[发明专利]高强度高韧性铝合金棒材及其制备工艺

说明书

本发明提高提供一种高强度高韧性铝合金型材及其制备工艺，涉及金属材料冶炼技术领域，以铝合金型材的总量为基准，按重量百分比计，所述高强度高韧性铝合金棒材含有以下元素：Zn 3.15～5.21％，Mn 0.35～1.2％，Mg 0.56～1.28％，Sb 0.01～0.08％，Cu 0.08～0.15％，Zr 0.05～0.12％，V 0.06～0.16％，稀土元素0.003～0.012％，其余为Al和不可避免的杂质，本发明提供的高韧性铝合金型材通过铝与其它金属在体系中形成了铝化物弥散相，并产生协同作用，起到细化铸态晶粒，强化钉扎位错的作用，从而显著提高了铝合金型材的再结晶温度，降低了晶粒的再结晶，并克服了淬火敏感问题，改善了铝合金型材的强度、断裂韧性和抗应力腐蚀性。

机技术领域

本发明涉及金属材料冶炼技术领域，具体涉及一种高强度高韧性铝合金棒材的制备工艺。

背景技术

我国已经是全球最大的铝挤压材生产、出口和消费大国。当前，我国铝挤压工业进入规模化和技术升级的新阶段，处于变革与转型的重要时期。现在铝合金行业已经朝着生产环保低能耗，合金性能优异的方向发展。

连续挤压是铝合金型材生产的一种重要工艺，连续挤压杆料无需进行预热处理，但对于坯料要求良好的韧性、塑形以及成形性能。采用连续挤压成形的铝合金主要有：1050、1060、1100、3003、6063、AA1050、AA6082、AA6063、AA3103、AA1200、AA3005和AA3004等1系、3系和6系铝合金。随着科技的发展，连续挤压技术不断的提高，通过对挤压工艺以及工模具的设计和优化，所能生产的产品截面日益复杂，各种型材层出不穷，然而，连续挤压始终针对的对象均是软铝合金。对于2xxx系、4xxx系、5xxx系以及7xxx系等硬铝合金，由于塑性变形抗力较大，成型性能较差，普遍被认为无法采用连续挤压技术加工成形。

现有技术中，想要获得高强度的合金材料，就要以牺牲韧性、耐蚀性以及成形性等为代价。然而随着现代工业与国防的发展，不仅对于铝合金的需求量越来越大，对于铝合金综合性能的要求也越来越高。特别是在航空航天以及汽车制造等领域，不仅对于降低结构件重量以降低能耗、节约资源的要求越来越高，而且对于主要结构件能够承受巨大冲击和振动亦即具备良好的韧性的要求也日益迫切，兼具高强度、高韧性以及优良的耐腐蚀性和成形性等优异综合性能的铝合金亟待出现。

上述提及的铝合金，或纯度较低，或韧性不高，或耐腐蚀性能较差，或成形性不佳，在综合性能方面均有所欠缺，人们所期待的综合性能优异的铝合金至今尚未出现。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种高强度高韧性铝合金棒材及其制备工艺，它具有高纯度、高强度、高韧性，在工业生产中具有广阔的应用前景。

一种高强度高韧性铝合金棒材，以铝合金型材的总量为基准，按重量百分比计，所述高强度高韧性铝合金棒材含有以下元素：Zn 3.15～5.21％，Mn 0.35～1.2％，Mg 0.56～1.28％，Sb 0.01～0.08％，Cu 0.08～0.15％，Zr 0.05～0.12％，V 0.06～0.16％，稀土元素0.003～0.012％，其余为Al和不可避免的杂质。

镁能不仅可以提高铝合金的抗腐蚀性，还能提高铝合金的强度；在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn₂，对合金产生明显的强化作用，明显增加铝合金的抗拉强度和屈服强度；锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显着细化再结晶晶粒，其中再结晶晶粒的细化主要是通过MnAl₆化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用，MnAl₆的还能溶解杂质铁，形成(Fe、Mn)Al₆，减小铁的有害影响；钒在铝合金中形成难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用；锑改善了热压与冷压工艺性能；锆和铝形成ZrAl₃化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；钽可以显著提高铝合金的耐腐蚀性能。