[发明专利]一种高强高韧铝合金锻件及其制备方法

说明书

一种高强高韧铝合金锻件及其制备方法，属于金属材料工程领域。该高强高韧铝合金锻件含有的化学成分及其质量百分比为：Zn：9.8％～12.4％，Mg：0.3％～2.0％，Cu：1.3％～2.4％，Zr：0.04％～0.20％，Mn：0.10％～0.60％，Si≤0.08％，Fe≤0.10％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al；其通过熔铸、二级均匀化处理、挤压加工后，固溶、淬火、时效处理，锻造成型，再经过第二次固溶后，淬火，分级人工强制时效处理后，得到可供加工零件使用的高强高韧铝合金锻件，锻件显微组织均匀、性能稳定，极限抗拉强度高，延伸率高。该材料制品可用于航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域的结构元件。

技术领域

本发明涉及一种高强高韧铝合金锻件及其制备方法，属于金属材料工程领域。

背景技术

近年来，随着铝冶金装备技术及冶金学基础技术水平的提高，铝合金的发展趋势为制备高纯净、高性能及高合金化的铝合金，目前，已经出现了通过熔铸技术制造的600MPa级及通过粉末冶金技术制造800MPa级的铝合金。而这些铝合金断裂韧度往往不令人满意。

600MPa级铝合金已经工业化应用，目前达到工业化应用水平的超高强铝合金有美国7055(Al-8％Zn-2.0％Mg-2.2％Cu-0.10％Zr)、7068(Al-7.8％Zn-2.5％Mg-2.0％Cu-0.10％Zr)及俄罗斯B96系(Al-8.5％Zn-2.6％Mg-2.3％Cu-0.15％Zr)铝合金。国内也发展600MPa级铝合金，并已进行工业化生产，但其变形最小的方向—变形最大的方向的(T-L向)平面应变断裂韧度K_Ⅰc仅达25MPam^1/2以下。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明提出了一种高强高韧铝合金锻件及其制备方法，该高强高韧铝合金锻件是一种新型的高饱和组分Al-Zn-Mg-Cu系高强铝合金锻件，为7000系合金。

本发明的一种高强高韧铝合金锻件，其含有的化学成分及各个成分的质量百分比为：Zn为9.8％～12.4％，Mg为0.3％～2.0％，Cu为1.3％～2.4％，Zr为0.04％～0.20％，Mn为0.10％～0.60％，Si≤0.08％，Fe≤0.10％，Ti≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。

本发明的一种高强高韧铝合金锻件的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：熔铸

按高强高韧铝合金锻件的化学成分配料，将原料熔化后，经炉内精炼，静置后，浇铸，得到合金铸锭；

步骤2：均匀化处理挤压加工

将合金铸锭均匀化处理后，进行挤压加工，得到横截面为矩形的坯料；

所述的均匀化处理的工艺为：第一级均匀化处理温度为410℃～430℃，保温6±1h；第二级均匀化处理温度为450℃～480℃，保温时间≥36h；

步骤3：热处理

将坯料，固溶、淬火、时效处理后，锻造成型，得到锻件；其中，所述的时效处理的工艺为：110℃～175℃保温时间≥4h；

步骤4：人工强制时效

将锻件进行第二次固溶后，淬火，进行分级人工强制时效处理后，得到可供加工零件使用的高强高韧铝合金锻件；其中，所述的分级人工强制时效处理的工艺分为两种，分别为：峰值时效处理工艺：65℃～80℃/24h+115℃～145℃/10h～30h，过时效处理工艺：65℃～80℃/≥24h+105℃～145℃/≥4h+150℃～180℃/6h～30h。

所述的步骤1中，所述的熔铸工艺，其工艺参数为7000系常规熔铸工艺，优选为7075合金常规熔铸工艺。