专利名称：铝锌镁铜铍变形铝合金的制作方法
技术领域：
本发明属于变形铝合金材料领域，具体涉及一种将铍元素作为Al-Zn-Mg-Cu系合金元素的新型变形铝合金材料。
背景技术：
Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金是一类高强度的变形铝合金，其代表合金为美国的7475铝合金，相当于中国的LC4铝合金。
7475铝合金成分及其含量(wt.％)如下Zn5.20～6.20，Mg1.90～2.60，Cu1.20～1.90，Cr0.18～0.25，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，余量为Al。
LC4铝合金成分及其含量(wt.％)如下Zn5.0～7.0，Mg1.80～2.8，Cu1.40～2.0，Cr0.1～0.25，Mn0.02～0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，余量为Al。
Al-Zn-Mg-Cu系合金属于可热处理强化的变形铝合金，因此，对其性能的研制主要基于显微组织结构的控制，这种控制是通过对合金成分的调整与对合金进行热处理来实现的，其中，最重要的一种热处理方法是淬火+时效硬化。
铍也是一种化学活性很强的元素，能与其它许多元素形成含铍合金。如铝铍合金、钛铍合金、铜铍合金、镍铍合金等。在这些合金中，铍使合金具有较低的密度，较高的强度和刚度，如铸造铝铍合金Beralcast191，它的密度为2180kg/m3，比铝合金A-356(2680kg/m3)、钛合金Ti-6Al-4V(4700kg/m3)、铝复合材料Al-20SiC(2740kg/m3)低，它的屈服强度为158.6MPa，抗拉强度为215MPa，该合金的刚度为铝的3.5倍，而其质量却比铝轻22％。铝铍合金Beralcast191的刚度也为镁及铝基复合材料刚度的若干倍。铍铝合金具有良好的可铸造性，也可对其进行热处理，当采用热等静压制造时，既可提高其强度又可改善其塑性。只要设计合理，铍铝合金零件的质量可比传统铸造铝合金零件轻50％以上，而且具有良好的综合性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铝锌镁铜铍变形铝合金，以改变原Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金的组织，从而继续提高了其综合性能。
本发明之铝锌镁铜铍变形铝合金，合金元素包括铝锌镁铜系变形铝合金的各种元素，其中各元素重量百分量(Wt.％)为，Zn5.0～7.0，Mg1.80～2.80，Cu1.20～2.0，Cr0.10～0.25，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，Al为余量，合金元素还包括合金化的铍元素，Be元素占铝锌镁铜铍变形铝合金重量的0.03％～0.65％。
本发明的目的在于研制一种新型Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金，即在Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金中添加一定量的铍，使铍作为一种合金化元素，参与和作用这类合金的相变全过程，从而提高了这类合金的综合性能，特别是硬度和强度。
本发明的新观点在于将铍元素添加到Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金中，使之成为其中的一种合金化元素；占变形铝合金重量的0.03％～0.65％的铍元素熔炼到Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金中去，能形成铝锌镁铜铍合金系列；铍元素成为Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金中的合金化的元素后，同原Al-Zn-Mg-Cu系变形铝合金材料相比，能明显提高材料的综合性能，特别是在硬度和强度方面。
配制新型铝锌镁铜变形铝合金材料的大致步骤为铝锌镁铜变形铝合金+铍构成铝锌镁铜铍变形铝合金，其中，合金中Be元素含量为0.03％～0.65％，Be元素含量推荐值为0.03％～0.60％。
配制本铝锌镁铜铍变形铝合金所用铍可以是铍的中间合金，也可以是铍金属。
图1时效硬化曲线I图2时效硬化曲线II图3时效硬化曲线III具体实施方式
不同变形铝合金的实施例将00号铝锭升温熔化，各合金元素的添加次序和添加时的温度按铝合金熔化常规，最后再向铝合金液中分别添加0.03％、0.11％、0.60％比例的铍金属，待其完全熔化后进行精炼处理、保温，浇注成胚料、轧制，能够分别得到含铍0.03％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料、含铍0.11％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料和含铍0.60％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料。