084] 本发明的制备方法制得的铝合金材料，在退火态保持良好冷镦效果的同时，大幅 提高铝合金材料的抗拉强度、屈服强度和剪切强度，用于铆钉，真正实现铝合金铆钉材料代 替冷镦钢的可能，有利于实现车辆轻量化。
[0085] 上述铝合金材料应用于对强度有需求的材料，尤其适应于紧固件，包括拉铆钉、焊 钉、螺母和螺套等。采用该铝合金材料制作的紧固件如铆钉，提高紧固件产品的抗拉强度、 屈服强度和剪切强度，用铝合金铆钉材料代替冷镦钢。采用该铝合金材料的铆钉用于列车 车辆的连接结构，促进了车辆轻量化。
[0086] 以下为具体实施例。
[0087] 实施例1
[0088] 一种铝合金材料，以质量百分比计，包括8. 0%的Zn，2. 2%的Mg，1. 8%的Cu， 0· 18%的 Zr，0. 15%的 Er，0.02%的 Ti，以及 87.6%的八1。
[0089] 实施例1的铝合金材料的制备方法如下：
[0090] 原料包括：99.9%的金属211、99.9%的金属1%、99.9%的金属六1、41-421·、 Al-5Ti-0. 02B、Al-6Er。计算各原料的量，将各原料烘干。
[0091] 将金属Al在750°C熔化，扒渣后，加入金属Zn和铜铝中间合金搅拌完全熔化后 lOmin，加入金属Mg后IOmin得到中间熔液。
[0092] 将中间熔液压入铝液中，用2号覆盖剂（2号覆盖剂包括质量比为39:50:6. 6:4. 4 的NaCl、KCl、Na3AlFjP CaF2)覆盖，加入锆铝中间合金和稀土铝中间合金后，得到熔液。覆 盖剂的量为金属Mg质量的2. 0%。
[0093] 在熔液中按5g精炼剂/kg熔液的量加入精炼剂（精炼剂包括质量比为25 :50 :25 的NaCl、KCl和Na3AlF6)进行精炼后，扒渣，静置5min。
[0094] 在熔液通入氩气进行精炼30min，静置lOmin。
[0095] 将熔液依次在710°C进行半连续铸造得到铸锭，将铸锭在350°C保温4h，以50°C / h速率升温至465°C保温20h后，采用风冷形式进行冷却使铸锭均匀化。
[0096] 将铸锭在380 °C保温1小时进行预热处理，在挤压比为65、挤压速度为0. 3mm/s的 条件下进行挤压；拉伸；在420°C保温2h，以30°C /h的速率降温到260°C保温6h，空气中冷 却完全退火；冷镦；在475°C保温4h后，水淬，在120°C保温24h后，在空气中冷却完成固溶 和人工时效处理，得到上述铝合金材料。
[0097] 实施例2
[0098] 一种铝合金材料，以质量百分比计，包括8. 5%的Zn，2. 2%的Mg，1. 8%的Cu， 0. 2%的 Zr，0. 2%的 Er，0. 02%的 Ti，以及 87. 6%的 A1。
[0099] 实施例2的铝合金材料的制备方法与实施例1不同之处在于，挤压比为20。预热 处理的条件为360°C保温4小时，挤压速度为0. lmm/s。
[0100] 实施例3
[0101] 一种铝合金材料，以质量百分比计，包括7. 8 %的Zn，1. 6 %的Mg，1. 2 %的Cu， 0· 12%的 Zr，0. 12%的 Er，0.02%的 Ti，以及 87.6%的八1。
[0102] 实施例3的铝合金材料的制备方法与实施例1不同之处在于，挤压比为50。预热 处理的条件为420°C保温30分钟，挤压速度为2mm/s。
[0103] 实施例4
[0104] 一种铝合金材料，以质量百分比计，包括9. 0 %的Zn，2. 5 %的Mg，2. 5 %的Cu， 0· 4%的 Zr，0. 4%的 Υ，0· 6%的 Ti，以及 87. 6%的 A1。
[0105] 实施例4的铝合金材料的制备方法与实施例1不同之处在于，稀土元素为Y，对应 的原料为A1-10Y。
[0106] 实施例5
[0107] 一种铝合金材料，以质量百分比计，包括6. 5 %的Zn，I. 0 %的Mg，I. 0 %的Cu， 0. 08%的 Zr，0. 05%的 Yb，0. 01%的 Ti，以及 87. 6%的 A1。
[0108] 实施例5的铝合金材料的制备方法与实施例1不同之处在于，稀土元素为Yb，对应 的原料为Al-IOYb。
[0109] 在实施例1~5中，Si含量小于0. 12 %，Fe含量小于0. 15 %，单个其它元素含量 小于0.05 %，综合其它元素含量小于0. 15%。
[0110] 对比例1
[0111] 对比例1为综合性能最优及运用最广的7系铝合金铆钉材料7075,以质量百分比 计，包括5.1%~6.1%的211，2.1%~2.9%的]\%，1.2%~2.0%的(：11，0.18%~0.28%的 Cr，0. 3 %的Mn，0. 5 %的Fe，0. 02 %的Ti，余量为Al及不可避免的杂质。其中单个其它杂质 元素含量小于〇. 05%，综合其它杂质元素含量小于0. 15%。
