一种高强高韧铝合金及其制备方法与流程

本发明涉及铝合金，具体为一种高强高韧铝合金及其制备方法。

背景技术：

1、铝合金以铝为基添加一定量其他合金化元素的合金，是轻金属材料之一，是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用；

2、随着近年来科学技术以及工业经济的飞速发展，对铝合金的品质要求越来也高，传统铝合金通常使用铜、锌、硅、镁等合金元素，而传统的铝合金的强度韧性有限，已经不能满足使用需要，因此研究一种高强高韧铝合金具有重大意义；

3、鉴于此，针对上述问题，深入研究，提出一种高强高韧铝合金及其制备方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高强高韧铝合金及其制备方法，以解决上述背景技术中提出现有的铝合金强度韧性有限不能满足现今使用需求的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强高韧铝合金，包括强高韧铝合金由以下成分组成：cu、zn、mg、si、纳米颗粒和碳纤维，余量为al及不可避免的杂质；

3、所述不可避免的杂质总含量≤0.1wt％。

4、作为本发明的优选技术方案，所述cu1.6-2.2wt％，zn6.8-7.3wt％，mg2.1-2.4wt％，si2.3-2.6wt％。

5、一种高强高韧铝合金的制备方法，包括以下步骤：

6、步骤一、将cu、zn、mg、si和al置于熔炼炉中进行熔炼，并在熔炼的过程中搅拌使原料充分混合均匀，得到合金溶液a；

7、步骤二、将纳米颗粒投放至熔炼中与合金溶液a进行搅拌混合，得到合金溶液b；

8、步骤三、将碳纤维置于中空罐中，随后将合金溶液b置于中空罐，进行高温中空处理，得到合金溶液c，并静置；

9、步骤四、将静置后的合金溶液c浇筑到模具中，得到铸锭，并在室温下冷却；

10、步骤五、将铸锭热挤压，获得挤压铝棒；

11、步骤六、将铝棒固溶处理，并立即置于水质淬火后冷却至室温；

12、步骤七、对固溶淬火冷却后的铝棒进行时效处理，获得高强高韧铝合金。

13、作为本发明的优选技术方案，所述步骤一中熔炼温度为690-700℃，熔炼时间为3-4h。

14、作为本发明的优选技术方案，所述步骤二中纳米颗粒的分量为合金溶液a分量的1-3％。

15、作为本发明的优选技术方案，所述步骤三中在800-850℃的温度下中空处理40-60min。

16、作为本发明的优选技术方案，所述步骤三中碳纤维的分量为合金溶液b分量的2-5％，得到的合金溶液c的静置时间为20-30min。

17、作为本发明的优选技术方案，所述步骤五中热挤压温度为500-530℃。

18、作为本发明的优选技术方案，所述步骤六中固溶温度为460-520℃，时间为2-3h。

19、作为本发明的优选技术方案，所述步骤七中先在126-130℃时效处理3-4h，随后在164-168℃时效处理9-10h。

20、与现有技术相比，本发明的有益效果是：该高强高韧铝合金以传统原料为基材，并加入纳米颗粒和碳纤维可有效提高铝合金的强度和韧性，纳米颗粒颗粒的加入可以改变铝合金的晶格结构和晶界强度,同时也可以阻碍晶界滑移和晶粒尺寸增长,从而提高材料的抗拉强度、硬度和耐磨性，而碳纤维的加入不仅可保障轻量化，同时进一步提高强度和耐蚀性，因此提高铝合金的可靠耐用性。

技术特征：

1.一种高强高韧铝合金，其特征在于，所述强高韧铝合金由以下成分组成：cu、zn、mg、si、纳米颗粒和碳纤维，余量为al及不可避免的杂质；

2.根据权利要求1所述的一种高强高韧铝合金，其特征在于，所述cu1.6-2.2wt％，zn6.8-7.3wt％，mg2.1-2.4wt％，si2.3-2.6wt％。

3.根据权利要求2所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤一中熔炼温度为690-700℃，熔炼时间为3-4h。

5.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤二中纳米颗粒的分量为合金溶液a分量的1-3％。

6.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中在800-850℃的温度下中空处理40-60min。

7.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤三中碳纤维的分量为合金溶液b分量的2-5％，得到的合金溶液c的静置时间为20-30min。

8.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤五中热挤压温度为500-530℃。

9.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤六中固溶温度为460-520℃，时间为2-3h。

10.根据权利要求3所述的一种高强高韧铝合金的制备方法，其特征在于，所述步骤七中先在126-130℃时效处理3-4h，随后在164-168℃时效处理9-10h。

技术总结
本发明公开了一种高强高韧铝合金，强高韧铝合金由以下成分组成：Cu、Zn、Mg、Si、纳米颗粒和碳纤维，余量为Al及不可避免的杂质；所述不可避免的杂质总含量≤0.1wt％。该高强高韧铝合金以传统原料为基材，并加入纳米颗粒和碳纤维可有效提高铝合金的强度和韧性，纳米颗粒颗粒的加入可以改变铝合金的晶格结构和晶界强度,同时也可以阻碍晶界滑移和晶粒尺寸增长,从而提高材料的抗拉强度、硬度和耐磨性，而碳纤维的加入不仅可保障轻量化，同时进一步提高强度和耐蚀性，因此提高铝合金的可靠耐用性。

技术研发人员：陈云飞
受保护的技术使用者：湖北朗曜科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17