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CN101413080A - Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金 - Google Patents

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金 Download PDF

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CN101413080A
CN101413080A CNA2008102352476A CN200810235247A CN101413080A CN 101413080 A CN101413080 A CN 101413080A CN A2008102352476 A CNA2008102352476 A CN A2008102352476A CN 200810235247 A CN200810235247 A CN 200810235247A CN 101413080 A CN101413080 A CN 101413080A
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CN
China
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alloy
weight percent
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aluminum
hot
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CNA2008102352476A
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English (en)
Inventor
邓桢桢
吴文祥
韩逸
徐义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Nonferrous Metal Research Institute Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Nonferrous Metal Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种Al－Zn－Mg－Cu－Zr－Er合金，其成分：Zn 5.7～6.9wt％，Mg 1.9～2.7wt％，Cu 1.9～2.6wt％，Zr 0.08～0.15wt％，稀土Er 0.1～ 0.6wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质。Er的添加可以有效抑制再结晶晶粒长大，细化合金板材固溶淬火后的组织，使得Al－Zn－Mg－Cu－Zr合金经过热加工变形后或固溶处理后再结晶长大现象得到有效抑制，且Er含量为0.1～0.3wt％时，合金的强度得到显著提高，而延伸率基本不变。

Description

Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金
技术领域
本发明涉及一种铝合金，尤其涉及一种经过微合金化的新型高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，属于合金技术领域。
背景技术
以7XXX为代表的高强铝合金在航空、航天领域应用日益广泛，其中微合金化是改善铝合金性能及开发新型铝合金的基本手段之一。Er在Al-Mg和Al-Zn-Mg合金中能够形成Al3Er相，Al3Er相性质与Al3Sc、Al3Zr相似，均与基体共格或半共格。Er元素对合金性能的影响与元素Zr、Sc对合金性能影响相类似，其强化机制主要有细晶强化、沉淀强化及亚结构强化等。因而在稀土铝合金的研究中，Er的成本较Sc低，是继Sc之后有望改善铝合金性能的有效合金元素。
文献调查结果表明Er对纯铝具有较显著的强化效果；对Al-Mg合金和Al-Zn-Mg合金而言，添加Er不但可以显著细化铸态组织、提高合金强度，还可以有效地抑制合金发生再结晶晶粒长大，提高合金的再结晶温度。Er对7XXX合金性能影响报道较少，其中文献调查结果表明加入适量的Er到7075合金中，能与合金发生有效的微合金化作用，从而提高合金的抗应力腐蚀性能，且强度也略有提高。而Er对7050、7150(5.7～6.9％Zn-1.9～2.7％Mg-1.9～2.6％Cu-0.08～0.15％Zr)合金性能影响未见任何报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，能较好地满足航空、航天领域对高强铝合金的需求。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，特点是：成分的质量百分含量如下——
Zn               5.7～6.9wt％，
Mg               1.9～2.7wt％，
Cu               1.9～2.6wt％，
Zr               0.08～0.15wt％，
稀土Er           0.1～0.6wt％，
该合金的其余组分为Al和不可避免的杂质。
进一步地，上述的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，稀土Er的含量为0.1～0.3wt％。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明提供一种含Er的高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，即以成本相对较低的稀土元素Er以合适的量加入到Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中，能与合金发生有效的微合金化作用；Er的添加有效抑制再结晶晶粒长大，细化合金板材固溶淬火后的组织，使得Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金经过热加工变形后或固溶处理后再结晶长大现象得到有效抑制，且Er含量为0.1～0.3wt％时，合金的强度得到显著提高，而延伸率基本不变，能较好地满足航空、航天领域对高强铝合金的需求。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1a：含0％Er的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金固溶态的显微组织；
