专利名称：：一种同时添加Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金的制作方法
技术领域：
：本发明公开了一种低淬火敏感性铝合金，特别是指一种同时添加Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金；属于有色金属合金化
技术领域：
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背景技术：
：高强Al-Zn-Mg-Cu合金，具有密度低、比强度高和硬度、热加工性能好以及耐腐蚀性能和断裂韧性较好等优点，广泛应用于航空航天领域，是该领域重要的结构材料之一。该系合金是时效可强化合金，其高强度高硬度主要通过固溶、淬火及时效获得。合金淬火后得到的固溶体过饱和程度对时效强化效果具有决定性的作用，故造成合金的淬火敏感性问题，即淬火速率减小导致合金力学性能下降。这个问题对于大尺寸构件尤为突出，因为其心部在常规冷却条件下难以获得足够的冷却速度。尤其对于一些大构件，为了降低淬火应力，经常采用沸水、空气等淬火介质，以降低冷却速率。这样，对于常规铝合金的大规格厚板及大构件，就更加难以得到良好的心部组织和力学性能，从而造成铝合金大规格厚板及大构件的表层和心部性能的不均勻，以及整体性能下降。而铝合金大规格厚板及大构件是制造大型飞机必需的材料。因此，研究开发低淬火敏感性铝合金具有重要的意义。目前的低淬火敏感性铝合金是美国开发的7085铝合金，该合金通过提高Zn/Mg比，以及采用&元素进行微合金化，可以使得铝合金板材的淬透厚度达到400mm。由于飞机构件尺寸越大，所需板材厚度也越大，未来大飞机需要更大厚度的铝合金厚板。因此，为了进一步降低铝合金的淬火敏感性，提高铝合金板材的淬透厚度，急需开发新的微合金化技术。
发明内容本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种通过对铝合金微合金化，有效降低铝合金的淬火敏感性、提高铝合金淬透性的添加微量Ag和Ge的低淬火敏感性铝合金。本发明是一种同时添加微量Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金，由下述组分按重量百分比组成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%,余量为Al，且各组分之和为100%。本发明中，所述Ag、Ge的纯度均大于等于99.99%。本发明由于采用上述配方，对铝合金进行微量Ag和Ge元素的合金化处理，一方面，利用Ge元素与空位的结合能远远大于Zn、Mg、Cu等元素与空位的结合能的特性，Ag与空位有较高的结合能，在固溶淬火时，加入合金内部的Ge、Ag元素优先与空位结合，阻止了在较低固溶淬火速率下合金中的Zn、Mg、Cu等溶质原子的扩散和粗大第二相的析出，有效提高铝合金淬透性，降低铝合金的淬火敏感性，为后续时效获得弥散的强化相提供固溶充分的淬火组织；另一方面，利用Ag在铝合金中能够产生固溶强化及促进析出的作用，在加入微量Ge的同时，加入微量Ag可以起到补强的作用。本发明的优点和积极效果1、相对未加Ge、Ag元素的合金而言，同时加入微量Ag、Ge后，延长了第二相析出的孕育期，推迟了铝合金TTP曲线的鼻尖时间，降低了淬火敏感性。2、相对未加Ge、Ag元素的合金而言，同时加入微量Ag、Ge的铝合金无论是在水冷固溶淬火还是在空冷固溶淬火+120°C/24h时效处理后，都具有更高的拉伸强度。综上所述，本发明通过同时加入微量Ge、Ag对铝合金进行合金化，利用Ge、Ag与空位较高的结合能，阻止其他合金元素的扩散和粗大第二相的析出，同时，利用Ag在铝合金中能够产生固溶强化及促进析出的作用，在加入微量Ge的同时，加入微量Ag可以起到补强的作用；从而降低铝合金的淬火敏感性，提高铝合金淬透性，提高低淬火速率下合金的溶质原子固溶的饱和度，以及时效处理后的力学性能。可有效提高大尺寸铝合金构件的淬透深度，得到良好的心部组织和力学性能，为航空航天及其它领域的大规格厚板及大构件提供了一种低淬火敏感性的铝合金结构材料。附图1是未加Ag、Ge铝合金的TTP曲线；附图2是加入0.5%Ag、0.5%Ge铝合金的TTP曲线；附图3(a)是未加Ag、Ge铝合金在470/lh固溶空冷淬火及120°C/24h时效处理后的高倍透射电镜照片，显示空冷淬火时析出的粗大析出相。附图3(b)是未加Ag、Ge铝合金在470/lh固溶空冷淬火及120°C/24h时效处理后的较低倍数的透射电镜照片，显示合金中析出相的弥散度相对较低。附图3(c)是加入0.1%Ag、0.1%Ge铝合金在470/lh固溶及120°C/24h时效处理后的较低倍数的透射电镜照片，显示空冷淬火时无粗大第二相析出。附图3(d)是加入0.1%Ag、0.1%Ge铝合金在470/lh固溶及120°C/24h时效处理后的较高倍数的透射电镜照片，显示合金中析出相的弥散度较高。