高强度铝合金材料及其制备方法

摘要

本发明公开了高强度铝合金材料及其制备方法，该高强度铝合金材料由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.003‑0.005％、银1.17‑1.23％、氯化钠3.38‑3.46％、铬4.59‑4.85％，余量为铝。将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封经过加入处理后制得混合物A；熔炼后加入银继续熔炼，再加入铯继续熔炼，再置于电阻炉中均匀化退火，然后通过挤压制得高强度铝合金材料。本发明是在各组分以及制备过程的共同作用下，使得铝合金材料的延伸率高、抗拉强度高、屈服强度高；达到或超过了部分1XXX和3XXX合金，可以在很长时间内保持机械性能的稳定性。

权利要求

1.高强度铝合金材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铯0.003-

0.005％、银1.17-1.23％、氯化钠3.38-3.46％、铬4.59-4.85％，余量为铝；

它的制备方法，由以下步骤组成：

1)按照质量百分比称取氯化钠并溶于水中，配制成浓度为0.5-0.8mol/L的氯化钠溶液，然后按照质量百分比将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封，在30-40min的时间内升温至380-400℃，并在该温度下搅拌处理10-20min，然后用真空泵将反应釜抽成真空，继续在该温度下进行加热处理15-25min；即得处理后的混合物A；

2)将混合物A置入熔炼炉中升温至690-695℃进行熔炼30-35min，制得混合物B；

3)向混合物B中加入银，升温至710-715℃继续熔炼20-23min，同时扒渣，制得混合物C；

4)向混合物C中加入铯，在710-715℃的温度下继续熔炼33-35min，同时扒渣，制得混合物D；

5)将混合物D置于电阻炉中均匀化退火；第一级退火温度为655-658℃，并在此温度下保温2.5-3h；第二级退火温度为445-448℃，并在此温度下保温4.5-5h；第三级退火温度为

512-515℃，并在此温度下保温6-6.5h，制得混合物E；

6)将混合物E通过挤压制得高强度铝合金材料。

2.根据权利要求1所述的高强度铝合金材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铯0.003-0.004％、银1.19-1.21％、氯化钠3.40-3.44％、铬4.65-4.75％，余量为铝。

3.根据权利要求2所述的高强度铝合金材料，其特征在于，由以下按照质量百分比的原料组成：铯0.004％、银1.20％、氯化钠3.42％、铬4.70％，余量为铝。

说明书

高强度铝合金材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及合金材料技术领域，具体是高强度铝合金材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 原铝在市场供应中统称为电解铝，是生产铝材及铝合金材的原料。铝是强度低、塑性好的金属，除应用部分纯铝外，为了提高强度或综合性能，配成合金。铝中加入一种合金元素，就能使其组织结构和性能发生改变，适宜作各种加工材或铸造零件。经常加入的合金元素有铜、镁、锌、硅、锰等。

[0003] 铝合金具有比强度高、成形和加工性能好、耐腐蚀性能好等特点，使其成为非常重要的飞机结构材料，在大飞机结构中占有很大的使用比例。世界汽车保有量与日俱增，随之而来的能源短缺、环境污染等一系列问题也日益突出，高强度铝合金在保证汽车安全性能的同时减轻汽车重量，进而降低能源消耗和减轻环境污染。铝合金在汽车工业和航空工业中具有广阔的应用前景，尤其是超高强度铝合金更是凭借其优异的比强度在汽车工业和航空工业的发展中占有举足轻重的作用。

[0004] 众所周知，铝合金材料延伸性能最好的是1XXX和3XXX，但1XXX和3XXX普遍的抗拉和屈服强度低，这样就限制该材料的应用。对于铝挤压型材行业而言6XXX合金无疑具有最好的综合使用性能，但6XXX合金的延伸率普遍只在10％左右，已经越来越不能满足特殊行业的需要。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供延伸率高、抗拉强度高、屈服强度高的铝合金材料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

[0007] 高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.003-0.005％、银1.17-1.23％、氯化钠3.38-3.46％、铬4.59-4.85％，余量为铝。

[0008] 作为本发明进一步的方案：所述高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.003-0.004％、银1.19-1.21％、氯化钠3.40-3.44％、铬4.65-4.75％，余量为铝。

[0009] 作为本发明进一步的方案：所述高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.004％、银1.20％、氯化钠3.42％、铬4.70％，余量为铝。

[0010] 所述高强度铝合金材料的制备方法，由以下步骤组成：

[0011] 1)按照质量百分比称取氯化钠并溶于水中，配制成浓度为0.5-0.8mol/L的氯化钠溶液，然后按照质量百分比将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封，在30-40min的时间内升温至380-400℃，并在该温度下搅拌处理10-20min，然后用真空泵将反应釜抽成真空，继续在该温度下进行加热处理15-25min；即得处理后的混合物A；

[0012] 2)将混合物A置入熔炼炉中升温至690-695℃进行熔炼30-35min，制得混合物B；

[0013] 3)向混合物B中加入银，升温至710-715℃继续熔炼20-23min，同时扒渣，制得混合物℃；

[0014] 4)向混合物℃中加入铯，在710-715℃的温度下继续熔炼33-35min，同时扒渣，制得混合物D；

[0015] 5)将混合物D置于电阻炉中均匀化退火；第一级退火温度为655-658℃，并在此温度下保温2.5-3h；第二级退火温度为445-448℃，并在此温度下保温4.5-5h；第三级退火温度为512-515℃，并在此温度下保温6-6.5h，制得混合物E；

