技术领域
[0001] 本
发明属于金属材料技术领域，涉及一种
铝合金挤压型材，具体涉及一种半连续
铸造法制备的大尺寸800MPa级铝合金挤压型材。
背景技术
[0002] 随着未来武器装备对超轻结构、低成本的需求日益迫切，高强度的铝合金材料需求日渐强烈。目前国内已经出现采用半连续铸造技术制造的小尺寸800MPa级铝合金及粉末
冶金技术制造800MPa级的铝合金。小尺寸800MPa铝合金由于尺寸限制不能满足武器装备应用；
粉末冶金法制备的超高强铝合金由于成本限制，难以工业化应用。性能稳定的采用半连续铸造法制备的大尺寸800MPa级低成本铝合金在航空、航天、核工业、交通运输、兵器等领域具有广阔的应用前景。
[0003] 目前已经工业化应用的超高强铝合金为600MPa级铝合金，主要有7150铝合金(Al-7.6％Zn-1.8％Mg-2.0％Cu-0.10％Zr)、7055铝合金(Al-8％Zn-2.0％Mg-2.2％Cu-0.10％Zr)等。本发明是一种800MPa级铝合金的制备方法，替代600MPa级铝合金具有显著的减重效果。
发明内容
[0004] 本发明的目的是：针对现有武器减重需求的应用实际而提供一种800MPa级铝合金型材及其制备方法。
[0005] 为解决此技术问题，本发明的技术方案是：
[0006] 第一方面，提供一种800MPa级铝合金挤压型材，所述合金含重量百分比计的下述化学成分：Zn 9.0～12.5％，Mg 2.5～3.5％，Cu 0.8～1.5％，Fe≤0.10％，Si≤0.10％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
[0007] 在所述合金的化学成分中增加Zr、Sc的1～2种，其重量百分比为：Zr0.08～0.15％，Sc 0.05～0.25％。
[0008] 另一方面，提供一种800MPa级铝合金挤压型材的制备方法，包含以下步骤：
[0009] 步骤一、按合金的化学成分及重量百分比要求配料，熔铸得到半连续
铸锭，铸锭尺寸
[0010] 步骤二、将半连续铸锭进行三级均匀化工艺处理，具体如下：
[0011] 第一级均匀化
温度为390～410℃，保温时间20～24h；第二级均匀化温度为460～470℃；保温时间15～24h；第三级均匀化温度为470℃～478℃，保温时间15～24h，总保温时间50h以上；
[0012] 步骤三、将均匀化后铸锭扒皮后，进行
热挤压，挤压比控制在20及以上，最终挤压型材厚度不小于40mm，宽度不小于150mm；
[0014] 优选地，所述步骤二在步骤一熔铸结束后3h内开始。避免放置过程中铸锭开裂。
[0015] 步骤一中所述熔铸的过程具体如下：
[0016] (1)在熔炼炉内进行
熔化，熔化温度为700～780℃；
[0017] (2)对完全熔化后的金属进行精炼，精炼时金属温度维持在690～730℃范围内；
[0018] (3)精炼后进行充分静置，静置时间不少于30min；
[0019] (4)充分静置后开始浇铸，浇铸温度690～700℃，浇铸速度15～22mm/min，浇铸压
力0.03～0.08MPa。
[0020] 所述的步骤二均匀化结束后，随炉冷却，冷却至150℃以下，出炉空冷。
[0021] 优选地，步骤三热挤压工艺过程中参数为：坯料温度350～375℃，挤压速度1m～4m/min。
[0022] 优选地，步骤四中固溶采用双级固溶，第一级固溶温度为455～460℃，第二级固溶温度为：465～477℃。
[0023] 优选地，步骤四中时效采用峰值时效，其工艺为：90～125℃保温10～72h。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 通过本发明方法制备的型材尺寸厚度不小于40mm，宽度不小于150mm，该种材料L向
抗拉强度可达800MPa以上，
屈服强度达750MPa，延伸率高于8％；LT向抗拉强度可达750MPa，屈服强度达700MPa，延伸率高于6％。该型材替代600MPa级7150、7055铝合金减重效率达到20％以上，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
[0026] 为使本发明
实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是
覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。
[0028] 在下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。
[0029] 实施例1：
[0030] 合金的制备工艺步骤如下：