图1b：含0.1％Er的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金固溶态的显微组织；
图1c：含0.3％Er的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金固溶态的显微组织；
图1d：含0.6％Er的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金固溶态的显微组织；
图2：含0％Er、0.1％Er、0.3％Er、0.6％Er的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金T6态的室温拉伸力学性能曲线。
具体实施方式
本发明提供一种含微量Er的铝合金，以成本相对低的稀土元素Er、以合适的量加入到Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金中，能与合金发生有效的微合金化作用；使得Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金经过热加工变形后或固溶处理后再结晶长大现象得到有效抑制，且Er含量为0.1～0.3wt％时，合金的强度得到显著提高，而延伸率基本不变
含Er的高强Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，其成分含量：Zn 5.7～6.9wt％，Mg 1.9～2.7wt％，Cu 1.9～2.6wt％，Zr 0.08～0.15wt％，稀土Er 0.1～0.6wt％，其余组分为Al和不可避免的杂质；稀土Er优选含量范围为0.1～0.3wt％。
具体生产时，按照工业化生产要求，以纯Al、纯Zn、纯Mg、Al-50Cu中间合金、Al-10Zr中间合金、Al-10Er中间合金为原料，用常规铸造冶金方法制备Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金。
实施例1：
首先采用纯Zn、纯Mg、Al-50Cu中间合金、Al-10Zr中间合金以及高纯铝锭(纯度达99.99％)为原料；
用市购的精炼剂及除渣剂进行除气、除渣，在坩埚电阻炉内熔炼成分为5.7～6.9％Zn-1.9～2.7％Mg-1.9～2.6％Cu-0.08～0.15％Zr的铝合金铸锭，铸锭取样后，经470℃/24h均匀化退火后切头尾并铣面，热透(380℃～430℃/2～3h)后热轧，最终热轧板厚度为4mm，总变形量达90％；热轧板经470℃/1h固溶处理后，进行100℃～150℃不同时间的时效热处理，测定各种性能。
实施例2：
采用纯Zn、纯Mg、Al-50Cu中间合金、Al-10Zr中间合金、Al-10Er中间合金以及高纯铝锭(纯度达99.99％)为原料；
用市购的精炼剂及除渣剂进行除气、除渣，在坩埚电阻炉内熔炼成分为5.7～6.9％Zn-1.9～2.7％Mg-1.9～2.6％Cu-0.08～0.15％Zr-0.1％Er的铝合金铸锭，铸锭取样后，经470℃/24h均匀化退火后切头尾并铣面，热透(380℃～430℃/2～3h)后热轧，最终热轧板厚度为4mm，总变形量达90％；热轧板经470℃/1h固溶处理后，进行100℃～150℃不同时间的时效热处理，测定各种性能。
实施例3：
采用纯Zn、纯Mg、Al-50Cu中间合金、Al-10Zr中间合金、Al-10Er中间合金以及高纯铝锭(纯度达99.99％)为原料；
用市购的精炼剂及除渣剂进行除气、除渣，在坩埚电阻炉内熔炼成分为5.7～6.9％Zn-1.9～2.7％Mg-1.9～2.6％Cu-0.08～0.15％Zr-0.3％Er的铝合金铸锭，铸锭取样后，经470℃/24h均匀化退火后切头尾并铣面，热透(380℃～430℃/2～3h)后热轧，最终热轧板厚度为4mm，总变形量达90％；热轧板经470℃/1h固溶处理后，进行100℃～150℃不同时间的时效热处理，测定各种性能。
实施例4：
采用纯Zn、纯Mg、Al-50Cu中间合金、Al-10Zr中间合金、Al-10Er中间合金以及高纯铝锭(纯度达99.99％)为原料；
用市购的精炼剂及除渣剂进行除气、除渣，在坩埚电阻炉内熔炼成分为5.7～6.9％Zn-1.9～2.7％Mg-1.9～2.6％Cu-0.08～0.15％Zr-0.6％Er的铝合金铸锭，铸锭取样后，经470℃/24h均匀化退火后切头尾并铣面，热透(380℃～430℃/2～3h)后热轧，最终热轧板厚度为4mm，总变形量达90％；热轧板经470℃/1h固溶处理后，进行100℃～150℃不同时间的时效热处理，测定各种性能。
从图1a、图1b、图1c、图1d和图2中可以看出，Er的添加能有效抑制再结晶晶粒长大，细化合金板材固溶淬火后的组织，且Er含量为0.1～0.3wt％时，合金的强度得到显著提高，而延伸率基本不变；较好地满足航空、航天领域对高强铝合金的需求。
以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (2)

1.Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，其特征在于：其成分的质量百分含量如下——
Zn               5.7～6.9wt％，
Mg               1.9～2.7wt％，
Cu               1.9～2.6wt％，
Zr               0.08～0.15wt％，
稀土Er           0.1～0.6wt％，
该合金的其余组分为Al和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的Al-Zn-Mg-Cu-Zr-Er合金，其特征在于：稀土Er的含量为0.1～0.3wt％。
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