专利名称：一种高强高韧7a04铝合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铝合金及其制备方法，更具体的讲是一种高强高韧7A04型铝合金及其制备方法。
背景技术：
7A04型铝合金为最常用的超硬铝，系高强度合金，可热处理强化。通常在淬火人工时效状态下使用，此时强度比一般硬铝高得多，但塑性较低；截面不太厚的挤压半成品和包铝板有良好的耐蚀性，具有应力集中倾向。点焊焊接性良好、气焊不良，可切削性在热处理后良好、退火状态下较低。属Al-Zn-Mg-Cu系超高强度铝合金，亦称超硬铝，是超硬铝中想当成熟.使用较久和较广的一个合金。强度高，热处理强化效果好，退火和新淬火状态下塑性中等；与硬铝不同，人工时效状态下的耐蚀性比自然时效状态的耐蚀性好，且自然时效进程慢，需经过3个月后才能达到时效硬化峰值，故7A04在淬火人工时效状态下使用。其缺点是组织稳定性不高，低频疲劳强度低，有应力腐蚀破裂倾向。合金点焊焊接性良好，气焊不良，热处理后可切削性良好，但退火后的 可切削性不佳。传统的7A04型铝合金是由铝锭重熔法制备，该方法由于需要将铝锭进行重熔，消耗了大量的能量，同时对环境造成污染，而且重熔时会对铝液的品质造成影响，烧损率大，从而影响了铝合金的品质，因此上述重熔法不适合国家技能减排的要求，也不能提高企业的效益。传统的7A04型铝合金具有较高的力学性能，如拉强度ob (MPa):3 530、条件屈服强度σ 0.2 (MPa):≥400、伸长率δ 10 (%):≥5
，但是该力学性能有时不能满足使用需求，因此需要一种高强度和高韧性的铝合金，同时需要一种节能减排、降低成本的生产方法。
发明内容
针对以上不足，本发明提供了一种高韧性、高强度的铝合金以及利用电解铝液直接生产铝合金的方法，该方法克服了重熔法的缺陷，直接利用电解铝液进行生产，节约了能源和人力，同时减轻了对环境污染。本发明是通过以下技术方案实现的:
一种高强高韧7Α04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分: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%，其余为不可避免杂质及Al。上述Zn/Mg的质量比为2.5:1。上述不可避免杂质中单个杂质的质量分数< 0.05%。上述不可避免杂质质量分数< 0.15。优化的，一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si0.056%, Fe 0.072%, Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al。上述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，包括如下步骤:
(O向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭 > 电解铝液质量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金属；
(2)调整熔炼炉内温度为740-750°C，加入Zn；
(3)调整熔炼炉内温度为740°C，加入Mg；
(4)对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740°C，时间彡15分钟；
(5)精炼完成后静置，静置时间为30分钟；
(6)加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；
(7)将上述过滤后的招液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为:700土5mm/min，铸造速度 90-110 mm/min,水压为 0.03Mpa ；
(8)铸造后的产品进行热处理，热处理与455°C保温I小时；465°C保温I小时，然后调节温度为120°C保温8小时，升温到160°C保温I小时；
(9)成品入库。上述步骤(I)中Al-Mn中Mn的质量分数为10%。
上述步骤⑴中Al-Cr中Cr的质量分数为5%。上述步骤(6)中晶粒细化剂为Al-5Ti_B。本发明的有益效果是:直接使用电解铝液生产7A04铝合金，经过各个步骤的严格控制和协调作用，使得本发明生产的铝合金抗拉强度> 560MPa，条件屈服强度σ 0.2(MPa):彡420、伸长率δ10 (%):彡9，而且本方法省略了重熔阶段，节约了大量的能量和人力，同时减少了对环境的污染，符合国家和企业的要求。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以便本领域技术人员可以更好的了解本发明，但并不因此限制本发明。本发明的制备方法包括如下步骤:
(O向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭 > 电解铝液质量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金属；
(2)调整熔炼炉内温度为740-750°C，加入Zn；
(3)调整熔炼炉内温度为740°C，加入Mg；
(4)对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740°C，时间彡15分钟；
(5)精炼完成后静置，静置时间为30分钟；
(6)加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目；
(7)将上述过滤后的招液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为:700土5mm/min，铸造速度 90-110 mm/min,水压为 0.03Mpa ；
(8)铸造后的产品进行热处理，热处理与455°C保温I小时；465°C保温I小时，然后调节温度为120°C保温8小时，升温到160°C保温I小时；
(9)成品入库。下述实施例均采用上述步骤，区别为加入的金属物料的量的不同。实施例1
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.055%, Fe 0.072%,Cul.68%, Zn 5.92%, Mg 2.36%, Mn 0.40%, Ti 0.06%, Cr 0.17%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.51:1其性能见表I。
