[发明专利]一种高韧性ZLQ-2铝镁合金材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提供了ZLQ-2铝镁合金材料，特别是涉及一种高韧性ZLQ-2铝镁合金材料的制备方法，属于材料研究领域。

背景技术

高铁、航空航天和现代高技术战争对装备提出了极为苛刻的要求。发达国家无一不投入巨资，研究轻质结构材料以及与之配套的先进制造技术，以期减轻高铁、航空航天和兵器装备重量，提高高铁、航空航天、兵器装备的机动性。铝镁合金的一系列优点成为了高铁、航空航天和兵器轻量化的理想材料。

结合当前国内外铝镁合金现状和客户对产品的要求，针对部分产品的结构特点和工艺要求，在原国标铝合金ZL303基础上，研制了ZLQ-2铝镁合金。ZL303属于Al-Mg-Si系合金，其主要合金元素是镁与硅，并形成Mg₂Si相。Mg₂Si相为骨格状，有脆性且不溶于固溶体中，导致使其力学性能降低，塑性也下降。

铝合金ZL303砂型铸造的抗拉强度≥145MPa，延伸率≥1%。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高韧性ZLQ-2铝镁合金材料及制备方法，该方法使产品的抗拉强度R_m≥210MPa，屈服强度R_p0.2≥108MPa，伸长率A≥10%，布氏硬度HBW≥60。

技术解决方案

一种高韧性ZLQ-2铝镁合金材料，包括下列原料的重量百分比：Cu0.1-0.7%、Si≤0.7%、Mg3.5-6.5%、Zn0.1-0.4%、Fe≤0.3%、Mn≤1.0%、Ni≤0.1%、Ti0.2-0.3%、Pb≤0.1%、Sn≤0.1%、Cr≤0.1%，其余Al。

进一步：包括下列原料的重量百分比：Cu0.2-0.6、Si≤0.5、Mg4.0-5.5、Zn0.1-0.2、Fe≤0.3、Mn≤0.8、Ni≤0.1、Ti0.2-0.3、Pb≤0.1、Sn≤0.1、Cr≤0.1，其余Al。

进一步：包括下列原料的重量百分比：Cu0.3-0.5、Si≤0.3、Mg4.0-5.5、Zn0.1-0.2、Fe≤0.3、Mn≤0.6、Ni≤0.1、Ti0.2-0.3、Pb≤0.1、Sn≤0.1、Cr≤0.1，其余Al。

一种高韧性ZLQ-2铝镁合金材料的制备方法，其特征在于，采用砂型铸造，热处理时，固溶温度：530±5℃，固溶时间：4.5-5.5h；时效温度：200±10℃，时效时间4.5-5.5h；产品性能：抗拉强度R_m≥210MPa，屈服强度R_p0.2≥108MPa，伸长率A≥10%，布氏硬度HBW≥60。

本发明通过对原材料改进，采用砂型铸造及不同热处理工艺，使产品的抗拉强度R_m≥210MPa，屈服强度R_p0.2≥108MPa，伸长率A≥10%，布氏硬度HBW≥60。

具体实施方式

1.化学成分的确定

Mg是铝镁合金中最主要的合金元素。在硅含量较低的情况下，镁主要与铝形成Al₈Mg₅，作为固化相存在。但镁含量过高时，铸件易形成共晶Al₃Mg₂。经固溶处理后，Al₃Mg₂将溶于基体中，长期工作后会发生时效过程，沿晶界析出Al₃Mg₂并不断聚集长大，力学性能明显下降。

Cu与Al形成CuAl₂，作为强化相存在，机械性能可以提高，切削性变好。不过CuAl₂过高时，耐蚀性降低，容易发生热间裂痕。

铁、硅在铝镁合金中形成Al₃Fe、Mg₂Si,存在于晶界处，使合金变脆，故含量均限制在0.3%以下。

本发明在原国标合金ZL303基础上，结合各种化学元素对力学性能的影响，确定了不同的化学成分、不同的热处理工艺，测试其力学性能，利用正交试验的方法，最终优选择的化学成分，见表1。

表-1铸造铝合金（ZLQ-2）的化学成分

2.热处理工艺参数的选取

2.1固溶处理加热温度的确定

试验固溶处理加热温度选取了520℃、530℃、540℃区间不同温度进行固溶处理。

2.2固溶处理保温时间的确定

试验固溶处理保温时间选取3.5h、4.5h、5.5h进行试验。

2.3时效温度的确定