專利名稱：一種高強(qiáng)高韌7a04鋁合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁合金及其制備方法，更具體的講是一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
7A04型鋁合金為最常用的超硬鋁，系高強(qiáng)度合金，可熱處理強(qiáng)化。通常在淬火人工時(shí)效狀態(tài)下使用，此時(shí)強(qiáng)度比一般硬鋁高得多，但塑性較低；截面不太厚的擠壓半成品和包鋁板有良好的耐蝕性，具有應(yīng)力集中傾向。點(diǎn)焊焊接性良好、氣焊不良，可切削性在熱處理后良好、退火狀態(tài)下較低。屬Al-Zn-Mg-Cu系超高強(qiáng)度鋁合金，亦稱超硬鋁，是超硬鋁中想當(dāng)成熟.使用較久和較廣的一個(gè)合金。強(qiáng)度高，熱處理強(qiáng)化效果好，退火和新淬火狀態(tài)下塑性中等；與硬鋁不同，人工時(shí)效狀態(tài)下的耐蝕性比自然時(shí)效狀態(tài)的耐蝕性好，且自然時(shí)效進(jìn)程慢，需經(jīng)過3個(gè)月后才能達(dá)到時(shí)效硬化峰值，故7A04在淬火人工時(shí)效狀態(tài)下使用。其缺點(diǎn)是組織穩(wěn)定性不高，低頻疲勞強(qiáng)度低，有應(yīng)力腐蝕破裂傾向。合金點(diǎn)焊焊接性良好，氣焊不良，熱處理后可切削性良好，但退火后的 可切削性不佳。傳統(tǒng)的7A04型鋁合金是由鋁錠重熔法制備，該方法由于需要將鋁錠進(jìn)行重熔，消耗了大量的能量，同時(shí)對環(huán)境造成污染，而且重熔時(shí)會對鋁液的品質(zhì)造成影響，燒損率大，從而影響了鋁合金的品質(zhì)，因此上述重熔法不適合國家技能減排的要求，也不能提高企業(yè)的效益。傳統(tǒng)的7A04型鋁合金具有較高的力學(xué)性能，如拉強(qiáng)度ob (MPa):3 530、條件屈服強(qiáng)度σ 0.2 (MPa):≥400、伸長率δ 10 (%):≥5
，但是該力學(xué)性能有時(shí)不能滿足使用需求，因此需要一種高強(qiáng)度和高韌性的鋁合金，同時(shí)需要一種節(jié)能減排、降低成本的生產(chǎn)方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上不足，本發(fā)明提供了一種高韌性、高強(qiáng)度的鋁合金以及利用電解鋁液直接生產(chǎn)鋁合金的方法，該方法克服了重熔法的缺陷，直接利用電解鋁液進(jìn)行生產(chǎn)，節(jié)約了能源和人力，同時(shí)減輕了對環(huán)境污染。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種高強(qiáng)高韌7Α04型鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:si 0.055-0.057%,Fe 0.072-0.079%, Cul.68-1.71%, Zn 5.92-5.95%, Mg 2.36-2.40%, Mn 0.40-0.42%, Ti
0.06-0.08%, Cr 0.17-0.18%，其余為不可避免雜質(zhì)及Al。上述Zn/Mg的質(zhì)量比為2.5:1。上述不可避免雜質(zhì)中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.05%。上述不可避免雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.15。優(yōu)化的，一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si0.056%, Fe 0.072%, Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%，其余為Al。上述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金的制備方法，包括如下步驟:
(O向熔煉爐內(nèi)灌入電解鋁液，加入已經(jīng)成分測定的鋁錠 > 電解鋁液質(zhì)量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金屬；
(2)調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740-750°C，加入Zn；
(3)調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740°C，加入Mg；
(4)對上述鋁液進(jìn)行精煉處理，精煉過程中取樣分析并進(jìn)行成分調(diào)整，精煉溫度730-740°C，時(shí)間彡15分鐘；
(5)精煉完成后靜置，靜置時(shí)間為30分鐘；
(6)加入晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，然后采用兩極陶瓷過濾板過濾，第一級過濾板過濾目數(shù)為40目，第二級過濾板過濾目數(shù)為50目；
(7)將上述過濾后的招液在熱頂半連續(xù)鑄造機(jī)中鑄造，鑄造溫度為:700土5mm/min，鑄造速度 90-110 mm/min,水壓為 0.03Mpa ；
(8)鑄造后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理與455°C保溫I小時(shí)；465°C保溫I小時(shí)，然后調(diào)節(jié)溫度為120°C保溫8小時(shí)，升溫到160°C保溫I小時(shí)；
(9)成品入庫。上述步驟(I)中Al-Mn中Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。

上述步驟⑴中Al-Cr中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。上述步驟(6)中晶粒細(xì)化劑為Al-5Ti_B。本發(fā)明的有益效果是:直接使用電解鋁液生產(chǎn)7A04鋁合金，經(jīng)過各個(gè)步驟的嚴(yán)格控制和協(xié)調(diào)作用，使得本發(fā)明生產(chǎn)的鋁合金抗拉強(qiáng)度> 560MPa，條件屈服強(qiáng)度σ 0.2(MPa):彡420、伸長率δ10 (%):彡9，而且本方法省略了重熔階段，節(jié)約了大量的能量和人力，同時(shí)減少了對環(huán)境的污染，符合國家和企業(yè)的要求。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的了解本發(fā)明，但并不因此限制本發(fā)明。本發(fā)明的制備方法包括如下步驟:
(O向熔煉爐內(nèi)灌入電解鋁液，加入已經(jīng)成分測定的鋁錠 > 電解鋁液質(zhì)量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金屬；
(2)調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740-750°C，加入Zn；
(3)調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740°C，加入Mg；
(4)對上述鋁液進(jìn)行精煉處理，精煉過程中取樣分析并進(jìn)行成分調(diào)整，精煉溫度730-740°C，時(shí)間彡15分鐘；
(5)精煉完成后靜置，靜置時(shí)間為30分鐘；
(6)加入晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，然后采用兩極陶瓷過濾板過濾，第一級過濾板過濾目數(shù)為40目，第二級過濾板過濾目數(shù)為50目；
(7)將上述過濾后的招液在熱頂半連續(xù)鑄造機(jī)中鑄造，鑄造溫度為:700土5mm/min，鑄造速度 90-110 mm/min,水壓為 0.03Mpa ；
(8)鑄造后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理與455°C保溫I小時(shí)；465°C保溫I小時(shí)，然后調(diào)節(jié)溫度為120°C保溫8小時(shí)，升溫到160°C保溫I小時(shí)；
(9)成品入庫。下述實(shí)施例均采用上述步驟，區(qū)別為加入的金屬物料的量的不同。實(shí)施例1
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.055%, Fe 0.072%,Cul.68%, Zn 5.92%, Mg 2.36%, Mn 0.40%, Ti 0.06%, Cr 0.17%，單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總量為0.13%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.51:1其性能見表I。

