一种Al-Zn系铝合金铸锭及其铸造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于合金领域，尤其涉及一种Al-Zn系铝合金铸锭及其铸造工艺。
【背景技术】
[0002] 当今世界科学发展的三大方向：信息、材料、能源，已经成为衡量一个国家科技实 力的标准之一。而其中的材料科学，更是成为引领各个学科发展的关键所在。传统经典材料 性能的改进与发展和复合新材料的研制已经成为两个主要的研宄方向。进入21世纪以后， 材料科学正朝着高强度、高韧性、高耐热性等的优良综合性能的方向发展，发展速度十分迅 猛。作为现代工业的重要材料之一的铝及其合金，历来是人们关注的重点。由于铝合金具 有强度高、密度小、耐腐蚀、易加工、资源丰富等其他金属材料无法比拟的综合优点，使其在 关系到民计民生的各个行业，如航空航天、交通运输、电力电子、建筑包装等领域中得到广 泛应用。
[0003] Al-Zn系铝合金是现有航天航空工业中主要的结构材料，目前，世界上各国军民用 机上70?80%的结构材料比例已被铝合金占据，而其中大部分为Al-Zn系铝合金。近些年 来，随着现代航天航空和交通运输事业的迅速发展，对提高Al-Zn系铝合金产能的要求日 趋迫切，但现有铸造工艺制备的Al-Zn系铝合金铸锭的探伤合格率较低，严重阻碍了Al-Zn 系错合金广能的提尚。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种Al-Zn系铝合金铸锭及其铸造工艺，本发 明提供的铸造工艺可以提高铝合金铸锭的探伤合格率。
[0005] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭，包括以下组分：
[0006] 1. 4 ?2wt% 的Cu;
[0007] 0? 2 ?0? 6wt% 的Mn;
[0008] 1. 8 ?2. 8wt% 的Mg;
[0009] 0? 1 ?0? 25wt% 的Cr;
[0010] 5. 0 ?6. 5wt% 的Zn;
[0011] 余量的A1。
[0012] 优选的，所述铝合金铸锭包括1. 65?2wt%的Cu。
[0013] 优选的，所述铝合金铸锭包括0? 25?0? 6wt%的Mn。
[0014] 优选的，所述铝合金铸锭包括2. 2?2. 8wt%的Mg。
[0015] 优选的，所述铝合金铸锭包括0? 15?0? 25wt%的Cr。
[0016] 优选的，所述铝合金铸锭包括5. 7?6. 5wt%的Zn。
[0017] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金的铸造工艺，包括以下步骤：
[0018]a)、铝源、铜源、锰源、镁源、铬源和锌源熔融共混，得到铝合金熔体；
[0019] 所述铝合金熔体包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1 ?0? 25wt% 的Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的Zn和余量的A1 ;
[0020] b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭。
[0021] 优选的，所述铸造的温度为750?775°C;所述铸造的速度为11?45mm/min。
[0022] 优选的，所述铸造过程中的冷却水压力为0. 02?0. 12MPa;所述铸造过程中的冷 却水流量为40?180m3/h。
[0023] 优选的，步骤b)中，所述铝合金熔体进行铸造之前，先对铸造的设备进行预热。
[0024] 与现有技术相比，本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭及其铸造工艺。本发明 提供的铸造工艺包括以下步骤：a)、铝源、铜源、锰源、镁源、铬源和锌源熔融共混，得到铝合 金恪体；所述错合金恪体包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1?0. 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的A1 ;b)、所述错合金恪体进行铸造， 得到Al-Zn系铝合金铸锭。本发明通过在铸造过程中优化合金组分，提高了铝合金铸锭的 探伤合格率。实验结果表明，采用本发明提供的铸造工艺制得的Al-Zn系铝合金铸锭的探 伤合格率高于90%。
【具体实施方式】