[0031] (1)合金配比为Zn：9.0％、Mg：2.5％、Cu：0.8％；按上述重量百分比配料，采用99.99％的精Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金；
[0032] (2)在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700～780℃；
[0033] (3)对完全熔化后的金属加入精炼剂不断搅拌进行精炼，精炼分批进行，精炼时金属温度维持在690～750℃范围内；
[0034] (4)精炼后
真空静置，抽真空至1000～1200Pa，静置时间30～35min；
[0035] (5)充分静置后开始浇铸，纯铝打底厚度不小于100mm，浇铸温度690～700℃，浇铸速度15～22mm/min，浇铸压力控制在0.03～0.08MPa；
[0036] (6)浇铸得到半连续铸锭，铸锭尺寸
[0037] (7)在熔铸结束后3h内对铸锭进行均匀化处理；
[0038] (8)对铸锭采用三级均匀化工艺， 铸锭均匀化工艺为：第一级均匀化温度为390℃，保温时间20h；第二级均匀化温度为460℃；保温时间15h；第三级均匀化温度为470℃，保温时间15h；
[0039] (9)均匀化结束后，随炉冷却，冷却至150℃以下，出炉空冷；
[0040] (10)将均匀化后铸锭扒皮，扒皮后铸锭直径
[0041] (11)选择模具对铸锭进行热挤压，挤压比20，模具尺寸40×150mm；
[0042] (12)挤压过程中，铸锭初始加热温度360℃，挤压过程中铸锭
温度控制在350～375℃，挤压速度控制在1m～4m/min；
[0043] (13)挤压型材经双级固溶，固溶制度为：第一级固溶温度为455℃，保温时间2h，第二级固溶温度为：470℃，保温时间4h；
[0044] (14)挤压型材经峰时效热处理，保温温度：90℃，保温72h，随炉空冷。
[0045] 实施例1得到的型材的室温拉伸性能如下表1所示，其中，σb为抗拉强度，σ0.2为屈服强度，δ为延伸率。
[0046] 表1
[0047]
[0048]
[0049] 实施例2：
[0050] (1)合金配比为Zn：10.5％、Mg：3.0％、Cu：1.1％，Zr：0.11％；按上述重量百分比配料，采用99.99％的精Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金；
[0051] (2)在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700～780℃；
[0052] (3)对完全熔化后的金属加入精炼剂不断搅拌进行精炼，精炼分批进行，精炼时金属温度维持在690～750℃范围内；
[0053] (4)精炼后真空静置，抽真空至1000～1200Pa，静置时间30～35min；
[0054] (5)充分静置后开始浇铸，纯铝打底厚度不小于100mm，浇铸温度690～700℃，浇铸速度15～22mm/min，浇铸压力控制在0.03～0.08MPa；
[0055] (6)浇铸得到半连续铸锭，铸锭尺寸
[0056] (7)在熔铸结束后3h内对铸锭进行均匀化处理；
[0057] (8)对铸锭采用三级均匀化工艺， 铸锭均匀化工艺为：第一级均匀化温度为400℃，保温时间22h；第二级均匀化温度为465℃；保温时间20h；第三级均匀化温度为474℃，保温时间20h；
[0058] (9)均匀化结束后，随炉冷却，冷却至150℃以下，出炉空冷；
[0059] (10)将均匀化后铸锭扒皮，扒皮后铸锭直径
[0060] (11)选择模具对铸锭进行热挤压，挤压比25，模具尺寸45×175mm；
[0061] (12)挤压过程中，铸锭初始加热温度360℃，挤压过程中铸锭温度控制在350～375℃，挤压速度控制在1m～4m/min；
[0062] (13)挤压型材经双级固溶，固溶制度为：第一级固溶温度为458℃，保温时间2h，第二级固溶温度为：471℃，保温时间4h；
[0063] (14)挤压型材经峰时效热处理，保温温度：110℃，保温32h，随炉空冷。
[0064] 实施例2得到的型材的室温拉伸性能如下表2所示，其中，σb为抗拉强度，σ0.2为屈服强度，δ为延伸率，
[0065] 表2
[0066]
[0067] 实施例3：
[0068] (1)合金配比为Zn：11.0％、Mg：3.0％、Cu：1.1％，Sc：0.15％；按上述重量百分比配料，采用99.99％的精Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金；