材料1中Zn5.41，Mg2.43，Cu1.49，Be0.03，Cr0.13，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，Al为余量；材料2中Zn5.39，Mg1.95，Cu1.23，Be0.11，Cr0.20，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，Al为余量；材料3中Zn6.8，Mg2.36，Cu2.0，Be0.6，Cr0.13，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，Al为余量；分别对含铍0.039％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料、含铍0.11％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料、含铍0.60％的铝锌镁铜铍变形铝合金材料和7475铝合金进行不同固溶温度、不同时效温度下的单级时效处理，测量它们的硬度HB和强度。
热处理工艺673～783K保温1小时，进行淬火。淬火介质为冷水，水温＜313K。淬火后，人工时效，时效温度在373～403K，保温6～12小时，其强度和硬度均高于无Be的7475铝合金。屈服强度σ0.2≥45MPa，抗拉强度σb≥58MPa；硬度值最高达140HB。而不含铍的铝锌镁铜变形铝合金性能指标小于该值，其中，性能最好的7475铝合金的屈服强度σ0.2为40～42MPa，抗拉强度σb为50～54MPa，硬度值最高达111HB。
实例一在温度为753K固溶1小时，393K时效条件下，7475铝合金的硬度峰值为111HB，含铍0.03％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为139HB；含铍0.11％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为134HB，含铍0.60％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为128HB，见图1。
实例二在温度为783K固溶1小时，393K时效条件下，7475铝合金的硬度峰值为111HB；含铍0.03％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为140HB；含铍0.11％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为137HB，含铍0.60％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为130HB，见图2。
实例三在温度为723K固溶1小时，453K时效条件下，7475铝合金的硬度峰值为106HB；含铍0.03％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为140HB；含铍0.11％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为137HB，含铍0.60％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金的硬度峰值为130HB，见图3。
在时效温度相同，固溶温度相同的条件下，铝锌镁铜铍变形铝合金比7475铝合金的硬度高。
实例四；含铍0.03％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金，在温度为783K保温1小时，水淬，然后在温度393K保温16小时，其σ0.2＝47.6MPa，σb＝60.1MPa。
实例五含铍0.11％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金，在温度为753K保温1小时，水淬，然后在温度393K保温16小时，其σ0.2＝47.1MPa，σb＝59.3MPa。
实例六含铍0.60％的Al-Zn-Mg-Cu-Be铝合金，在温度为753K保温1小时，水淬，然后在温度393K保温16小时，其σ0.2＝46.1MPa，σb＝58.5MPa。
权利要求
1.一种铝锌镁铜铍变形铝合金，合金元素包括铝锌镁铜系变形铝合金的各种元素，其中各元素重量百分量为，Zn5.0～7.0，Mg1.80～2.80，Cu1.20～2.0，Cr0.10～0.25，Mn≤0.06，Fe≤0.12，Si≤0.10，Ti≤0.06，Al为余量，其特征在于合金元素还包括合金化的铍元素，Be元素占铝锌镁铜铍变形铝合金重量的0.03％～0.65％。
2.如权利要求1所述铝锌镁铜铍变形铝合金，其特征在于Be元素占铝锌镁铜铍变形铝合金重量的0.03％～0.60％。
全文摘要
本发明公开了一种铝锌镁铜铍变形铝合金。本变形铝合金突破了铝锌镁铜系变形铝合金组成成分中不含Be元素的现状，其优点为含有一定量合金化的铍元素，配以适当的热处理制度，使这类合金的强度和硬度提高，合金的综合性能得到进一步改善。
文档编号C22C21/10GK1546709SQ20031011151
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月4日 优先权日2003年12月4日
发明者李尧, 夏露, 杨俊杰, 冯俊, 李 尧 申请人:李尧, 李 尧