[0016] 6)将混合物E通过挤压制得高强度铝合金材料。

[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0018] 本发明是在各组分以及制备过程的共同作用下，使得铝合金材料的延伸率高、抗拉强度高、屈服强度高；达到或超过了部分1XXX和3XXX合金，可以在很长时间内保持机械性能的稳定性。

具体实施方式

[0019] 下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

[0020] 实施例1

[0021] 本发明实施例中，高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.003％、银1.17％、氯化钠3.38％、铬4.59％，余量为铝。

[0022] 所述高强度铝合金材料的制备方法，由以下步骤组成：

[0023] 1)按照质量百分比称取氯化钠并溶于水中，配制成浓度为0.5mol/L的氯化钠溶液，然后按照质量百分比将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封，在30min的时间内升温至380℃，并在该温度下搅拌处理10min，然后用真空泵将反应釜抽成真空，继续在该温度下进行加热处理15min；即得处理后的混合物A；

[0024] 2)将混合物A置入熔炼炉中升温至690℃进行熔炼30min，制得混合物B；

[0025] 3)向混合物B中加入银，升温至710℃继续熔炼20min，同时扒渣，制得混合物C；

[0026] 4)向混合物C中加入铯，在710℃的温度下继续熔炼33min，同时扒渣，制得混合物D；

[0027] 5)将混合物D置于电阻炉中均匀化退火；第一级退火温度为655℃，并在此温度下保温2.5h；第二级退火温度为445℃，并在此温度下保温4.5h；第三级退火温度为512℃，并在此温度下保温6h，制得混合物E；

[0028] 6)将混合物E通过挤压制得高强度铝合金材料。

[0029] 实施例2

[0030] 本发明实施例中，高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.005％、银1.23％、氯化钠3.46％、铬4.85％，余量为铝。

[0031] 所述高强度铝合金材料的制备方法，由以下步骤组成：

[0032] 1)按照质量百分比称取氯化钠并溶于水中，配制成浓度为0.8mol/L的氯化钠溶液，然后按照质量百分比将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封，在40min的时间内升温至400℃，并在该温度下搅拌处理20min，然后用真空泵将反应釜抽成真空，继续在该温度下进行加热处理25min；即得处理后的混合物A；

[0033] 2)将混合物A置入熔炼炉中升温至695℃进行熔炼35min，制得混合物B；

[0034] 3)向混合物B中加入银，升温至715℃继续熔炼23min，同时扒渣，制得混合物C；

[0035] 4)向混合物C中加入铯，在715℃的温度下继续熔炼35min，同时扒渣，制得混合物D：

[0036] 5)将混合物D置于电阻炉中均匀化退火；第一级退火温度为658℃，并在此温度下保温3h；第二级退火温度为448℃，并在此温度下保温5h；第三级退火温度为515℃，并在此温度下保温6.5h，制得混合物E；

[0037] 6)将混合物E通过挤压制得高强度铝合金材料。

[0038] 实施例3

[0039] 本发明实施例中，高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.003％、银1.19％、氯化钠3.40％、铬4.65％，余量为铝。

[0040] 所述高强度铝合金材料的制备方法，由以下步骤组成：

[0041] 1)按照质量百分比称取氯化钠并溶于水中，配制成浓度为0.6mol/L的氯化钠溶液，然后按照质量百分比将铝、铬以及氯化钠溶液置入反应釜中密封，在35min的时间内升温至390℃，并在该温度下搅拌处理15min，然后用真空泵将反应釜抽成真空，继续在该温度下进行加热处理20min；即得处理后的混合物A；

[0042] 2)将混合物A置入熔炼炉中升温至692℃进行熔炼32min，制得混合物B；

[0043] 3)向混合物B中加入银，升温至712℃继续熔炼22min，同时扒渣，制得混合物C；

[0044] 4)向混合物C中加入铯，在712℃的温度下继续熔炼34min，同时扒渣，制得混合物D；

[0045] 5)将混合物D置于电阻炉中均匀化退火；第一级退火温度为657℃，并在此温度下保温2.7h；第二级退火温度为447℃，并在此温度下保温4.7h；第三级退火温度为513℃，并在此温度下保温6.2h，制得混合物E；

[0046] 6)将混合物E通过挤压制得高强度铝合金材料。

[0047] 实施例4

[0048] 本发明实施例中，高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.004％、银1.21％、氯化钠3.44％、铬4.75％，余量为铝。

[0049] 制备过程与实施例3一致。

[0050] 实施例5

[0051] 本发明实施例中，高强度铝合金材料，由以下按照质量百分比的成分组成：铯0.004％、银1.20％、氯化钠3.42％、铬4.70％，余量为铝。

[0052] 制备过程与实施例3一致。

[0053] 对比例1

[0054] 除不含有氯化钠，其余配方与制备过程与实施例5一致。

[0055] 对比例2

[0056] 仅在制备过程中缺少第三级退火的过程，配方与其余制备过程与实施例5一致。

[0057] 对实施例1-5与对比例1-2制得的高强度铝合金材料进行了合金性能的测试，其结果如表1所示：

[0058] 表1

[0059]

[0060] 由以上数据得出，本发明是在各组分的共同作用下，特别是氯化钠的存在，使得铝合金材料的延伸率高、抗拉强度高、屈服强度高。本发明中在制备过程中采用三级退火利于提高其延伸率、强度等。

[0061] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

[0062] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。