[发明专利]一种高强耐蚀的Al-Zn-Mg-Cu-Er-Zr合金及其制备工艺

说明书

一种高强耐蚀的Al‑Zn‑Mg‑Cu‑Er‑Zr合金及其制备工艺，属于有色金属材料领域。本发明的重点在于调整Al‑Zn‑Mg‑Cu中的合金元素的质量比，并复合添加Er、Zr元素，发挥其微合金化作用，钉扎位错，抑制再结晶，并通过合适的热处理工艺使该合金在保证高强的同时，具有良好的抗剥落腐蚀性能。

技术领域

本发明涉及一种高强耐蚀的Al-Zn-Mg-Cu-Er-Zr铝合金，可用于航空航天及民用领域，属于有色金属材料领域。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是超高强铝合金，具有密度小，比强度高，热加工性能好等特点，被广泛的应用于航空航天，交通运输等领域，成为飞机机身，梁翼，桁条等高强度结构部件的重要材料。近年来，伴随着航天航空业、交通运输业向现代化、高速化方向发展，运输工具的轻量化日趋强烈。在重要承力构件的选材方面，从最初的只单纯的追求高强度，到现在要求高强高韧耐蚀等综合性能，因此对铝合金材料的要求也越来越高。而稀土元素在铝合金中具有净化，变质以及微合金化的作用，稀土Er加入高纯铝、Al-Mg、Al-Li等系列的合金中，可以以Al3Er粒子的形式作为非均质形核核心，使晶粒细化，并通过对位错和亚晶界的钉扎作用，有效抑制再结晶，细化再结晶晶粒，提高合金的强度和硬度。

7xxx系铝合金作为一类可热处理强化合金，通过合适的热处理工艺可以使合金获得优良的组织结构，从而提高其综合性能。合金在时效过程中，晶内析出相的尺寸和数密度对合金强度硬度有很大的影响，而晶界析出相的尺寸和分布则决定了合金的耐蚀性。本发明正是基于以上考虑，设计了一种高强耐蚀的Al-Zn-Mg-Cu-Er-Zr合金，并找到适合该合金的热处理工艺，使其在保持较高强度的条件下，提高其耐剥落腐蚀性能，获得优良的综合性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种Al-Zn-Mg-Cu-Er-Zr合金，并找到使该合金获得高强耐蚀的良好综合性能的热处理工艺。

一种微量添加Er、Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金，其特征在于，合金的质量百分比为：Zn：8.3±1.0％，Mg：2.10±0.5％，Cu：2.50±0.5％，Er：0.1-0.5％，Zr：0.03-0.3％，余量为Al。

制备锭坯，对锭坯进行300℃以上的热加工，得到加工材。

一种微量添加Er、Zr的Al-Zn-Mg-Cu合金的热处理工艺，包括以下步骤：

第一步：固溶处理-水淬

将热加工的合金进行450℃以上的固溶处理，使得合金中的残余相尽可能的回溶。

第二步：时效处理

单级时效工艺为：进行100～180℃单级时效，单级时效可根据需要保温不同的时间，优选保温0～72h。

或双级时效工艺为：通过110-130℃低温预时效及150-170℃较高温度时效的双级时效工艺，优选第一级时效处理工艺为，以1℃/min的升温速率从室温升至120℃，保温8h。将第一级时效处理所得的合金，直接随炉以1℃/min的升温速率从120℃升温到150～170℃，然后保温0～48h，随后空冷至室温。

进一步优化：单级峰时效工艺为120℃/24h，双级时效工艺为，第一级时效工艺为120℃/8h，第二级时效工艺为150℃保温12～48h，或160℃保温4～16h，或170℃保温6～16h。

采用上述单级时效工艺，可使合金达到高强状态；而采用上述双级时效工艺可使合金的耐剥落腐蚀性能评级在EA以上。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明做详细说明，本发明并不限于以下实施例。

实施例1