本發明專利技術涉及鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，具體是按照合金成分，取Al、Zn、Mg、Cu、Zr純元素粉末配料，按質量計，其中Zn5.0~6.5%，Mg1.7~2.1%，Cu1.6~2.1%，Zr0.17~0.25%，余量為Al，各組分之和為100%；采用元素粉末法，通過混料、低溫高壓真空熱壓燒結、高溫固溶熱處理、熱擠壓和后期熱處理的方法，得到了鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的熱壓試樣。本發明專利技術制備的鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的晶粒細小均勻，并且操作簡單，可控性好，拓展了鋁合金在中、高強結構材料領域的工業化應用。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于輕質高性能結構鋁合金材料及粉末冶金
，特別是。
技術介紹
鋁合金以其良好的物理、化學和機械性能，在國防和經濟建設的許多重要領域有廣泛的運用。Al-Zn-Mg-Cu合金屬于超高強鋁合金，具有較高的比強度，廣泛應用于航空領域，國內研究超高強鋁合金的制坯方法與國外制坯方法基本一致，主要有傳統鑄造、粉末冶金、噴射成形和電磁攪拌鑄造技術；材料加工主要是通過控制加工溫度、變形溫度、變形量等參數來控制材料的顯微組織；熱處理包括單級、雙級固溶處理，T6時效處理，T7X過時效處理，回歸再時效(RRA)處理等。目前，主要以鑄造為主，鑄造方法簡單，但存在晶粒粗大、偏析嚴重、組織疏松、固溶度低等問題，限制了 Al-Zn-Mg-Cu-Zr系鋁合金性能的進一步提高；粉末冶金技術在鋁合金領域研究相對較少，而且一般選用采用氣霧法制備的鋁合金粉末，制備工序繁瑣，損失量多，成本較高。
技術實現思路
本專利技術的目的旨在針對現有的鋁鋅鎂銅鋯系鑄造以及粉末冶金制備高強鋁合金的技術不足和缺陷，提供一種組分配比合理、生產工藝簡單、可有效提高鋁合金的總體強度和穩定性的鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，使鋁合金的性能接近或超過現有鑄造或鍛造法所生產的制品。本專利技術解決其技術問題采用以下的技術方案: 本專利技術提供的鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，具體是:按照合金成分，取Al、Zn、Mg、Cu、Zr純元素粉末配料 ，按質量計，其中Zn 5.0 6.5%，Mg 1.7 2.1%，Cu 1.6 2.1%，Zr 0.17^0.25%，余量為Al，各組分之和為100% ;然后將球磨混合均勻的復合粉末裝在預先制好的模具內進行低溫高壓真空熱壓燒結，對采用低溫高壓真空熱壓燒結制備的燒結體進行高溫固溶熱處理，燒結后的試樣進行熱擠壓，擠壓件進行后期熱處理得到了鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的熱壓試樣。所述Al粉純度可以為99.99%，粉末粒徑為2 11 μ m。所述Zn粉純度可以為99.50%,粉末粒徑為6 9 μ m。所述Mg粉純度可以為99.80%,粉末粒徑為15 20 μ m。所述Cu粉純度可以為99.90%,粉末粒徑小于10 μ m。所述Zr粉純度可以為99.90%,粉末粒徑為2 3 μ m。所述低溫高壓真空熱壓燒結可以在真空熱壓燒結爐中進行，燒結溫度可以為530^550 V，真空度可以彡0.0lPa,燒結時施加的壓力可以為6(T80MPa，燒結時間可以為2 5小時。所述高溫固溶熱處理可以在真空熱壓燒結爐中進行，燒結溫度可以為60(T62(TC，燒結時間可以為Γ12小時。本專利技術與現有技術相比具有以下的主要優點: 本專利技術采用純元素粉末的方法進行混料，通過球磨混料，使幾種元素粉末充分混合，然后通過低溫高壓真空熱壓燒結和高溫固溶熱處理，使鋅、鎂、銅、鋯等元素在鋁基體中固溶超過其理論固溶度，并使粉末反應充分進行，以獲得致密度高、孔隙率少、金屬間化合物相細小彌散分布的燒結態樣品，再進行熱處理獲得納米尺寸分布的時效析出強化相，最終使得合金的組織處于多相細小彌散分布狀態，從而使其具有良好的綜合機械性能，同時，由于沒有Fe、Si等雜質元素的影響，其性能進一步加強，合金的強度接近或超過現有鑄造或鍛造的鋁鋅鎂銅系高強鋁合金。 綜上所述，本專利技術組分配比合理、生產工藝簡單、可有效提高鋁合金的總體強度和穩定性；采用純元素粉末，通過混料、低溫高壓真空熱壓燒結、高溫固溶熱處理、熱擠壓、熱處理的方法，獲得晶粒細小的粉末冶金高強鋁合金，使其性能滿足高強鋁合金的要求。形成可實現工業應用的高強鋁合金的熱壓制備方法。附圖說明圖1是本專利技術的工藝流程圖。圖2是本專利技術經過低溫高壓真空熱壓燒結工藝(燒結溫度為550°C，真空度(0.0lPa，燒結壓力為60MPa，燒結時間為2h)和高溫固溶熱處理工藝(燒結溫度為600°C，真空度< 0.0lPa，燒結時間為5h)后試樣的表面物相分析圖。圖3是本專利技術經過低溫高壓真空熱壓燒結工藝(燒結溫度為550°C，真空度(0.0lPa，燒結壓力為60MPa，燒結時間為2h)和高溫固溶熱處理工藝(燒結溫度為600°C，真空度彡0.0lPa，燒結時間為5h)后試樣表面的顯微結構圖。