了Zn、Al含量对高锌镁合金的密度、显微组织和力学性能的影响。结果表明，含锌（质量分数）20-25%、铝5-10%之间的镁合金的着火点高于740℃，密度约为2.2g/cm³，可采用常规熔炼方法熔炼。该材料的强度σ_b为145-164MPa，有希望发展成为一类新型的镁合金。（高锌镁合金研究，姚三九、刘卫华，特种铸造及有色合金，2001.5）