一种高强度铝合金的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及铝合金的制备方法，尤其涉及一种高强度铝合金的制备方法。
【背景技术】
[0002]铝在地壳中的储量极为丰富，约占地壳总质量的7.45%左右，含量排在氧元素和硅元素之后，位居第三。钢铁材料的产量属于金属材料中最多的，其次便是铝及铝合金材料。而铝及铝合金材料在有色金属材料中属于应用最为广泛的。由于铝及其合金具有一系列的优异性能，近几十年来，铝已成为世界上使用最为广泛的金属材料之一。
[0003]纯铝是带有银白色的金属光泽且极为柔软的材料，具备较低的密度、良好的导电导热性，并且其塑性较高也具备较好的抗腐蚀性能。铝的加工工艺也十分优良，易于铸造和加工成型等。当铝经过合金化以后，其比刚度、比强度较高，并且疲劳强度和断裂强度也大幅度增加。由于铝合金同时具有较高的强度和良好的加工成型性能，因此为了较大幅度的降低构件的重量且提高结构的稳定性，可以选择采用铝合金材料代替钢铁材料。所以，在各类工业领域中铝及铝合金都是极其重要的工程结构材料，用途十分广泛。当前，运载火箭、各类航空航天器都选择铝合金作为主要材料，除此之外，一些军工行业，如装甲车和坦克等也需要采用铝合金材料制造。在机械、建筑和日常生活用品等行业也对铝合金材料有较大需求。
[0004]目前，我国研制生产的超高强铝合金已被广泛的应用在高强度结构中，如飞机的机身、机翼架、大梁等，许多超高强铝合金的研究成果都与国际先进水平接轨，在航空航天等领域成为了不可缺少的重要材料。虽然我国对超高强度铝合金已开展广泛的研究，但如何更大限度的提高合金的抗拉强度仍然是我国需面临的重要难题。我国目前所应用于航空航天领域上的高强铝合金主要是LC9、LC4铝合金，但是由于合金的强度和综合性能达不到要求，并且减重潜力得不到有力发挥，结构重量远落后于外国，因此导致我国飞机超重问题严重。
【发明内容】
[0005]为解决【背景技术】中存在的技术问题，本发明提出一种高强度铝合金的制备方法。
[0006]本发明提出的一种高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤:
[0007]S1、用涂料对石墨坩祸进行喷涂，然后将放有铝锭的石墨坩祸放入电阻炉内，加热至760-800°C熔融，然后放入铝-铼合金和铝-铜合金，加热至820-850°C熔融，接着加入镁锭和锌锭并搅拌均匀，加热至860-90(TC熔融得到合金熔融液，然后对合金熔融液组分进行调控，调控后合金液的组分为:锌5.94-8.98%、镁1.92-1.96%、铜2.02-2.06%、铼
0.32-0.36%、铁< 0.05、硅< 0.05、锰< 0.01，余量为铝；然后向合金熔融液的表面添加覆盖剂得到物料a ；
[0008]S2、然后向物料a中添加六氯乙烷进行精炼，然后进行扒渣和搅拌得到物料b ;
[0009]S3、然后将物料b静置10-30min，然后放入合金细化剂浇注得到物料c ；
[0010]S4、将物料c升温至280-320 °C，退火2_6h，然后升温至460-480 °C，退火22_26h，冷却至室温得到物料d ;
[0011]S5、将物料d进行人工时效处理，人工时效处理的温度为120-160°C，人工时效的时间为8-16h，冷却至室温得到高强度铝合金。
[0012]优选地，S1中，涂料的原料按重量百分比为:氧化锌20-40%、水玻璃8-12%、余量为水。
[0013]优选地，S1中，覆盖剂的原料按重量百分比包括:氯化镁38-46%、氯化钡5_6%、氯化钾32-40%，余量为水。
[0014]优选地，S1中，调控后合金液的组分为:锌5.95-8.97 %、镁1.93-1.95 %、铜
2.03-2.05%、铼 0.33-0.35%、铁< 0.04、硅< 0.04、锰< 0.008，余量为铝。
[0015]优选地，S1中，调控后合金液的组分为:锌5.96%、镁1.94%、铜2.04%、铼
0.34%、铁 0.05、硅 0.05、锰 0.01，余量为铝。