圖4是本專利技術經過低溫高壓真空熱壓燒結工藝(燒結溫度為550°C，真空度(0.0lPa，燒結壓力為60MPa，燒結時間為2h)和高溫固溶熱處理工藝(燒結溫度為600°C，真空度< 0.0lPa，燒結時間為5h)后對燒結體進行熱擠壓、熱處理后的斷面顯微結構圖。具體實施例方式本專利技術提出將鋁鋅鎂銅鋯五種純金屬元素粉末均勻混合，通過低溫高壓真空熱壓燒結，充分利用了熱壓燒結的優勢，獲得致密度高、氣孔率低燒結體，將采用低溫高壓真空熱壓燒結制備的燒結體進行高溫固溶熱處理，獲得合金化程度優異的燒結體，進行熱擠壓后再進行熱處理，可改善合金的時效析出過程，進一步提高其強度，本專利技術使用的粉末純度較高、粒徑細小，盡量避免有害雜質的加入，使得合金的性能在一定程度上得到了加強。本專利技術能夠生產尺寸精確的產品，具有操作簡單、損失量少、可控性好等特點，擴展了鋁合金的應用領域，其強度明顯接近或超過現有鑄造或鍛造的鋁鋅鎂銅系鋁合金。下面結合實施例及附圖對本專利技術作進一步說明，但不限定本專利技術。實施例1 實驗合金化學成分為:Al-6.5Zn-2.lMg-2.lCu-0.17Zr (質量分數)，合金配料為IOym銅粉、2 μ m鋁粉、20 μ m鎂粉、6、μ m鋅粉和2 3 μ m鋯粉。元素粉末在輕型球磨機上以150轉/分鐘的速度球磨24h，復合料體在真空熱壓燒結爐中進行低溫高壓真空熱壓燒結，真空度彡0.0lPa，燒結溫度為550°C，燒結時間為3h，燒結壓力為80MPa，對采用低溫高壓真空熱壓燒結的燒結體進行高溫固溶熱處理，溫度為620°C，真空度彡0.0lPa，燒結時間12h，燒結后的試樣經過熱擠壓，擠壓前錢模具預熱溫度為480°C，擠壓比為4:1，擠壓速率為1.4m/min，擠壓件在470°C進行一級固溶2h，之后升溫至485°C二級固溶2h，淬入室溫水中，然后在120°C進行一級時效24h，升溫至170°C二級時效Ih，降溫至120°C三級時效24h。合金的室溫的氣孔率彡0.01%，密度為2.82g/cm2，最大抗拉強度彡480MPa，硬度值為彡184HV。實施例2 實驗合金化學成分為:Α1-6.1Ζη-2.lMg-1.6Cu_0.25Zr (質量分數)，合金配料為10 μ m銅粉、10 μ m鋁粉、20 μ m鎂粉、6、μ m鋅粉和2 3 μ m鋯粉。元素粉末在輕型球磨機上以250轉/分鐘的速度球磨36h，復合料體在真空熱壓燒結爐中進行低溫高壓真空熱壓燒結，真空度彡0.0lPa，燒結溫度為550°C，燒結時間為2h，燒結壓力為60MPa，對采用低溫高壓真空熱壓燒結的燒結體進行高溫固溶熱處理，溫度為600°C，真空度< 0.0lPa，燒結時間5h，燒結后的試樣經過熱擠壓，擠壓前錢模具預熱溫度為480°C，擠壓比為4:1，擠壓速率為1.4m/min，擠壓件在470°C進行一級固溶2h，之后升溫至485°C二級固溶2h，淬入室溫水中，然后在120°C進行一級時效24h，升溫至160°C二級時效lh，降溫本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，其特征是按照合金成分，取Al、Zn、Mg、Cu、Zr純元素粉末配料，按質量計，其中Zn?5.0~6.5%，Mg?1.7~2.1%，Cu?1.6~2.1%，Zr?0.17~0.25%，余量為Al，各組分之和為100%；然后將球磨混合均勻的復合粉末裝在預先制好的模具內進行低溫高壓真空熱壓燒結，對采用低溫高壓真空熱壓燒結制備的燒結體進行高溫固溶熱處理，燒結后的試樣進行熱擠壓，擠壓件進行后期熱處理得到了鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的熱壓試樣。
【技術特征摘要】
1.一種鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，其特征是按照合金成分，取Al、Zn、Mg、Cu、Zr純元素粉末配料，按質量計，其中Zn 5.0 6.5%，Mg 1.7 2.1%，Cu 1.6 2.1%，Zr0.17 0.25%，余量為Al，各組分之和為100% ;然后將球磨混合均勻的復合粉末裝在預先制好的模具內進行低溫高壓真空熱壓燒結，對采用低溫高壓真空熱壓燒結制備的燒結體進行高溫固溶熱處理，燒結后的試樣進行熱擠壓，擠壓件進行后期熱處理得到了鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的熱壓試樣。2.根據權利要求1所述的鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，其特征是所述Al粉末純度為99.99%，粉末粒徑為2 11 μ m。3.根據權利要求1所述的鋁鋅鎂銅鋯系高強鋁合金的制備方法，其特征是所述Zn粉純度為99.50%,粉末粒徑為6、μ m。4.根據權利要求1所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：沈強，吳傳棟，李成章，余侃，羅國強，張聯盟，方攀，
申請(專利權)人：武漢理工大學，
類型：發明
國別省市：
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