一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于材料技术领域，特别是涉及一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方 法。
【背景技术】
[0002] Al-Zn-Mg-Cu合金以其高比强度、较好的耐腐蚀性及易于加工等优良特性在航 空航天及交通运输领域获得了广泛的应用。快速凝固/粉末冶金（RSP/M)技术是制备 Al-Zn-Mg-Cu超高强合金的重要途径之一，采用快速凝固工艺的主要目的是通过细晶强化 和高合金化提高合金性能。20世纪70年代，美国率先开展了RSP/M7000系合金的开发。 Alcoa公司利用气体雾化制粉技术和传统的粉末冶金工艺制备了块体7090和7091合金， 并成功地投入商业应用。此外，美国Alcoa和Kaiser公司还研制了CW67，PM61，PM62和 PM64等牌号的快速凝固粉末7000系合金。除美国外，日本、英国和前苏联等国家也开展了 相关研究。但是由于纯铝粉及铝合金粉末流动性较差、粉末表面不可避免地存在氧化膜和 7000系合金Zn含量高，导致粉末烧结性较差。虽然通过提高烧结温度可以实现良好的烧 结，但由于高温长时烧结过程中晶粒长大明显，可能使通过快速凝固工艺获得的微细组织 或其它亚稳结构消失，从而丧失了快速凝固工艺所带来的优异性能。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是：提供一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法， 已解决Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能差的问题。
[0004] 本发明采用的技术方案是：一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，包括以 下步骤： (1)配料：工业纯铝、纯锌、纯镁、纯铜、锆。合金设计成份：10%Zn，3. 2%Mg，2. 5%Cu， 0· 2%Zr，其余为Al。
[0005] (2)放入电炉中，采用中频感应电炉熔炼。
[0006] (3)氮气雾化制粉。
[0007] (4)粉末通过振动筛筛分为106um以下。
[0008] (5)粉末冷压成直径为48mm、致密度为80%的圆柱状生坯。
[0009] (6)真空除气， (7) 在450度保温lOmin后挤压成棒材后空冷， (8) 挤压锥角为120°，挤压比K为9~36,挤出速率控制在1. 9~2. 3mm/s。
[0010] 所述步骤（1)中Zr采用Al-Zr中间合金。
[0011] 所述步骤（4)中粉末筛选为75um以下。
[0012] 所述步骤（8)中挤压比K为25。
[0013] 所述步骤（8)挤压时采用WS2粉末、石墨和润滑油的混合物作为挤压润滑剂。
[0014] 本发明有益效果：与现有技术相比，有益效果如下： 400度挤压时，粉末中位径D50=28. 38Lm和挤压比K=25可使挤压合金获得最好的力学 性能。应用该工艺制备的合金经460度x2. 5h水淬+120度x24h空冷（Τ6)处理后的抗拉 强度、屈服强度和伸长率分别为731MPa，670MPa和6. 2%。
【具体实施方式】
[0015] 实施例：一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，包括以下步骤： (1)配料：工业纯铝、纯锌、纯镁、纯铜、锆。合金设计成份：10%Zn，3. 2%Mg，2. 5%Cu， 0· 2%Zr，其余为Al。
[0016] (2 )放入电炉中，采用中频感应电炉熔炼。
[0017] (3)氮气雾化制粉。
[0018] (4)粉末通过振动筛筛分为106um以下。
[0019] (5)粉末冷压成直径为48mm、致密度为80%的圆柱状生坯。
[0020] (6)真空除气， (7) 在450度保温lOmin后挤压成棒材后空冷， (8) 挤压锥角为120°，挤压比K为9~36,挤出速率控制在1. 9~2. 3mm/s。
[0021] 所述步骤（1)中Zr采用Al-Zr中间合金。
[0022] 所述步骤（4)中粉末筛选为75um以下。
[0023] 所述步骤（8 )中挤压比K为25。
[0024] 所述步骤（8)挤压时采用WS2粉末、石墨和润滑油的混合物作为挤压润滑剂。
[0025] 采用上述一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，可以得出粉末粒度对挤压 合金力学性能的影响，如表1所示，在挤压比K=25的条件下，采用不同粒度粉末制备的挤 压合金的力学性能。粉末通过振动筛筛分为4(106~25〇11111)，8(75~10611111)和(：(〈7511111)三组， 中位径D50经测定分别为123. 85um, 85. 82um和28. 38um。随着粉末中位径D50由123. 85um减小到85. 82um,合金力学性能大幅提高；粉末粒度继续减小，性能提高不明显。用 C组粉末制备的合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率分别较A组粉末制备的合金提高11. 9%，13. 6%和46. 4%，可以看出粉末粒度对伸长率的影响更大。
[0026] 表1粉末粒度对合金力学性能的影响
采用上述一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，可以得出挤压比对挤压合金力 学性能的影响在采用C组粉末的条件下，不同挤压比对合金力学性能的影响如表2所示。当 挤压比K为9~25时，挤压合金的拉伸强度和伸长率随挤压比增加而提高，特别是K达到 25时，合金性能提高显著。当挤压比达到36时，合金的拉伸强度降低，伸长率略有减小。 因此，在挤压比K=25时合金的力学性能最好。
[0027] 表3挤压比对合金力学性能的影响
【主权项】
1. 一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，其特征在于：包括以下步骤： (1)配料：工业纯铝、纯锌、纯镁、纯铜、锆； 合金设计成份：10%Zn，3. 2%Mg，2. 5%Cu，0. 2%Zr，其余为A1 ; (2 )放入电炉中，采用中频感应电炉熔炼； (3) 氮气雾化制粉； (4) 粉末通过振动筛筛分为106um以下； (5) 粉末冷压成直径为48mm、致密度为80%的圆柱状生坯； (6) 真空除气； (7) 在450度保温lOmin后挤压成棒材后空冷； (8) 挤压锥角为120°，挤压比K为9~36,挤出速率控制在1. 9~2. 3mm/s。2. 如权利要求1所述的一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，其特征在于：所 述步骤（1)中Zr采用Al-Zr中间合金。3. 如权利要求1所述的一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，其特征在于：所 述步骤（4)中粉末筛选为75um以下。4. 如权利要求1所述的一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，其特征在于：所 述步骤（8)中挤压比K为25。5. 如权利要求1所述的一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法，其特征在于：所 述步骤（8)挤压时采用WS2粉末、石墨和润滑油的混合物作为挤压润滑剂。
【专利摘要】本发明提供一种改善Al-Zn-Mg-Cu合金工艺性能的方法,采用配料—熔炼—制粉—筛选—冷压成型—真空除气—中温挤压成型空冷的制备工艺。本发明采用较细的粉末粒度和和合适的挤压比成型，合金的抗拉强度、屈服强度和伸长率性能提高显著，力学性能改善显著。
【IPC分类】C22C21/10, C22F1/053, C22C1/04
【公开号】CN105420565
【申请号】CN201410475901
【发明人】韩朔
【申请人】韩朔
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2014年9月18日