本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種鋁合金材料，更具體地說(shuō)，涉及一種高強(qiáng)高韌變形鋁合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著制造工業(yè)的不斷發(fā)展，新型高性能材料的需求日益增長(zhǎng)。鋁合金作為新型高性能輕質(zhì)材料，由于其具有密度低、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，已日益成為航空航天、艦船、兵器工業(yè)等高端領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料。根據(jù)合金元素的含量與加工工藝的特點(diǎn)，鋁合金可以分為變形鋁合金與鑄造鋁合金兩類。變形鋁合金是熔鑄成型后,再經(jīng)過(guò)熱擠壓、軋制方法等加工形成的各種板材、線材、型材以及棒材?，F(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)中的變形鋁合金雖然屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等性能有了一定的提高，但是現(xiàn)有的變形鋁合金的還存在屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度的屈強(qiáng)比過(guò)大，鋁合金塑性差、脆性大等缺陷，導(dǎo)致加工性能不高，鋁合金制品成品率降低，造成了不必要的浪費(fèi)。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的變形鋁合金屈強(qiáng)比大、塑性差造成制品成品率低的缺陷，提供一種高強(qiáng)高韌變形鋁合金及其制備方法。本發(fā)明的發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，al-mn-cu-si系鋁合金可以通過(guò)加入sr來(lái)進(jìn)行強(qiáng)化性能，這是因?yàn)殒J可以在結(jié)晶上改變金屬間化合物相的行為，能夠有效細(xì)化結(jié)晶粒子尺寸，提高力學(xué)性能包括屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率等，同時(shí)也改善制品表面粗糙度。但是上述得到的鋁合金屈強(qiáng)比并沒(méi)有明顯的改變，仍然存在塑性以及塑性差等缺點(diǎn)。發(fā)明人進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)加入適當(dāng)含量的sb可以解決上述問(wèn)題，使得鋁合金在制備過(guò)程中均勻化程度更高、避免多粗晶偏析，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度都有提高，同時(shí)降低屈強(qiáng)比，有效提高鋁合金性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供一種高強(qiáng)高韌變形鋁合金，其中，該鋁合金包括以下重量百分比的組分：mn1.4～2.6％、si0.35～0.65％、cu2.2～3.1％、sr0.10～0.15％、sb0.7～1.1％、余量為al以及不可避免的雜質(zhì)。優(yōu)選地，該鋁合金包括以下重量百分比的組分：mn1.8～2.2％、si0.35～0.5％、cu2.5～3％、sr0.10～0.12％、sb0.8～0.9％、余量為al以及不可避免的雜質(zhì)。另一方面，本發(fā)明還提供一種上述高強(qiáng)高韌變形鋁合金的制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備銅、鍶、銻、鋁、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至650～700℃，攪拌5～10min，然后加熱至730～760℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至420～450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。在制備過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，al-mn-cu-si系鋁合金如果單獨(dú)加入sb而不加入sr，會(huì)出現(xiàn)黑渣，可能為sb-mn，同時(shí)得到鋁合金表面粗糙。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，步驟一中，所述鋁錳合金由5～15重量％的錳和余量的鋁組成，所述鋁硅合金由10～12重量％的硅和余量的鋁組成。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，步驟一中，所述覆蓋劑為由40重量％kcl、30重量％cacl2和30重量％k2co3組成。所述覆蓋劑的用量為鋁合金投料的0.1～0.5％。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，步驟三中的時(shí)效處理包括：加熱到120-140℃保溫3～4小時(shí)，然后加熱到170～190℃保溫1～2小時(shí)。鑒于本發(fā)明的鋁合金具有良好的性能，可以廣泛用于常規(guī)門、窗等，也可以用于軌道車輛、高檔轎車的內(nèi)飾件以及作為航空航天等領(lǐng)域的原材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的變形鋁合金在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等有了進(jìn)一步提高，并且具有低屈強(qiáng)比，鋁合金具有更好的塑性，提高了鋁合金加工性能，從而保證了鋁合金制品的成品率的提高。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。但這些實(shí)施例僅限于說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的進(jìn)一步限定。實(shí)施例1高強(qiáng)高韌變形鋁合金a1，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sr0.12％、sb0.9％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。實(shí)施例2高強(qiáng)高韌變形鋁合金a2，mn2.0％、si0.35％、cu2.8％、sr0.12％、sb0.8％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至700℃，攪拌5～10min，然后加熱至740℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至440℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。實(shí)施例3高強(qiáng)高韌變形鋁合金a3，mn2.2％、si0.5％、cu2.5％、sr0.10％、sb0.85％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。實(shí)施例4高強(qiáng)高韌變形鋁合金a4，mn1.4％、si0.65％、cu2.2％、sr0.15％、sb0.7％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。實(shí)施例5高強(qiáng)高韌變形鋁合金a5，mn2.5％、si0.35％、cu2.5％、sr0.10％、sb0.7％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。對(duì)比例1變形鋁合金d1，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sb0.9％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。對(duì)比例2變形鋁合金d2，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sr0.12％以及余量為al。步驟一：按照重量百分比，準(zhǔn)備鋁、銅、鍶、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至650～700℃，攪拌5～10min，然后加熱至730～760℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進(jìn)行精煉20～30min，迅速進(jìn)行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以mn、si的量計(jì)算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時(shí)，取出鋁合金鑄錠放入水中進(jìn)行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理包括：加熱到120℃保溫3小時(shí)，然后加熱到180℃保溫2小時(shí)，冷卻至室溫得到高強(qiáng)高韌變形鋁合金。測(cè)試?yán)鶕?jù)《gb/t228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法》中的方法對(duì)實(shí)施例1-5以及對(duì)比例1-2所得到的a1-a5以及d1-d2材料進(jìn)行了屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、延伸率的測(cè)試。具體測(cè)試結(jié)果如下表所示。表1金屬材料測(cè)試結(jié)果a1a2a3a4a5d1d2屈服強(qiáng)度(mpa)210197204187184174185抗拉強(qiáng)度(mpa)532533522354375240220屈強(qiáng)比0.390.370.390.530.490.730.84延伸率(％)18％19％18％14％10％8％10％通過(guò)上述測(cè)試，不難看出，本發(fā)明提供的鋁合金性能有了顯著的提高，特別是在屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度以及延伸率等力學(xué)性能有了明顯的提高，同時(shí)具有較低的屈強(qiáng)比，從而保證了鋁合金制品的性能，同時(shí)本發(fā)明的鋁合金塑性加工性能提高，提高了鋁合金制品的成品率，避免了浪費(fèi)。另外本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)便易于實(shí)施，適合工業(yè)化推廣。以上內(nèi)容僅僅是對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)所作的舉例和說(shuō)明，所屬本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12