高強(qiáng)度鋁合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金，具體涉及一種高強(qiáng)度鋁合金。屬于金屬材料冶煉技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁合金具有密度小、比強(qiáng)度和比剛度較高、耐蝕性好及導(dǎo)電導(dǎo)熱性優(yōu)良、回收容易、低溫性能好等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、航空航天、電子電器等領(lǐng)域。鋁合金的主要合金元素有硅、銅、鎂、鋅等，不同的合金元素及其用量對(duì)合金的組織性能都有不同的影響。
[0003]Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金是20世紀(jì)60年代以航空航天用材為背景研制并發(fā)展起來(lái)的一類高性能鋁合金，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高韌性和低成本等一系列優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、交通運(yùn)輸、艦艇和兵器等領(lǐng)域，具有極高的應(yīng)用價(jià)值。然而傳統(tǒng)的Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金，由于鋁合金中的Zn含量控制在5.5%左右，導(dǎo)致鋁合金的強(qiáng)度很難突破700MPa，且鋁合金的綜合性能不佳。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鎳基高溫合金。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:2.5-6.5%，Mg:2.3-4.0%，Cu:3.1-5.5%，Μη:0.01-0.1%，Zr:2.0-6.2%，T1:3.0-5.5%, Nb:4.5-6.0%,Ta:2.5-3.5%,Be:0.03-0.06%, Co:0.8-1.2%,Ru:1.8-3.0%,Hf:0.05-0.2%,Re:0.02-0.1%，S1:彡 0.1%，F(xiàn)e:彡 0.3%，P:彡 0.005%, S:彡 0.005%, Y ^ 0.08%，其余為A1和不可避免的微量元素。
[0007]進(jìn)一步，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:3.5-5.5%，Mg:2.5-3.5%，Cu:3.5-5.0%，Μη:0.05-0.08%，Zr:3.0-5.2%，T1:3.5-5.0 %, Nb:5.0-5.5 %,Ta:2.8-3.2 %, Be:0.04-0.05 %, Co:0.9-1.0 %, Ru:2.0-2.5%，Hf:0.09-0.1%，Re:
0.05-0.08%，Si 0.1%，F(xiàn)e:彡 0.3%，P:彡 0.005%, S:彡 0.005%, Y ^ 0.08%，其余為
A1和不可避免的微量元素。
[0008]進(jìn)一步，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:4.0%，Mg:3.0%，Cu:4.0%，Μη:0.06%，Zr:3.2%，Ti:3.6%, Nb:5.2%, Ta:3.0%, Be:0.045%, Co:0.95%,Ru:2.2%, Hf:0.095%，Re:0.06%，S1:0.1%，F(xiàn)e:0.3%，P:0.005%, S:0.005%, Y0.08%，其余為A1和不可避免的微量元素。
[0009]進(jìn)一步，所述不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為0.0OP/o-0.01%。
[0010]鍶常用于鋁合金的變質(zhì)處理，可減少固溶時(shí)間，顯著提升Al-Si鑄造合金的性能，鍶細(xì)化Al-Fe-Si金屬間化合物，并且使針狀β相轉(zhuǎn)變?yōu)閴K狀和漢字狀的相，提高了抗拉強(qiáng)度；另外鍶作為長(zhǎng)效變質(zhì)劑，細(xì)化鑄態(tài)組織，使合金元素分布均勻，晶界區(qū)、晶界內(nèi)部成分差別較小，提高了合金的耐腐蝕性。
[0011]在鋁合金中加入微量的Zr、Hf,能夠提高鋁合金的抗應(yīng)力腐蝕性能、淬火敏感性、抗再結(jié)晶能力和斷裂性能。
[0012]元素Ru、Ta的添加，能夠提高鋁合金的再結(jié)晶溫度，且高溫強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、焊接性能和抗腐蝕性能均明顯提高，并可避免高溫下長(zhǎng)期工作時(shí)易產(chǎn)生的脆化現(xiàn)象，同時(shí)可提高強(qiáng)度。
[0013]鋁合金中的鈦既可脫氧產(chǎn)生氧化物又可產(chǎn)生時(shí)效強(qiáng)化作用，同時(shí)可減少焊縫金屬?gòu)V生氣孔、疏松等缺陷，猛、娃聯(lián)合脫氧也是最有效的脫氧劑。
