專利名稱：：一種同時(shí)添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明公開了一種低淬火敏感性鋁合金，特別是指一種同時(shí)添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金；屬于有色金屬合金化
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：高強(qiáng)Al-Zn-Mg-Cu合金，具有密度低、比強(qiáng)度高和硬度、熱加工性能好以及耐腐蝕性能和斷裂韌性較好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，是該領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料之一。該系合金是時(shí)效可強(qiáng)化合金，其高強(qiáng)度高硬度主要通過固溶、淬火及時(shí)效獲得。合金淬火后得到的固溶體過飽和程度對時(shí)效強(qiáng)化效果具有決定性的作用，故造成合金的淬火敏感性問題，即淬火速率減小導(dǎo)致合金力學(xué)性能下降。這個(gè)問題對于大尺寸構(gòu)件尤為突出，因?yàn)槠湫牟吭诔Ｒ?guī)冷卻條件下難以獲得足夠的冷卻速度。尤其對于一些大構(gòu)件，為了降低淬火應(yīng)力，經(jīng)常采用沸水、空氣等淬火介質(zhì)，以降低冷卻速率。這樣，對于常規(guī)鋁合金的大規(guī)格厚板及大構(gòu)件，就更加難以得到良好的心部組織和力學(xué)性能，從而造成鋁合金大規(guī)格厚板及大構(gòu)件的表層和心部性能的不均勻，以及整體性能下降。而鋁合金大規(guī)格厚板及大構(gòu)件是制造大型飛機(jī)必需的材料。因此，研究開發(fā)低淬火敏感性鋁合金具有重要的意義。目前的低淬火敏感性鋁合金是美國開發(fā)的7085鋁合金，該合金通過提高Zn/Mg比，以及采用&元素進(jìn)行微合金化，可以使得鋁合金板材的淬透厚度達(dá)到400mm。由于飛機(jī)構(gòu)件尺寸越大，所需板材厚度也越大，未來大飛機(jī)需要更大厚度的鋁合金厚板。因此，為了進(jìn)一步降低鋁合金的淬火敏感性，提高鋁合金板材的淬透厚度，急需開發(fā)新的微合金化技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種通過對鋁合金微合金化，有效降低鋁合金的淬火敏感性、提高鋁合金淬透性的添加微量Ag和Ge的低淬火敏感性鋁合金。本發(fā)明是一種同時(shí)添加微量Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金，由下述組分按重量百分比組成Zn6.0-7.0%，Mg1.1-1.4%，Cu1.3-1.6%，Zr0.1-0.15%,Ti0.05-0.1%,Ge0.05%-0.5%,Ag0.05%-0.5%,余量為Al，且各組分之和為100%。本發(fā)明中，所述Ag、Ge的純度均大于等于99.99%。本發(fā)明由于采用上述配方，對鋁合金進(jìn)行微量Ag和Ge元素的合金化處理，一方面，利用Ge元素與空位的結(jié)合能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zn、Mg、Cu等元素與空位的結(jié)合能的特性，Ag與空位有較高的結(jié)合能，在固溶淬火時(shí)，加入合金內(nèi)部的Ge、Ag元素優(yōu)先與空位結(jié)合，阻止了在較低固溶淬火速率下合金中的Zn、Mg、Cu等溶質(zhì)原子的擴(kuò)散和粗大第二相的析出，有效提高鋁合金淬透性，降低鋁合金的淬火敏感性，為后續(xù)時(shí)效獲得彌散的強(qiáng)化相提供固溶充分的淬火組織；另一方面，利用Ag在鋁合金中能夠產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及促進(jìn)析出的作用，在加入微量Ge的同時(shí)，加入微量Ag可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果1、相對未加Ge、Ag元素的合金而言，同時(shí)加入微量Ag、Ge后，延長了第二相析出的孕育期，推遲了鋁合金TTP曲線的鼻尖時(shí)間，降低了淬火敏感性。