[0069] (2)在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700～780℃；
[0070] (3)对完全熔化后的金属加入精炼剂不断搅拌进行精炼，精炼分批进行，精炼时金属温度维持在690～750℃范围内；
[0071] (4)精炼后真空静置，抽真空至1000～1200Pa，静置时间30～35min；
[0072] (5)充分静置后开始浇铸，纯铝打底厚度不小于100mm，浇铸温度690～700℃，浇铸速度15～22mm/min，浇铸压力控制在0.03～0.08MPa；
[0073] (6)浇铸得到半连续铸锭，铸锭尺寸
[0074] (7)在熔铸结束后3h内对铸锭进行均匀化处理；
[0075] (8)对铸锭采用三级均匀化工艺， 铸锭均匀化工艺为：第一级均匀化温度为400℃，保温时间22h；第二级均匀化温度为465℃；保温时间20h；第三级均匀化温度为474℃，保温时间20h；
[0076] (9)均匀化结束后，随炉冷却，冷却至150℃以下，出炉空冷；
[0077] (10)将均匀化后铸锭扒皮，扒皮后铸锭直径
[0078] (11)选择模具对铸锭进行热挤压，挤压比20，模具尺寸40×150mm；
[0079] (12)挤压过程中，铸锭初始加热温度360℃，挤压过程中铸锭温度控制在350～375℃，挤压速度控制在1m～4m/min；
[0080] (13)挤压型材经双级固溶，固溶制度为：第一级固溶温度为458℃，保温时间2h，第二级固溶温度为：471℃，保温时间4h；
[0081] (14)挤压型材经峰时效热处理，保温温度：110℃，保温32h，随炉空冷。
[0082] 实施例3得到的型材的室温拉伸性能如下表3所示，其中，σb为抗拉强度，σ0.2为屈服强度，δ为延伸率，
[0083] 表3
[0084]
[0085] 实施例4：
[0086] (1)合金配比为Zn：12.5％、Mg：3.5％、Cu：1.5％，Zr：0.15％，Sc 0.25％；按上述重量百分比配料，采用99.99％的精Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金；
[0087] (2)在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700～780℃；
[0088] (3)对完全熔化后的金属加入精炼剂不断搅拌进行精炼，精炼分批进行，精炼时金属温度维持在690～750℃范围内；
[0089] (4)精炼后真空静置，抽真空至1000～1200Pa，静置时间30～35min；
[0090] (5)充分静置后开始浇铸，纯铝打底厚度不小于100mm，浇铸温度690～700℃，浇铸速度15～22mm/min，浇铸压力控制在0.03～0.08MPa；
[0091] (6)浇铸得到半连续铸锭，铸锭尺寸
[0092] (7)在熔铸结束后3h内对铸锭进行均匀化处理；
[0093] (8)对铸锭采用三级均匀化工艺， 铸锭均匀化工艺为：第一级均匀化温度为410℃，保温时间24h；第二级均匀化温度为470℃；保温时间24h；第三级均匀化温度为478℃，保温时间24h；
[0094] (9)均匀化结束后，随炉冷却，冷却至150℃以下，出炉空冷；
[0095] (10)将均匀化后铸锭扒皮，扒皮后铸锭直径
[0096] (11)选择模具对铸锭进行热挤压，挤压比在30，模具尺寸40×150mm；
[0097] (12)挤压过程中，铸锭初始加热温度360℃，挤压过程中铸锭温度控制在350～375℃，挤压速度控制在1m～4m/min；
[0098] (13)挤压型材经双级固溶，固溶制度为：第一级固溶温度为460℃，保温时间2h，第二级固溶温度为：477℃，保温时间4h；
[0099] (14)挤压型材经峰时效热处理，保温温度：125℃，保温10h，随炉空冷。
[0100] 实施例4得到的型材的室温拉伸性能如下表4所示，其中，σb为抗拉强度，σ0.2为屈服强度，δ为延伸率，
[0101] 表4型材的室温拉伸性能
[0102]
[0103] 从上述性能分析可以看出，本发明所述的大尺寸800MPa级铝合金型材性能稳定，L向极限抗拉强度稳定达到800MPa以上，同时延伸率高于8％，LT向性能抗拉强度稳定达到750MPa以上，同时延伸率高于6％，
各向异性差异小，在航空、航天、核工业、交通运输、兵器等领域具有广阔的应用前景。
[0104] 最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的
修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