[0014]磷、硫在焊接高鉻鎳合金時(shí)對(duì)焊縫金屬的影響比其它的合金元素更為敏感。首要問(wèn)題是焊縫的結(jié)晶裂紋。磷、硫在高鉻鎳合金中的溶解度很小，但卻易形成晶界偏析，產(chǎn)生低熔點(diǎn)共晶的硫化物，促進(jìn)結(jié)晶裂紋的產(chǎn)生。因此必須在鋁合金材料中控制含磷、硫量。
[0015]稀土在鋁合金中具有變質(zhì)、凈化以及微合金化作用，稀土元素可以改變Al-Si合金中共晶硅形態(tài)，并使金屬間化合物均勻分布，從而提高合金強(qiáng)度及耐腐蝕性能，并且在熱處理過(guò)程中細(xì)化晶粒的作用，增加其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，還能提高其抗腐蝕性能和摩擦性能，提高其使用壽命，降低成本。
[0016]本發(fā)明制備的的高強(qiáng)度鋁合金，其屈服強(qiáng)度可達(dá)到750Mpa，抗拉強(qiáng)度達(dá)到950Mpa以上，延伸率在18%左右，具有良好的抗時(shí)效穩(wěn)定性、延展性和綜合強(qiáng)韌性。
[0017]
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，應(yīng)該說(shuō)明的是，下述說(shuō)明僅是為了解釋本發(fā)明，并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
[0019]實(shí)施例1
一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:2.5%，Mg:2.3%，Cu:3.1%，Μη:0.01%，Zr:2.0%，Ti:3.0 %, Nb -A.5 %, Ta:2.5 %, Be:0.03 %,Co:0.8%, Ru:1.8%，Hf:0.05%，Re:0.02%，S1:0.1%，F(xiàn)e:0.3%，P:0.005 %, S:0.005 %,Y0.08 %，其余為A1和不可避免的微量元素。
[0020]不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為0.001%%。
[0021]制備的鋁合金的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度750Mpa，抗拉強(qiáng)度lOOOMpa，延伸率18%。
[0022]實(shí)施例2
一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:6.5%，Mg:4.0%，Cu:5.5%，Μη:0.1%，Zr:6.2%，T1:5.5 %, Nb:6.0 %, Ta:3.5 %, Be:0.06 %,Co:1.2 %, Ru:3.0%，Hf:0.2%, Re:0.1%，S1:0.01%，F(xiàn)e:0.03%，P:0.004 %, S:0.004 %,Y0.06%，其余為A1和不可避免的微量元素；不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為
0.01%o
[0023]制備的鋁合金的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度785Mpa，抗拉強(qiáng)度1150Mpa，延伸率25%。
[0024]實(shí)施例3
一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:3.5%，Mg:2.5%，Cu:3.5%，Μη:0.05%，Zr:3.0%，Ti:3.5 %, Nb:5.0 %, Ta:2.8 %, Be:0.04 %,Co:0.9%, Ru:2.0%，Hf:0.09%，Re:0.05%，S1:0.05%，F(xiàn)e:0.2%, P:0.005%, S:0.005%,Y0.08% ,其余為A1和不可避免的微量元素。不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為
0.005%。
[0025]制備的鋁合金的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度868Mpa，抗拉強(qiáng)度1050Mpa，延伸率55%。
[0026]
實(shí)施例4
一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:5.5%，Mg:2.5-3.5%，Cu:5.0%，Μη:0.08%，Zr:5.2%，T1:5.0%, Nb:5.5%, Ta:3.2%, Be:0.05%,Co:1.0 %, Ru:2.5%，Hf:0.1%，Re:0.08%，Si: ^ 0.1%，F(xiàn)e: ^ 0.3%，P: ^ 0.005 %, S:
<0.005%，Y f 0.08%，其余為A1和不可避免的微量元素。不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為0.009%。
[0027]制備的鋁合金的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度814Mpa，抗拉強(qiáng)度1250Mpa，延伸率60%。
[0028]實(shí)施例5