其中附图1、附图2中的95%、90%和85%分别表示合金最高强度的95%、90%禾口85%。对比附图1、2可知，加入0.5%六8、0.5%66铝合金的1"^曲线相对未加Ge和Ag的合金，鼻尖时间推迟了2秒，降低了淬火敏感性。对比附图3(a)，附图3(c)可知，未加Ag、Ge铝合金空冷淬火时合金析出了较多的粗大第二相，而添加微量Ag、Ge铝合金空冷淬火时析出的粗大相少。对比附图3(b)，附图3(d)可知，未加Ag、Ge铝合金空冷固溶淬火及时效后的析出相弥散度低，而加入0.1%Ag、0.1%Ge铝合金空冷淬火及时效后析出的第二相弥散度高。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。实施例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,余量为AlJy^SGejg的纯度大于等于99.99%，熔炼成锭坯。采用450°C/24h+455°C/24h进行均勻化处理后，热轧成4mm厚的板材。试样经470°C/lh固溶后，相对未加Ge和Ag的合金，添加0.5%Ge和0.5%Ag的合金，不仅第二相析出的孕育期得到延长，TTP曲线的鼻尖时间推迟了2秒，而且抗拉强度和屈服强度分别提高4MPa和27MPa。实施例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,余量为AlJy^SGejg的纯度大于等于99.99%，熔炼成锭坯。采用450°C/24h+455°C/24h进行均勻化处理后，热挤压成Φ12.5mm的圆棒，挤压比为25。试样经470°C/lh固溶后，分别在室温水中和空气中进行淬火，并进行120°C/24h时效处理。拉伸性能测试表明，相对未加Ag、Ge的合金，在室温水中淬火及时效后，添加0.Ge和0.Ag合金试样的抗拉强度和屈服强度均高出lOMpa。在空气中淬火及时效后，加0.Ag和0.Ge合金试样的抗拉强度高出llMpa，屈服强度高出37MPa。实施例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，余量为Al，所述Ge、Ag的纯度大于等于99.99%，熔炼成锭坯。采用4500C/24h+455°C/24h进行均勻化处理后，热挤压成Φ12.5mm的圆棒，挤压比为25。试样经470°C/lh固溶后，分别在室温水中和空气中进行淬火，并进行120°C/24h时效处理。拉伸性能测试表明，相对未加Ag、Ge的合金，在室温水中淬火及时效后，添加0.05%Ag和0.05%Ge合金试样的抗拉强度和屈服强度均高出13Mpa。在空气中淬火及时效后，力口0.05%Ag和0.05%Ge合金试样的抗拉强度高出18Mpa，屈服强度高出60MPa。以上实施例1、2、3得到的铝合金的性能参数见表1。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>未加Ag、Ge的铝合金采用与本发明实施例1、2、3相同的热处理制度处理后，性能参数参见表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>对比表1、表2的数据可知相对未加Ag、Ge的合金，在室温水中淬火及时效后，添加0.05%Ag和0.05%Ge合金试样的抗拉强度和屈服强度均高出13Mpa。在空气中淬火及时效后，加0.05%Ag和0.05%Ge合金试样的抗拉强度高出18Mpa，屈服强度高出60MPa。权利要求一种添加Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金，由下述组分按重量百分比组成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％，余量为Al，且各组分之和为100％。2.根据权利要求1所述的一种同时添加Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金，其特征在于所述Ag、Ge的纯度均大于等于99.99%。全文摘要一种同时添加Ag、Ge的低淬火敏感性铝合金，对铝合金进行微量Ag和Ge元素的合金化处理，一方面，利用Ge元素与空位的结合能远远大于Zn、Mg、Cu等元素与空位的结合能的特性，Ag与空位有较高的结合能，在固溶淬火时，加入合金内部的Ge、Ag元素优先与空位结合，阻止了在较低固溶淬火速率下合金中的Zn、Mg、Cu等溶质原子的扩散和粗大第二相的析出，有效提高铝合金淬透性，降低铝合金的淬火敏感性，为后续时效获得弥散的强化相提供固溶充分的淬火组织；另一方面，利用Ag在铝合金中能够产生固溶强化及促进析出的作用，在加入Ge的同时，加入Ag可以起到补强的作用。本发明为航空航天及其它领域的大规格厚板及大构件提供了一种低淬火敏感性的铝合金结构材料。文档编号C22C21/10GK101818290SQ201010185709公开日2010年9月1日申请日期2010年5月28日优先权日2010年5月28日发明者刘志义,李尧,韩向南申请人:中南大学