專利名稱：一種擠壓型鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金；特別涉及一種擠壓型鋁合金。
背景技術(shù)：
鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，在航空、航天、汽車、機械制造、船舶及化學(xué)工業(yè)中已大量應(yīng)用。隨著近年來科學(xué)技術(shù)以及工業(yè)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對鋁合金焊接結(jié)構(gòu)件的需求日益增多，使鋁合金的焊接性研究也隨之深入。長久以來，航空航天領(lǐng)域?qū)珊镐X合金都有著十分迫切的需求，傳統(tǒng)7XXX系可焊鋁合金往往強度不高，而強度高于500MPa的鋁合金卻都難以進行焊接。合金的組分是影響合金焊接性能和強度的一個主要因素，7A52鋁合被稱為是高強可焊鋁合金，其組分為:Zn4.0-4.8wt%、Mg2.0-2.8wt%、Mn0.2-0.5wt%> Zr0.05-0.15wt%> Cr0.15-0.25wt%> Cu0.05-0.2wt%> Ti0.05-0.18wt%、余量為Al，其室溫抗拉強度為380-502Mpa，屈服強度為245_451Mpa，但是采用和該合金組分一致的焊絲，氬弧焊后，冷卻，直接拉伸， 其抗拉強度也只能達(dá)到358Mpa，屈服強度為238Mpa。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種同時具備高強度和優(yōu)良焊接性能的擠壓型鋁合金，解決了現(xiàn)有鋁合金存在焊接性能與高強度難以匹配的問題。本發(fā)明一種擠壓型鋁合金，其組分以質(zhì)量百分比計為:Zn4.0-5.5% ；Mgl.0-2.5% ；Mn0.6-0.8% ；Cu0.3-0.8% ；Cr0.3-0.5% ；Zr0.05-0.3% ；
稀土元素0.03-0.1% ;不可避免雜質(zhì)元素的總含量< 0.3% ;余量為鋁；所述稀土元素選自Sc、Er中至少一種。本發(fā)明鋁合金優(yōu)選組分以質(zhì)量百分比計為:Zn5.0% ；Mg2.0% ；Mn0.6% ；Cu0.4% ；Cr0.3% ；Zr0.1% ；Sc0.03% ；Fe ( 0.2% ；
Si ( 0.1%;余量為鋁。本發(fā)明所述鋁合金的室溫抗拉強度為396.17-540.03Mpa,屈服強度為303.61-480.13Mpa ;所述鋁合金經(jīng)熔焊后，室溫抗拉強度為389.17-530.03Mpa,屈服強度為292.61-460.13Mpa ;焊接時，焊絲與母體的組分一致。本發(fā)明合金的制備過程是:配料:配取純Al、純Mg、純Zn、純Cu、Al-Mn中間合金、Al-Cr中間合金、Al-稀土元素中間合金、Al-Zr中間合金作為原料，所述稀土元素選自Sc、Er中至少一種；在保護氣氛下，將上述原料置于熔煉爐中熔煉后半連鑄得到鑄錠，鑄錠冷卻后，在保護氣氛下，均勻化處理，擠壓成型得到擠壓型鋁合金；在保護氣氛下，將所得擠壓型鋁合金經(jīng)固溶處理、時效處理后得到高強擠壓型鋁
I=1-Wl O本發(fā)明的原理及有益效果體現(xiàn)在:本發(fā)明人通過反復(fù)嘗試及大量的實驗，調(diào)整了合金中的Cu、Mn、Cr的比例含量后，并同時通過加入微量稀土元素Sc和/或Er，意外的發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的成品的力學(xué)性能和焊接性能均很優(yōu)異，其焊接產(chǎn)品的室溫抗拉強度高達(dá)530.03Mpa，屈服強度高達(dá)460.13Mpa，本發(fā)明因為微量稀土元素Sc和/或Er的加入與適量的Cu、Mn、Cr、Mg配合添加從而保證了鋁合金優(yōu)異的力學(xué)性能，本發(fā)明的鋁合金，其室溫的抗拉強度最高達(dá)到了 540.03Mpa，屈服強度最高達(dá)到了 480.13Mpa。
附圖1.為實施例中經(jīng)不同處理制度所得鋁合金的XRD圖；附圖2為實施例所得焊接拉伸試樣的照片；附圖3為實施例所得焊接拉伸試樣焊縫區(qū)的金相照片；附圖4為實施例所得焊接拉伸試樣經(jīng)固溶處理、時效處理后拉伸所得斷口的SEM照片。
從圖1中可以看出鑄態(tài)合金的衍射峰主要是由α -Al基體和MgZn2相的衍射峰組成；460°C /24h均勻化處理后，MgZn2衍射峰削弱。從圖3可以看出:1區(qū)域為焊縫區(qū)的金相，晶粒粗大；2區(qū)為焊縫和基材的熔合區(qū)，晶粒極為細(xì)小；3區(qū)為基材，焊縫和基材在焊接過程中融合的非常好。從圖4可以看出:拉伸斷口韌窩明顯，可以證明合金的拉伸斷裂幾乎為韌性斷裂。