進(jìn)一步，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:4.0%，Mg:3.0%，Cu:
4.0%，Μη:0.06%，Zr:3.2%，Ti:3.6%, Nb:5.2%, Ta:3.0%, Be:0.045%, Co:0.95%, Ru:
2.2%, Hf:0.095%，Re:0.06%，S1:0.1%，F(xiàn)e:0.3%，P:0.005%, S:0.005%, Y0.08%，其余為A1和不可避免的微量元素。不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為0.01%。
[0029]制備的鋁合金的力學(xué)性能為:屈服強(qiáng)度912Mpa，抗拉強(qiáng)度950Mpa，延伸率21%。
[0030]申請(qǐng)人聲明，本發(fā)明通過(guò)上述實(shí)施例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，但本發(fā)明并不局限于上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程，即不意味著本發(fā)明必須依賴上述詳細(xì)工藝設(shè)備和工藝流程才能實(shí)施。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該明了，對(duì)本發(fā)明的任何改進(jìn)，對(duì)本發(fā)明產(chǎn)品各原料的等效替換及輔助成分的添加、具體方式的選擇等，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍和公開范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:2.5-6.5%，Mg:2.3-4.0%，Cu:3.1-5.5%，Mn:0.01-0.1%，Zr:2.0-6.2%，Ti:3.0-5.5%,Nb:4.5-6.0%,Ta:2.5-3.5%, Be:0.03-0.06%, Co:0.8-1.2%，Ru:1.8-3.0%，Hf:0.05-0.2%，Re:0.02-0.1%，Si: ^ 0.1%，F(xiàn)e: ^ 0.3%，P 0.005 %, S 0.005 %,Y蘭0.08%，其余為Al和不可避免的微量元素。2.如權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:3.5-5.5%，Mg:2.5-3.5%，Cu:3.5-5.0%，Mn:0.05-0.08%，Zr:3.0-5.2%, Ti:3.5-5.0%,Nb:5.0-5.5%, Ta:2.8-3.2%,Be:0.04-0.05%, Co:0.9-1.0%,Ru:2.0-2.5%，Hf:0.09-0.1%，Re:0.05-0.08%，S1:彡 0.1%，F(xiàn)e:彡 0.3%，P 0.005%, S:^ 0.005%, Y ^ 0.08% ,其余為Al和不可避免的微量元素。3.如權(quán)利要求1所述的一種高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于:所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成:Zn:4.0%，Mg:3.0%，Cu:4.0%，Mn:0.06%，Zr:3.2%，T1:3.6%, Nb:5.2%, Ta:3.0%, Be:0.045%, Co:0.95%, Ru:2.2%，Hf:0.095%，Re:0.06%，S1:0.1%，F(xiàn)e:0.3%，P:0.005%, S:0.005%, Y0.08%，其余為Al和不可避免的微量元素。4.如權(quán)利要求1-3所述的一種高強(qiáng)度鋁合金，其特征在于:所述不可避免的微合金元素的質(zhì)量百分比為0.001%-0.01%。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強(qiáng)度鋁合金，所述高強(qiáng)度鋁合金以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)由下列組份組成：Zn：2.5-6.5%，Mg：2.3-4.0%，Cu：3.1-5.5%，Mn：0.01-0.1%，Zr：2.0-6.2%，Ti：3.0-5.5％，Nb：4.5-6.0％，Ta：2.5-3.5％，Be：0.03-0.06％，Co：0.8-1.2％，Ru：1.8-3.0%，Hf：0.05-0.2%，Re：0.02-0.1%，Si：≤0.1%，F(xiàn)e：≤0.3%，P：≤0.005％，S：≤0.005％，Y≦0.08％,其余為Al和不可避免的微量元素。
【IPC分類】C22C21/10, C22C21/18, C22C21/16, C22C21/00
【公開號(hào)】CN105349852
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510709862
【發(fā)明人】姬勝國(guó)
【申請(qǐng)人】無(wú)棣向上機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)有限公司
【公開日】2016年2月24日
【申請(qǐng)日】2015年10月28日