实施例2
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.055%, Fe 0.072%,Cul.68%, Zn 5.92%, Mg 2.368%, Mn 0.40%, Ti 0.06%, Cr 0.17%，单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5:1其性能见表I。实施例3
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.057%, Fe 0.079%,Cul.71%, Zn 5.95%, Mg 2.40%, Mn0.42%, Ti 0.08%, Cr 0.18%,单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.48:1其性能见表I。实施例4
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.057%, Fe 0.079%,Cul.71%, Zn 5.95%, Mg 2.38%, Mn0.42%, Ti 0.08%, Cr 0.18%,单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总量为0.13%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5:1其性能见表I。实施例5
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.056%, Fe 0.072%,Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.04%，杂质总质量分数为0.12%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5:1其性能见表I。实施例6
按上述步骤生产铝合金，其按质量分数计包括如下组分:Si 0.056%, Fe 0.072%,Cul.69%, Zn 5.925%, Mg 2.37%, Mn 0.41%, Ti 0.07%, Cr 0.17%，其中单个杂质的质量分数为0.05%，杂质总质量分数为0.16%，其余为Al，Zn/Mg的质量比为2.5:1其性能见表I。
权利要求
1.一种高强高韧7A04型铝合金，其按质量分数计包括如下组分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%，其余为不可避免杂质及Al。
2.根据权利要求I所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于所述Zn/Mg的质量比为2. 5 :1。
3.根据权利要求I或2所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于所述杂质中单个杂质的质量分数< O. 05%。
4.根据权利要求I或2所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于所述不可避免杂质质量分数< O. 15。
5.根据权利要求I所述的一种高强高韧7A04型铝合金，其特征在于其按质量分数计包括如下组分si O. 056%, Fe O. 072%, Cul. 69%, Zn 5. 925%, Mg 2. 37%, Mn O. 41%, TiO.07%，Cr O. 17%，其中单个杂质的质量分数为O. 04%，杂质总质量分数为O. 12%，其余为Al。
6.根据权利要求I所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，包括如下步骤 (1)向熔炼炉内灌入电解铝液，加入已经成分测定的铝锭>电解铝液质量的40%，然后加入 Al-Μη、Al-Cr> Cu 金属； (2)调整熔炼炉内温度为740-750°C，加入Zn； (3 )调整熔炼炉内温度为740 V，加入Mg ； (4)对上述铝液进行精炼处理，精炼过程中取样分析并进行成分调整，精炼温度730-740°C，时间彡15分钟； (5)精炼完成后静置，静置时间为30分钟； (6)加入晶粒细化剂进行细化处理，然后采用两极陶瓷过滤板过滤，第一级过滤板过滤目数为40目，第二级过滤板过滤目数为50目； (7)将上述过滤后的招液在热顶半连续铸造机中铸造，铸造温度为700土5mm/min，铸造速度 90-110 mm/min,水压为 O. 03Mpa ； (8)铸造后的产品进行热处理，热处理与455°C保温I小时；465°C保温I小时，然后调节温度为120°C保温8小时，升温到160°C保温I小时； (9)成品入库。
7.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中Al-Mn中Mn的质量分数为10%。
8.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中Al-Cr中Cr的质量分数为5%。
9.根据权利要求6所述的一种高强高韧7A04型铝合金的制备方法，其特征在于所述步骤(6)中晶粒细化剂为Al-5Ti-B。
全文摘要
本发明涉及一种铝合金及其制备方法，更具体的讲是一种高强高韧7A04型铝合金及其制备方法，其按质量分数计包括如下组分si0.055-0.057%，Fe0.072-0.079%，Cu1.68-1.71%，Zn5.92-5.95%，Mg2.36-2.40%，Mn0.40-0.42%，Ti0.06-0.08%，Cr0.17-0.18%，其余为不可避免杂质及Al。本发明的有益效果是直接使用电解铝液生产7A04铝合金，经过各个步骤的严格控制和协调作用，使得本发明生产的铝合金抗拉强度≥560MPa，条件屈服强度σ0.2(MPa)≥420、伸长率δ10(%)≥9，而且本方法省略了重熔阶段，节约了大量的能量和人力，同时减少了对环境的污染，符合国家和企业的要求。
文档编号C22C21/10GK103255328SQ20131018409
公开日2013年8月21日 申请日期2013年5月17日 优先权日2013年5月17日
发明者刘科, 辛文侠, 赵晓光, 吕涛 申请人:山东创新金属科技股份有限公司