具體實施例方式實施例合金成分(按重量百分比計)Zn5.0% ；Mg2.0% ；Mn0.6% ；Cu0.4% ；Cr0.3% ；Zr0.1% ；Sc0.03% ；Fe ( 0.2% ；Si ( 0.1%;余量為Al ;按上述成分配取純Al、純Mg、純Zn、純Cu、Al-lOwt.%Mn、Al-5wt.%Cr、Al-2wt.%Sc、和 Al-5wt.%Zr 作為原料，其中純 Al、純 Mg、純 Zn、純Cu的純度> 99.99wt.% ;將配取的原料在10噸熔煉爐中進行合金熔煉，半連鑄后得到鑄錠，鑄造時爐內(nèi)溫度為728°C，爐口溫度為709°C，過濾箱入口溫度為701°C，平臺入口溫度為681 °C，平臺末端溫度為663°C;鑄造速度為25-35mm/min，冷卻水流量為20_30m3/h，冷卻水排出口的水溫為22°C，鑄錠冷卻后，在保護氣氛下在460°C均勻化處理24h、然后擠壓成形，將成型式樣分成三部分，第一部分直接進行拉伸檢測，檢測值見表I，第二部分進行焊接試驗，焊接式樣的一部分直接進行拉伸檢測，檢測值見表1，焊接式樣的另一部分式樣和第三部分成型式樣在460°C下固溶處理90min、冷卻后進行雙級時效處理后進行拉伸檢測，檢測值見表I ;雙級時效處理的工藝為:一級時效溫度為100°C，時效時間8h ;二級時效溫度為140°C，時效時間為IOh ;焊接時，焊絲與母體的組分一致，焊接的方法為熔焊。對比例:采用7A52可焊鋁合金，其組分以質(zhì)量百分比計為:Zn4.8%、Mg2.0%、Mn0.5%、Zr0.1%、Cr0.25%、Cu0.2%、Ti0.18、Fe〈0.2%、Si〈0.1%，余量為 Al。其熔煉、半連鑄、擠壓成
形所用工藝參數(shù)與實施例完全一樣，擠壓成型后，將成型式樣分成三部分，第一部分直接進行拉伸檢測，檢測值見表1，第二部分進行焊接試驗，焊接式樣的一部分直接進行拉伸檢測，檢測值見表1，焊接式樣的另一部分式樣和第三部分成型式樣在460°C下固溶處理90min、冷卻后進行雙級時效處理后進行拉伸檢測，檢測值見表1，固溶處理、時效處理的條件和實施例中固溶處理、時效處理的條件完全一致；焊接時，焊絲與傳統(tǒng)7A52可焊鋁合金的組分一致，其他焊接條件與實施例中的焊接條件一致。表1.招合金性能檢測表
權(quán)利要求
1.一種擠壓型鋁合金，其組成以質(zhì)量百分比計為: Ζη4.0-5.5% ； Mgl.0-2.5% ； Mn0.6-0.8% ； Cu0.3-0.8% ； Cr0.3-0.5% ； Zr0.05-0.3% ； 稀土元素 0.03-0.1% ； 不可避免雜質(zhì)元素的總含量< 0.3% ； 余量為鋁； 所述稀土元素選自Sc、Er中至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁合金，其特征在于:鋁合金的組分以質(zhì)量百分比計為:Zn5.0% ；Mg2.0% ；Mn0.6% ；Cu0.4% ；Cr0.3% ；Zr0.1% ；Sc0.03% ；Fe ( 0.2% ；Si ( 0.1% ;余量為招。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金，其特征在于:鋁合金的室溫抗拉強度為396.17-540.03Mpa，屈服強度為 303.61-480.13Mpa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁合金，其特征在于:所述鋁合金經(jīng)熔焊后，室溫抗拉強度為389.17-530.03Mpa，屈服強度為292.61-460.13Mpa ;焊接時，焊絲與母體的組分一致。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種擠壓型鋁合金，屬于鋁合金制備技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述鋁合金其組分以質(zhì)量百分比計包括Zn 4.0～5.5%；Mg 1.0～2.0%；Mn 0.6～0.8%；Cu 0.3～0.8%；Cr 0.3～0.5%；Zr 0.05～0.3%；稀土元素0.03-0.1%；不可避免雜質(zhì)元素的總含量≤0.3%；余量為鋁。該鋁合金的室溫抗拉強度為396.17-540.03MPa、屈服強度為303.61-480.13MPa；該鋁合金經(jīng)熔焊后，其抗拉強度為389.17-530.03MPa，屈服強度為292.61-460.13MPa，焊接時，焊絲與母體的組分一致。本發(fā)明解決了現(xiàn)有鋁合金存在焊接性能與高強度難以匹配的問題。本發(fā)明操作簡單，便于實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C22C21/10GK103233150SQ201310157580
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者姜鋒 申請人:中南大學(xué)