專利名稱：含鉺的7075鋁合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及金屬合金技術領域，具體的說屬于經過微合金化的一種鋁合金材料。
背景技術：
文獻調查的結果表明，稀土鋁合金在中具有去雜、除氣、變質等作用。國外在稀土鋁合金方面的研究很少，主要集中在含Sc鋁合金方面的研究。國內在二十世紀七十年代末開始大規模研究和開發稀土鋁合金，如各種稀土元素在Al-Si合金中的變質作用進行了比較深入的研究，對稀土在電工鋁合金中的應用以及稀土在建筑鋁型材中的應用等方面也取得了良好的效果，但是對其他鋁合金特別是變形鋁合金的研究，則主要集中在La、Ce、Y和混合稀土上。本研究小組發現稀土Er對純鋁有較顯著的強化效果；而且將Er加入到Al-Mg和Al-Zn-Mg合金中發現能顯著細化合金晶粒，提高合金強度，抑制再結晶。以7×××為代表的高強鋁合金在航空、航天和交通領域的應用日益廣泛，目前對其的研究主要集中在凈化、熱處理工藝的選擇、強韌化及腐蝕機理上。本研究小組將稀土Er添加到7075(Zn5.1～6.1wt％，Mg1.8～2.6wt％，Cu1.2～2.0wt％，少量的Si、Mn、Fe，Al為余量)合金中，結果發現Er的加入明顯的提高了合金的抗應力腐蝕性能以及細化合金的鑄態晶粒，并且力學性能還略有提高。而且Er的價格比較便宜，在鋁合金中添加少量Er元素不會大幅度提高生產成本。有關在7075中添加稀土Er至今尚未見任何報道。
發明內容
本發明的目的在于尋找一種價格相對便宜的稀土元素，以合適的量加入到7075合金中，能與合金發生有效的微合金化作用，從而提高合金的抗應力腐蝕性能，而強度性能也略有提高。
本發明所提供的含微量Er的的7075合金，其特征在于在7075合金中加入了占最終產物總重量0.01～0.70％的稀土Er。
以上所述的稀土Er的優選含量范圍為0.05～0.2％。
按照工業化生產要求，采用常規鑄造冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金鑄錠。具體分兩步首先以純Al、純Cu和純Er為原料經真空熔鑄分別制備Al-6.2Er和Al-33.2Cu中間合金；然后以純Al、純Zn、純Mg和Al-6.2Er、Al-33.2Cu中間合金為原料用常規鑄造方法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金。
在本發明中，由于稀土元素Er的加入，使得7075合金的抗應力腐蝕性能有了相當大的提高(如圖1)，同時細化晶粒，并且合金的延伸率、抗拉強度和屈服強度基本上沒有下降或者略有提高(如圖2)。
四
圖17075合金和7075+Er合金的應力腐蝕門檻值曲線。
圖27075合金和7075+Er合金的強度與延伸率曲線。
五具體實施例方式實例1采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例2采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、0.17％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.01Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例3采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、0.83％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.05Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例4。采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、1.67％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.1Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例5。采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、3.33％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.2Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例6。采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、6.67％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.4Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
實例7。采用常規鑄錠冶金法制備Al-Zn-Mg-Cu-Er合金，首先以高純Al(純度達99.99％)分別和純Cu(99.9％)、純Er(99.9％)為原料，采用對摻法(混熔法)在真空感應電爐中進行熔煉、鑄造，制備Al-33.2Cu、Al-6Er中間合金。再采用占合金總重量2.7％的Al-33.2％Cu、11.67％的Al-6Er中間合金、6.2％的純Zn以及2.2％的純鎂，其余為純鋁的原材料，用C6Cl6除氣精煉，在坩堝電阻爐內熔煉成成分為Al-6％Zn-2％Mg-1.8％Cu-0.7Er的合金鑄錠。鑄錠取樣后，經480℃24小時均勻化退火后切頭銑面，透熱(470℃1小時)并熱軋(73％的總壓下量)，冷卻到室溫后經中間退火(470℃1小時)并冷軋(75％的總壓下量)制得2mm厚板材。經過T6處理，測定其各種性能。
Er的添加，可以細化鑄態組織的晶粒，并從下表中可以看出，合金的應力腐蝕門檻值有很大幅度的提高，延伸率、抗拉強度、屈服強度略有提高。含Er的7075合金當中，當Er的含量0.1％左右時綜合效果最好。
表1 7075-xEr合金的應力腐蝕門檻值
表2 7075-xEr合金的室溫(25℃)力學性能
權利要求
1.一種含鉺的7075鋁合金，其特征在于在7075合金中加入了占最終產物總重量0.01～0.70％的稀土Er。
2.根據權利1要求所述的含鉺的7075鋁合金，其特征在于在7075合金中加入了占最終產物總重量0.05～0.40％的稀土Er。
全文摘要
含鉺的7075鋁合金屬于金屬合金技術領域。有關在7075中添加稀土Er至今尚未見任何報道。本發明所提供的含微量Er的7075合金，其特征在于在7075合金中加入了占最終產物總重量0.01～0.70％的稀土Er。在本發明中，由于稀土元素Er的加入，使得7075合金的抗應力腐蝕性能有了相當大的提高，同時細化晶粒，并且合金的延伸率、抗拉強度和屈服強度基本上沒有下降或者略有提高。
文檔編號C22C21/00GK101054643SQ20071009975
公開日2007年10月17日 申請日期2007年5月30日 優先權日2007年5月30日
發明者聶祚仁, 王旭東, 左鐵鏞, 鄒景霞 申請人:北京工業大學