2、相對未加Ge、Ag元素的合金而言，同時(shí)加入微量Ag、Ge的鋁合金無論是在水冷固溶淬火還是在空冷固溶淬火+120°C/24h時(shí)效處理后，都具有更高的拉伸強(qiáng)度。綜上所述，本發(fā)明通過同時(shí)加入微量Ge、Ag對鋁合金進(jìn)行合金化，利用Ge、Ag與空位較高的結(jié)合能，阻止其他合金元素的擴(kuò)散和粗大第二相的析出，同時(shí)，利用Ag在鋁合金中能夠產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及促進(jìn)析出的作用，在加入微量Ge的同時(shí)，加入微量Ag可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用；從而降低鋁合金的淬火敏感性，提高鋁合金淬透性，提高低淬火速率下合金的溶質(zhì)原子固溶的飽和度，以及時(shí)效處理后的力學(xué)性能。可有效提高大尺寸鋁合金構(gòu)件的淬透深度，得到良好的心部組織和力學(xué)性能，為航空航天及其它領(lǐng)域的大規(guī)格厚板及大構(gòu)件提供了一種低淬火敏感性的鋁合金結(jié)構(gòu)材料。附圖1是未加Ag、Ge鋁合金的TTP曲線；附圖2是加入0.5%Ag、0.5%Ge鋁合金的TTP曲線；附圖3(a)是未加Ag、Ge鋁合金在470/lh固溶空冷淬火及120°C/24h時(shí)效處理后的高倍透射電鏡照片，顯示空冷淬火時(shí)析出的粗大析出相。附圖3(b)是未加Ag、Ge鋁合金在470/lh固溶空冷淬火及120°C/24h時(shí)效處理后的較低倍數(shù)的透射電鏡照片，顯示合金中析出相的彌散度相對較低。附圖3(c)是加入0.1%Ag、0.1%Ge鋁合金在470/lh固溶及120°C/24h時(shí)效處理后的較低倍數(shù)的透射電鏡照片，顯示空冷淬火時(shí)無粗大第二相析出。附圖3(d)是加入0.1%Ag、0.1%Ge鋁合金在470/lh固溶及120°C/24h時(shí)效處理后的較高倍數(shù)的透射電鏡照片，顯示合金中析出相的彌散度較高。其中附圖1、附圖2中的95%、90%和85%分別表示合金最高強(qiáng)度的95%、90%禾口85%。對比附圖1、2可知，加入0.5%六8、0.5%66鋁合金的1"^曲線相對未加Ge和Ag的合金，鼻尖時(shí)間推遲了2秒，降低了淬火敏感性。對比附圖3(a)，附圖3(c)可知，未加Ag、Ge鋁合金空冷淬火時(shí)合金析出了較多的粗大第二相，而添加微量Ag、Ge鋁合金空冷淬火時(shí)析出的粗大相少。對比附圖3(b)，附圖3(d)可知，未加Ag、Ge鋁合金空冷固溶淬火及時(shí)效后的析出相彌散度低，而加入0.1%Ag、0.1%Ge鋁合金空冷淬火及時(shí)效后析出的第二相彌散度高。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。實(shí)施例1合金成分6.0%Zn，1.1%Mg,1.6%Cu,0.13%Zr,0.08%Ti,0.5%Ge,0.5%Ag,余量為AlJy^SGejg的純度大于等于99.99%，熔煉成錠坯。采用450°C/24h+455°C/24h進(jìn)行均勻化處理后，熱軋成4mm厚的板材。試樣經(jīng)470°C/lh固溶后，相對未加Ge和Ag的合金，添加0.5%Ge和0.5%Ag的合金，不僅第二相析出的孕育期得到延長，TTP曲線的鼻尖時(shí)間推遲了2秒，而且抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度分別提高4MPa和27MPa。實(shí)施例2合金成分6.5%Zn，1.3%Mg，1.3%Cu，0.13%Zr,0.08%Ti,0.1%Ge,0.1%Ag,余量為AlJy^SGejg的純度大于等于99.99%，熔煉成錠坯。采用450°C/24h+455°C/24h進(jìn)行均勻化處理后，熱擠壓成Φ12.5mm的圓棒，擠壓比為25。試樣經(jīng)470°C/lh固溶后，分別在室溫水中和空氣中進(jìn)行淬火，并進(jìn)行120°C/24h時(shí)效處理。