[发明专利]一种高强韧耐蚀Al-Zn-Mg-Cu合金制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧耐蚀Al‑Zn‑Mg‑Cu合金制备方法，包括以下操作步骤：(1)设计合金的成分；(2)进行Al熔炼，待熔化完全后扒渣，并添加Zn、Mg、Cu，辅助电磁搅拌技术，取样检测成分合格后转到保温炉充入高纯混合气体精炼，扒渣后取样成分检测合格在高纯混合气体下进行二次精炼，得到铸造锭坯；(3)将铸造锭坯经均匀化处理，铸锭经热挤压成形板坯；板坯经8‑12道次轧制特定厚度的板材；(4)对板材进行固溶处理，然后采用喷淋淬火处理，再对板材进行预拉伸处理消除残余应力，再进行时效处理，得到高强韧耐蚀Al‑Zn‑Mg‑Cu合金。本发明提供的一种高强韧耐蚀Al‑Zn‑Mg‑Cu合金制备方法，实现了力学性能与耐蚀性能的匹配，提高了铝合金的应用范围。

技术领域

本发明涉及合金制备技术领域，具体涉及一种高强韧耐蚀Al-Zn-Mg-Cu合金制备方法。

背景技术

随着航空设计与制造技术的发展以及飞机服役环境的多样化，飞机设计对铝合金性能的要求从最初的只有静强度要求，发展到现在不仅要求铝合金有高强度、高韧性还要有良好耐腐蚀性能、耐疲劳性能、高断裂韧性等高损伤容限特性。

在现有的Al-Zn-Mg-Cu合金中，尽管有些有些合金强度和疲劳性能达到要求，但断裂韧性达不到要求。目前常用的铝合金，如7075合金屈服强度435MPa，T7351回火状态下断裂韧性在接近24-27MPa·m^1/2间，7050-T73651屈服强度455MPa，断裂韧性却显著地提高，29-35MPa·m^1/2。

另外，Al-Zn-Cu-Mg作为高强铝合金，不可避免的具有抗盐雾腐蚀比较差的特点。铝合金由于化学性质比较活泼，容易与氧气发生化学反应，例如在工业污染潮湿环境、海洋环境等卤化物含量比较高的环境下，卤化物会破坏铝合金表面致密的氧化膜，使内部金属暴露在腐蚀介质中，从而腐蚀介质可沿着合金的晶界或晶内不断深入腐蚀，使铝合金力学性能、抗疲劳性能急剧下降。这为飞机主要结构部件在抗腐蚀性能提出很大的挑战。因此，目前急需设计一款能在强度、韧性、疲劳以及耐应力腐蚀方面都表现出众的铝合金板材，满足未来飞机的需求。

发明内容

近年来对航空航天用铝合金的新要求，就是必须保持强度和韧性的前提下还具有良好的抗海洋盐雾腐蚀性能。而在铝合金的研发过程中，强度与抗腐蚀性能往往呈现出一定的矛盾性，此消彼长，因此，如何协同提高合金的强度与抗腐蚀性是高强铝合金研究亟需解决的关键性问题，也是高性能耐腐蚀性铝合金开发的难点所在。目前在高强度耐海洋盐雾腐蚀铝合金方面的研究不多，主要停留在传统合金的成分微调和传统热处理制度改善，尚未有专门开发的耐蚀铝合金。基于此，本发明设计了一种Al-Zn-Cu-Mg合金成分、并开发了制备与加工工艺，来综合优化铝合金的力学性能与耐蚀性能，满足航空工业的发展对耐蚀铝合金的需求。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种高强韧耐蚀Al-Zn-Mg-Cu合金制备方法，包括以下操作步骤：

(1)设计合金的成分：包括5.5-6.1wt.％的Zn、2.5-3.2wt.％的Mg、1.5-2.0wt.％的Cu、0.03-0.05wt.％的Cr、0.03-0.05wt.％的Mn、Si含量小于0.005wt.％，Fe含量小于0.05wt.％，余量为Al；

(2)将炉内熔炼温度设定在720-760℃，进行Al熔炼，待熔化完全后扒渣，并添加Zn、Mg、Cu，辅助电磁搅拌技术，取样检测成分合格后转到保温炉充入高纯混合气体精炼，精炼温度为720-740℃，扒渣后取样成分检测合格在高纯混合气体下进行二次精炼，加入精炼剂，进行过滤除渣，然后铸造，得到铸造锭坯，铸造温度设定为730-750℃，铸造速度40-80mm/min，成形铸锭直径为460mm；

(3)将铸造锭坯经均匀化处理，铸锭经热挤压成形板坯，板坯厚度为420-450mm；板坯经8-12道次轧制特定厚度的板材，单次轧制压下量在20mm以上，板材最终轧制厚度为25-100mm；