[发明专利]一种高强高韧7A04铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金及其制备方法，更具体的讲是一种高强高韧7A04型铝合金及其制备方法。

背景技术

7A04型铝合金为最常用的超硬铝，系高强度合金,可热处理强化。通常在淬火人工时效状态下使用,此时强度比一般硬铝高得多,但塑性较低;截面不太厚的挤压半成品和包铝板有良好的耐蚀性,具有应力集中倾向。点焊焊接性良好、气焊不良，可切削性在热处理后良好、退火状态下较低。

属Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金，亦称超硬铝，是超硬铝中想当成熟.使用较久和较广的一个合金。强度高，热处理强化效果好，退火和新淬火状态下塑性中等；与硬铝不同，人工时效状态下的耐蚀性比自然时效状态的耐蚀性好，且自然时效进程慢，需经过3个月后才能达到时效硬化峰值，故7A04在淬火人工时效状态下使用。其缺点是组织稳定性不高，低频疲劳强度低，有应力腐蚀破裂倾向。合金点焊焊接性良好，气焊不良，热处理后可切削性良好，但退火后的可切削性不佳。

传统的7A04型铝合金是由铝锭重熔法制备，该方法由于需要将铝锭进行重熔，消耗了大量的能量，同时对环境造成污染，而且重熔时会对铝液的品质造成影响，烧损率大，从而影响了铝合金的品质，因此上述重熔法不适合国家技能减排的要求，也不能提高企业的效益。

传统的7A04型铝合金具有较高的力学性能，如拉强度 σb (MPa)：≥530、条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥400、伸长率 δ10 (%)：≥5

，但是该力学性能有时不能满足使用需求，因此需要一种高强度和高韧性的铝合金，同时需要一种节能减排、降低成本的生产方法。

发明内容

针对以上不足，本发明提供了一种高韧性、高强度的铝合金以及利用电解铝液直接生产铝合金的方法，该方法克服了重熔法的缺陷，直接利用电解铝液进行生产，节约了能源和人力，同时减轻了对环境污染。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.055-0.057%，Fe 0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn 5.92-5.95%，Mg 2.36-2.40%，Mn 0.40-0.42%，Ti 0.06-0.08%，Cr 0.17-0.18%，其余为不可避免杂质及Al。

上述Zn/Mg的质量比为2.5：1。

上述不可避免杂质中单个杂质的质量分数≤0.05%。

上述不可避免杂质质量分数≤0.15。

优化的，一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分：si 0.056%，Fe 0.072%，Cu1.69%，Zn 5.925%，Mg 2.37%，Mn 0.41%，Ti 0.07%，Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al。

上述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，包括如下步骤：

（1）    向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭≥电解铝液质量的40%，然后加入Al-Mn、Al-Cr、Cu金属;

（2）    调整熔炼炉内温度为740-750℃，加入Zn；

（3）    调整熔炼炉内温度为740℃，加入Mg；

（4）    对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740℃，时间≥15分钟；

（5）    精炼完成后静置，静置时间为30分钟；

（6）    加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；

（7）    将上述过滤后的铝液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为：700±5mm/min，铸造速度90-110 mm/min，水压为0.03Mpa；

（8）    铸造后的产品进行热处理，热处理与455℃保温1小时；465℃保温1小时，然后调节温度为120℃保温8小时，升温到160℃保温1小时；

（9）    成品入库。

上述步骤(1)中Al-Mn中Mn的质量分数为10%。

上述步骤(1)中Al-Cr中Cr的质量分数为5%。

上述步骤（6）中晶粒细化剂为Al-5Ti-B。