[0025] 下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通 技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范 围。
[0026] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金铸锭，包括以下组分：
[0027] 1.4?2界七％的(：11;
[0028] 0? 2 ?0? 6wt% 的Mn;
[0029] 1. 8 ?2. 8wt% 的Mg;
[0030] 0? 1 ?0? 25wt% 的Cr;
[0031] 5. 0 ?6. 5wt% 的Zn;
[0032] 余量的A1。
[0033] 本发明提供的Al-Zn系铝合金铸锭包括Cu、Mn、Mg、Cr、Zn和A1。其中，所述Cu 的含量为1. 4?2wt%，优选为1. 65?2wt% ;所述Mn的含量为0? 2?0? 6wt%，优选为 0? 25?0? 6wt%;所述Mg的含量为1. 8?2. 8wt%，优选为2. 2?2. 8wt%;所述Cr的含量 0? 1?0? 25wt%，优选为0? 15?0? 25wt%;所述Zn的含量为5. 7?6. 7wt%，优选为5. 9? 6. 7wt% 〇
[0034] 在本发明提供的一个实施例中，所述Al-Zn系铝合金铸锭包括1.65?2wt%的 Cu、0. 25 ?0? 6wt% 的Mn、2. 2 ?2. 8wt% 的Mg、0. 15 ?0? 25wt% 的Cr、5. 7 ?6. 5wt% 的 Zn和余量的A1 ;在本发明提供的另一个实施例中，所述Al-Zn系铝合金铸锭包括1. 65wt% 的Cu、0. 25wt%的Mn、2. 2wt%的Mg、0. 15wt%的Cr、5. 7wt%的Zn和余量的A1。
[0035] 本发明提供的Al-Zn系铝合金铸锭优化了合金组分，具有良好的机械性能。
[0036] 本发明提供了一种Al-Zn系铝合金的铸造工艺，包括以下步骤：
[0037] a)、铝源、铜源、锰源、镁源、铬源和锌源熔融共混，得到铝合金熔体；
[0038] 所述铝合金熔体包括：1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、l. 8?2. 8wt%的 Mg、0. 1 ?0? 25wt% 的Cr、5. 0 ?6. 5wt% 的Zn和余量的A1 ;
[0039]b)、所述铝合金熔体进行铸造，得到Al-Zn系铝合金铸锭。
[0040] 在本发明提供的铸造工艺中，首先将铝源、铜源、锰源、镁源、铬源和锌源熔融共 混。其中，所述铜源优选为Al-Cu中间合金，所述Al-Cu中间合金中Cu的含量优选为30? 40wt% ;所述猛源优选为Al-Mn中间合金，所述Al-Mn中间合金中Mn的含量优选为15? 20wt% ;所述络源优选为Al-Cr中间合金，所述Al-Cr中间合金中Cr的含量优选为4? 10wt% ;所述镁源优选为镁；所述锌源优选为锌；所述铝源优选为铝和含铝的中间合金。所 述错合金恪体包括1. 4?2wt%的Cu、0. 2?0? 6wt%的Mn、1. 8?2. 8wt%的Mg、0. 1? 0? 25wt%的Cr、5. 0?6. 5wt%的Zn和余量的A1，优选包括1. 65?2wt%的Cu、0. 25? 0? 6wt% 的Mn、2. 2 ?2. 8wt% 的Mg、0. 15 ?0? 25wt% 的Cr、5. 7 ?6. 5wt% 的Zn和余量的 A1，更优选包括 1. 65wt% 的Cu、0. 25wt% 的Mn、2. 2wt% 的Mg、0. 15wt% 的Cr、5. 7wt% 的Zn 和余量的Al。本发明对所述熔融共混的温度没有特别限定，可以使上述金属源熔融即可，优 选为730?780°C。待铝源、铜源、镁源、锌源和锆源熔融共混均匀后，得到铝合金熔体。
[0041] 得到铝合金熔体后，对所述熔体进行铸造。本发明对所述铸造的方式没有特别限 定，优选为同水平铸造。所述铸造的温度优选为750?775°C。所述铸造的速度优选为11? 45mm/min。所述铸造过程中的冷却水压力优选为0. 02?0. 12MPa。所述铸造过程中的冷却 水流量优选为40?180m3/h。铝合金熔体完成铸造后，得到Al-Zn系铝合金铸锭。
[0042] 在本发明提供的铸造工艺中，优选在铸造不同直径尺寸的铸锭时，选择不同的铸 造条件。
[0043] 在本发明提供的一个实施例中，铸造直径为270mm的实心圆铸锭，此时的铸造温 度为750?770°C，铸造速度为40?45mm/min，铸造冷却水压为0. 02?0. 12mPa，铸造冷却 水流量为40?