[0016]优选地，S3中，合金细化剂按如下工艺进行制备:将招锭、锌锭、镁锭和铜锭放入石墨坩祸中加热融化，再将合金溶液加热至800-1200°C，然后用高速喷射的氮气气体流对合金液进行冲击，并将合金液剪切成破碎的金属小液滴，然后将金属液滴在0.8-1.2MPa氮气保护的容器内被急冷而凝固成粉末颗粒，即得到合金细化剂。
[0017]本发明在制备高强度铝合金的过程中，雾化法制备的与合金具有相同成分的颗粒状细化剂可有效地细化铝合金的显微组织，其铸态晶粒尺寸在50 μ m左右。铝合金在固溶淬火后乳制，再经不同时间的时效处理后，合金的强度产生“双峰”的特征。第一时效峰时材料的屈服强度达592MPa，抗拉强度达597MPa，延伸率为12.2% ;第二时效峰时材料的屈服强度为599MPa，抗拉强度为608MPa，延伸率为12.5%。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
[0019]实施例1
[0020]本发明提出的一种高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤:
[0021]S1、用涂料对石墨坩祸进行喷涂，然后将放有铝锭的石墨坩祸放入电阻炉内，加热至780°C熔融，然后放入铝-铼合金和铝-铜合金，加热至835°C熔融，接着加入镁锭和锌锭并搅拌均匀，加热至880°C熔融得到合金熔融液，然后对合金熔融液组分进行调控，调控后合金液的组分为:锌5.96 %、镁1.94 %、铜2.04 %、铼0.34 %、铁0.05、硅0.05、锰0.01，余量为铝；然后向合金熔融液的表面添加覆盖剂得到物料a ;其中，涂料的原料按重量百分比为:氧化锌30%、水玻璃10%、余量为水；覆盖剂的原料按重量百分比包括:氯化镁42%、氯化钡5.5%、氯化钾36 %，余量为水；
[0022]S2、然后向物料a中添加六氯乙烷进行精炼，然后进行扒渣和搅拌得到物料b ;
[0023]S3、然后将物料b静置20min，然后放入合金细化剂浇注得到物料c，其中，合金细化剂按如下工艺进行制备:将铝锭、锌锭、镁锭和铜锭放入石墨坩祸中加热融化，再将合金溶液加热至1000°C，然后用高速喷射的氮气气体流对合金液进行冲击，并将合金液剪切成破碎的金属小液滴，然后将金属液滴在1.0MPa氮气保护的容器内被急冷而凝固成粉末颗粒，即得到合金细化剂；
[0024]S4、将物料c升温至300°C，退火4h，然后升温至470°C，退火24h，冷却至室温得到物料d ;
[0025]S5、将物料d进行人工时效处理，人工时效处理的温度为140°C，人工时效的时间为12h，冷却至室温得到高强度铝合金。
[0026]实施例2
[0027]本发明提出的一种高强度铝合金的制备方法，包括如下步骤:
[0028]S1、用涂料对石墨坩祸进行喷涂，然后将放有铝锭的石墨坩祸放入电阻炉内，加热至760°C熔融，然后放入铝-铼合金和铝-铜合金，加热至850°C熔融，接着加入镁锭和锌锭并搅拌均匀，加热至860°C熔融得到合金熔融液，然后对合金熔融液组分进行调控，调控后合金液的组分为:锌5.94%、镁1.96%、铜2.02%、铼0.36%、铁0.05、硅0.05、锰0.01，余量为铝；然后向合金熔融液的表面添加覆盖剂得到物料a ;其中，涂料的原料按重量百分比为:氧化锌20%、水玻璃12%、余量为水；覆盖剂的原料按重量百分比包括:氯化镁38%、氣化锁6 %、氣化钟32 %，余I为水；
[0029]S2、然后向物料a中添加六氯乙烷进行精炼，然后进行扒渣和搅拌得到物料b ;
[0030]S3、然后将物料b静置lOmin，然后放入合金细化剂浇注得到物料c，其中，合金细化剂按如下工艺进行制备:将铝锭、锌锭、镁锭和铜锭放入石墨坩祸中加热融化，再将合金溶液加热至1200°C，然后用高速喷射的氮气气体流对合金液进行冲击，并将合金液剪切成破碎的金属小液滴，然后将金属液滴在0.8MPa氮气保护的容器内被急冷而凝固成粉末颗粒，即得到合金细化剂；
[0031]S4、将物料c升温至280°C，退火6h，然后升温至460°C，退火26h，冷却至室温得到物料d ;
[0032]S5、将物料d进行人工时效处理，人工时效处理的温度为120°C，人工时效的时间为16h，冷却至室温得到高强度铝合金。
[0033]实施例3
[0034]本发明提出的一种高强