[发明专利]一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金及其制备方法

说明书

本发明涉及一种Al‑Zn‑Mg‑Cu系超高强铝合金，包括以下组分：10％‑12％的Zn，2％‑3％的Mg，0.5％‑1.5％的Cu，总量小于0.2％的Fe和Si，杂质含量小于0.2％，余量为Al。一种Al‑Zn‑Mg‑Cu系超高强铝合金的制备方法，包括如下步骤：第一步，按所述质量的百分比，将工业纯铝加入坩埚电阻炉中加热熔化完全后，依次加入Cu源、Zn源和Mg源，直至全部完全熔化；第二步，然后进行搅拌、除气精炼和扒渣；第三步，将所制备金属液喷射至铜辊制备带材；第四步，将快速凝固得到的带材进行冷等静压得到冷压坯料；第五步，对冷压坯料进行热挤压得到挤压棒材；第六步，最后对挤压棒材进行热处理。本发明的技术方法，简化了工艺流程，材料利用率高，具有较高的强度和塑形，在航空航天、汽车等领域应用前景好。

技术领域

本发明属于有色金属领域，涉及一种超高强铝合金材料，特别是一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金及其制备方法。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金是以航空航天材料为背景开发研制出来的一类高性能铝合金，具有轻质、高强、高韧以及易加工的优良特性。随着现代航空航天工业的快速发展，对超高强铝合金的综合性能提出了更高的要求，与此同时，现代核工业、交通运输业的发展也迫切需要高性能、轻质的结构材料。因此探索制备满足现代工业需求的超高强铝合金具有重要的意义。近些年来，关于Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金的研究主要集中在优化合金成分设计、探索超细晶组织结构的制备技术、采用新型的制坯方法、发展新的成形加工及热处理制度等方面。

目前随着对Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的研究深入，各国材料研究者已达成共识的是材料的强度会随着Al-Zn-Mg-Cu系合金中(Zn、Mg)含量的增加而提高，但随着Al-Zn-Mg-Cu系铝合金中Zn含量的增加，材料中的宏观偏析和铸造过程中的热裂倾向加大，严重影响到铸锭的成品率和材料的最终使用性能。随着快速凝固/粉末冶金工艺走向大规模应用，使得快速凝固工艺和材料的研究在国内外上目前处于研究热点，已成为一种研制新材料、开发材料潜能的重要手段之一，这也为制备高Zn含量的Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金材料及产品提供了有效方法。

快速凝固可显著地扩大溶质合金元素在合金中的固溶极限；细化凝固组织以及减小偏析等优势。单辊熔体旋转法快速凝固技术，由于大大提高了熔体的冷却速度，可制备细晶薄带，但难以制备三维大尺寸材料，限制了该技术在结构材料上的应用。

目前已有一些关于快速凝固+热挤压的技术研究，但多数集中在粉末冶金加热挤压，而一般采用气雾法制备的铝合金粉末，制备工序繁琐，成本较高。在专利CN201010298603.6中涉及了快速凝固制带制粉、球磨、真空包套制坯、热挤压制备纳米晶铝合金的方法，但对于所制备的铝合金性能方面的信息未提及，且工艺流程相对复杂；专利CN201310051011.8中涉及了粉末冶金加热挤压的技术应用，该方法的工艺流程较长，在热挤压之前需进行球磨和烧结的工艺，生产周期长，且提高了生产成本，所制备的材料强度不足500MPa。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之一是：提供一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金，其具有细晶组织，材料强度大于500MPa，塑性较好。

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的之二是：提供一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金的制备方法，其能够降低生产成本，缩短生产周期，且生产出的Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金材料强度大于500MPa，塑性较好。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种Al-Zn-Mg-Cu系超高强铝合金，按质量百分比，包括以下组分：10％-12％的Zn，2％-3％的Mg，0.5％-1.5％的Cu，总量小于0.2％的Fe和Si，杂质含量小于0.2％，余量为Al。