拉伸性能測試表明，相對未加Ag、Ge的合金，在室溫水中淬火及時(shí)效后，添加0.Ge和0.Ag合金試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均高出lOMpa。在空氣中淬火及時(shí)效后，加0.Ag和0.Ge合金試樣的抗拉強(qiáng)度高出llMpa，屈服強(qiáng)度高出37MPa。實(shí)施例3合金成分7.0%Zn，1.4%Mg,1.6%Cu，0.13%Zr,0.08%Ti，0·05%Ge,0.05%Ag，余量為Al，所述Ge、Ag的純度大于等于99.99%，熔煉成錠坯。采用4500C/24h+455°C/24h進(jìn)行均勻化處理后，熱擠壓成Φ12.5mm的圓棒，擠壓比為25。試樣經(jīng)470°C/lh固溶后，分別在室溫水中和空氣中進(jìn)行淬火，并進(jìn)行120°C/24h時(shí)效處理。拉伸性能測試表明，相對未加Ag、Ge的合金，在室溫水中淬火及時(shí)效后，添加0.05%Ag和0.05%Ge合金試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均高出13Mpa。在空氣中淬火及時(shí)效后，力口0.05%Ag和0.05%Ge合金試樣的抗拉強(qiáng)度高出18Mpa，屈服強(qiáng)度高出60MPa。以上實(shí)施例1、2、3得到的鋁合金的性能參數(shù)見表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>未加Ag、Ge的鋁合金采用與本發(fā)明實(shí)施例1、2、3相同的熱處理制度處理后，性能參數(shù)參見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對比表1、表2的數(shù)據(jù)可知相對未加Ag、Ge的合金，在室溫水中淬火及時(shí)效后，添加0.05%Ag和0.05%Ge合金試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均高出13Mpa。在空氣中淬火及時(shí)效后，加0.05%Ag和0.05%Ge合金試樣的抗拉強(qiáng)度高出18Mpa，屈服強(qiáng)度高出60MPa。權(quán)利要求一種添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金，由下述組分按重量百分比組成Zn6.0-7.0％，Mg1.1-1.4％，Cu1.3-1.6％，Zr0.1-0.15％，Ti0.05-0.1％，Ge0.05％-0.5％，Ag0.05％-0.5％，余量為Al，且各組分之和為100％。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金，其特征在于所述Ag、Ge的純度均大于等于99.99%。全文摘要一種同時(shí)添加Ag、Ge的低淬火敏感性鋁合金，對鋁合金進(jìn)行微量Ag和Ge元素的合金化處理，一方面，利用Ge元素與空位的結(jié)合能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Zn、Mg、Cu等元素與空位的結(jié)合能的特性，Ag與空位有較高的結(jié)合能，在固溶淬火時(shí)，加入合金內(nèi)部的Ge、Ag元素優(yōu)先與空位結(jié)合，阻止了在較低固溶淬火速率下合金中的Zn、Mg、Cu等溶質(zhì)原子的擴(kuò)散和粗大第二相的析出，有效提高鋁合金淬透性，降低鋁合金的淬火敏感性，為后續(xù)時(shí)效獲得彌散的強(qiáng)化相提供固溶充分的淬火組織；另一方面，利用Ag在鋁合金中能夠產(chǎn)生固溶強(qiáng)化及促進(jìn)析出的作用，在加入Ge的同時(shí)，加入Ag可以起到補(bǔ)強(qiáng)的作用。本發(fā)明為航空航天及其它領(lǐng)域的大規(guī)格厚板及大構(gòu)件提供了一種低淬火敏感性的鋁合金結(jié)構(gòu)材料。文檔編號C22C21/10GK101818290SQ201010185709公開日2010年9月1日申請日期2010年5月28日優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日發(fā)明者劉志義,李堯,韓向南申請人:中南大學(xué)