[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu合金的配方、熔炼工艺及其应用

权利要求书

1.一种Al-Zn-Mg-Cu合金的配方，其特征在于：它是由Al、Zn、Mg、Cu、Mn、Cr组成；以上各成分所占总质量分数为：Zn为5.6%-5.9%、Mg为2.2%-2.4%、Cu为1.6%-1.8%、Mn为0.25%-0.35%、Cr为0.18%-0.22%、余量为Al。

2.一种Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼工艺，工艺所采用原材料为纯铝锭、纯锌锭、纯镁锭以及中间合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al-5%Cr，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、工艺原材料前处理：首先去除纯铝锭、纯锌锭、纯镁锭及中间合金Al-20%Cu、Al-10%Mn和Al-5%Cr表面的油污、霉斑和氧化皮，然后在300-350℃的温度下烘烤3-4h；

步骤2、初步熔炼：在熔炼炉中首先加入纯铝锭后升温熔化，加入覆盖剂，扒渣后依次加入Al-20%Cu中间合金、Al-10%Mn中间合金、Al-5%Cr中间合金，再依次加入纯锌锭和纯镁锭，搅拌10-15min后再继续加入覆盖剂，整个初步熔炼过程中熔炼温度控制在730-750℃范围内；

步骤3、精炼：采用高纯氮气+六氯乙烷粉末的喷粉法对步骤2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液进行精炼，将步骤2得到的Al-Zn-Mg-Cu合金熔液降温到720-730℃的精炼温度范围内后，进行第一次喷粉，喷粉结束后静置10-15min，扒渣后加入变质剂进行变质处理，然后再进行第二次喷粉，喷粉结束后静置10-15min，扒渣后得到精炼后的Al-Zn-Mg-Cu合金溶液。

3.根据权利要求2所述的一种Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼工艺，其特征在于，所述的熔炼炉为石墨坩埚熔炼炉。

4.根据权利要求2所述的一种Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼工艺，其特征在于，所述的覆盖剂为60%MgCl2+40%KCl的组成物，加入量为炉料质量的1.5-2.5%。

5.根据权利要求2所述的一种Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼工艺，其特征在于，所述的六氯乙烷的用量占合金液总质量的0.5-0.8%。

6.根据权利要求2所述的一种Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼工艺，其特征在于，所述的变质剂为中间合金A1-5Ti-B，加入量为炉料质量的0.8-1.2%、或中间合金A1-10%RE，加入量为炉料质量的2.8-3.0%、或两种中间合金A1-5Ti-B，加入量为炉料质量的0.8-1.2%与A1-10%RE，加入量为炉料质量的2.8-3.0%的组成物中的一种。

7.一种用于高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴的挤压铸造工艺，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、合金熔炼：按照权利要求2-5之一所述的步骤完成Al-Zn-Mg-Cu合金的熔炼；

步骤2、挤压铸造过程：将模具预热，将步骤1所得Al-Zn-Mg-Cu合金溶液浇入模具型腔内；挤压铸造机冲头向模具型腔平稳推进合金液、快速增压凝固结晶，保压定形；待铸件冷却后脱模，得到高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴挤压铸造毛坯；整个挤压铸造过程中，控制工艺参数为：模具预热温度为200-300℃，浇注温度为680-720℃，加压开始时间为3-5s，加压速度为10mm/s，比压为120-200MPa，保压时间为30-90s；

步骤3、热处理：将步骤2得到的高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴挤压铸造毛坯经过固溶处理及时效处理后得到高速机车用Al-Zn-Mg-Cu合金传动空心轴挤压铸造件，其中固溶处理工艺参数控制在400-500℃保温10-14h；时效处理工艺工艺参数控制在110-130℃保温16-26h。