[0112] 将实施例1~5得到的铝合金材料，采用万能力学试验机测试其力学性能。测试 结果和对比例1的性能参数见表1。
[0113] 表 1
[0114]
【主权项】
1. 一种铝合金材料，其特征在于，以质量百分比计，包括6. 5~9.0%的Zn，I %~ 2. 5% 的 Mg，1%~2. 5% 的 Cu，0. 08%~0? 4% 的 Zr，0. 01%~0? 6% 的 Ti，0. 05%~0? 4% 的稀土元素，以及85 %~91 %的Al。
2. 根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料包括以下原料：质 量分数为99. 9 %的金属Zn、质量分数为99. 9 %的金属Mg、质量分数为99. 9 %的金属Al、质 量分数为30 %~60 %的铜铝中间合金、质量分数为1 %~10 %的锆铝中间合金、质量分数 为1 %~10%的钛铝中间合金和质量分数为1 %~30%的稀土铝中间合金。
3. 根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，所述稀土元素为Er、Y和Yb中的 至少一种。
4. 根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，以质量百分比计，包括7. 8%~ 8. 5% 的 Zn，1. 6%~2. 2% 的Mg，1. 2%~1. 8% 的 Cu，0. 12%~0? 2% 的 Zr，0. 12%~0? 2% 的稀土元素，0? 02%~0? 2%的Ti，以及85%~91 %的Al。
5. 根据权利要求1所述的铝合金材料，其特征在于，以质量百分比计，包括8. 0%的Zn， 2. 2%的 Mg，l. 8%的 Cu，0. 18%的 Zr，0. 02%的 Ti，0. 18%的稀土元素，以及 87. 6%的 A1。
6. -种铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述铝合金材料包括以下原料：金属Zn、 金属Mg、金属A1、铜铝中间合金、锆铝中间合金、钛铝中间合金和稀土铝中间合金，所述的 铝合金材料的制备方法包括以下步骤： 提供各原料； 将金属Al熔化得到铝液，加入金属Zn和铜铝中间合金熔化，加入金属Mg得到中间熔 液； 在所述中间熔液中加入锆铝中间合金和稀土铝中间合金，得到熔液； 将所述熔液进行精炼； 将所述熔液进行铸造得到铸锭；及 将所述铸锭依次进行挤压，拉伸，退火，冷镦，固溶和时效处理，得到所述铝合金材料， 所述铝合金材料以质量百分比计，包括6. 5~9. 0 %的Zn，1 %~2. 5 %的Mg，1 %~2. 5 % 的 Cu，0. 08%~0? 4% 的 Zr，0. 01%~0? 6% 的 Ti，0. 05%~0? 4% 的稀土元素，以及 85%~ 91% 的 A1。
7. 根据权利要求6所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，在将所述铸锭进行挤 压之前还包括步骤：对所述铸锭进行预热处理，所述预热处理的条件为：在360°C~420°C 保温30min~4小时。
8. 根据权利要求6所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述挤压的挤压比为 20以上。
9. 根据权利要求6所述的铝合金材料的制备方法，其特征在于，所述退火的步骤具体 为：以80°C _150°C /h速率升温到400°C~460°C保温2h~4h后，以不超过30°C /h的速 率降温到260 C保温6h后，空气中冷却。
10. 如权利要求1~5任一项所述的铝合金材料在紧固件中的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种铝合金材料，以质量百分比计，包括6.5～9.0％的Zn，1％～2.5％的Mg，1％～2.5％的Cu，0.08％～0.4％的Zr，0.01％～0.6％的Ti，0.05％～0.4％的稀土元素，以及85％～91％的Al。上述铝合金材料熔点高、稳定性良好，铝合金材料的抗拉强度、屈服强度和剪切强度等综合性能均大大提高。上述铝合金材料在室温下的性能指标，抗拉强度达到680MPa，屈服强度达到630MPa，延伸率达到12％，τb剪切强度达到360MPa。此外还提供了一种铝合金材料的制备方法和应用。
【IPC分类】C22F1-053, C22C21-10, C22C1-03
【公开号】CN104805342
【申请号】CN201510263201
【发明人】成勇, 樊玉川, 王志坚, 朱剑军, 李剑, 宋觉敏, 张臻, 汤毅
【申请人】湖南稀土金属材料研究院
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月21日