實(shí)施例2
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.055%, Fe 0.072%,Cul.68%, Zn 5.92%, Mg 2.368%, Mn 0.40%, Ti 0.06%, Cr 0.17%，單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總量為0.13%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.5:1其性能見表I。實(shí)施例3
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.057%, Fe 0.079%,Cul.71%, Zn 5.95%, Mg 2.40%, Mn0.42%, Ti 0.08%, Cr 0.18%,單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總量為0.13%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.48:1其性能見表I。實(shí)施例4
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.057%, Fe 0.079%,Cul.71%, Zn 5.95%, Mg 2.38%, Mn0.42%, Ti 0.08%, Cr 0.18%,單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總量為0.13%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.5:1其性能見表I。實(shí)施例5
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.056%, Fe 0.072%,Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.04%，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.12%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.5:1其性能見表I。實(shí)施例6
按上述步驟生產(chǎn)鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分:Si 0.056%, Fe 0.072%,Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05%，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.16%，其余為Al，Zn/Mg的質(zhì)量比為2.5:1其性能見表I。
權(quán)利要求
1.一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分si O. 055-0. 057%,Fe O. 072-0. 079%, Cul. 68-1. 71%, Zn 5. 92-5. 95%, Mg 2. 36-2. 40%, Mn O. 40-0. 42%, TiO. 06-0. 08%, Cr O. 17-0. 18%，其余為不可避免雜質(zhì)及Al。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其特征在于所述Zn/Mg的質(zhì)量比為2. 5 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其特征在于所述雜質(zhì)中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< O. 05%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其特征在于所述不可避免雜質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)< O. 15。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金，其特征在于其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分si O. 056%, Fe O. 072%, Cul. 69%, Zn 5. 925%, Mg 2. 37%, Mn O. 41%, TiO.07%，Cr O. 17%，其中單個(gè)雜質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 04%，雜質(zhì)總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為O. 12%，其余為Al。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金的制備方法，包括如下步驟 (1)向熔煉爐內(nèi)灌入電解鋁液，加入已經(jīng)成分測定的鋁錠>電解鋁液質(zhì)量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金屬； (2)調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740-750°C，加入Zn； (3 )調(diào)整熔煉爐內(nèi)溫度為740 V，加入Mg ； (4)對上述鋁液進(jìn)行精煉處理，精煉過程中取樣分析并進(jìn)行成分調(diào)整，精煉溫度730-740°C，時(shí)間彡15分鐘； (5)精煉完成后靜置，靜置時(shí)間為30分鐘； (6)加入晶粒細(xì)化劑進(jìn)行細(xì)化處理，然后采用兩極陶瓷過濾板過濾，第一級過濾板過濾目數(shù)為40目，第二級過濾板過濾目數(shù)為50目； (7)將上述過濾后的招液在熱頂半連續(xù)鑄造機(jī)中鑄造，鑄造溫度為700土5mm/min，鑄造速度 90-110 mm/min,水壓為 O. 03Mpa ； (8)鑄造后的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理，熱處理與455°C保溫I小時(shí)；465°C保溫I小時(shí)，然后調(diào)節(jié)溫度為120°C保溫8小時(shí)，升溫到160°C保溫I小時(shí)； (9)成品入庫。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中Al-Mn中Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中Al-Cr中Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金的制備方法，其特征在于所述步驟(6)中晶粒細(xì)化劑為Al-5Ti-B。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁合金及其制備方法，更具體的講是一種高強(qiáng)高韌7A04型鋁合金及其制備方法，其按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括如下組分si0.055-0.057%，F(xiàn)e0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn5.92-5.95%，Mg2.36-2.40%，Mn0.40-0.42%，Ti0.06-0.08%，Cr0.17-0.18%，其余為不可避免雜質(zhì)及Al。本發(fā)明的有益效果是直接使用電解鋁液生產(chǎn)7A04鋁合金，經(jīng)過各個(gè)步驟的嚴(yán)格控制和協(xié)調(diào)作用，使得本發(fā)明生產(chǎn)的鋁合金抗拉強(qiáng)度≥560MPa，條件屈服強(qiáng)度σ0.2(MPa)≥420、伸長率δ10(%)≥9，而且本方法省略了重熔階段，節(jié)約了大量的能量和人力，同時(shí)減少了對環(huán)境的污染，符合國家和企業(yè)的要求。
文檔編號C22C21/10GK103255328SQ20131018409
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月17日
發(fā)明者劉科, 辛文俠, 趙曉光, 呂濤 申請人:山東創(chuàng)新金屬科技股份有限公司