专利名称：：一种含Zr的铝合金及其均匀化热处理方法
技术领域：
：本发明涉及一种铝合金，尤其涉及一种含Zr的2024铝合金及其均匀化热处理方法，属于有色金属
技术领域：
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背景技术：
：2024铝合金是一种典型的高强度铝合金，其挤压制品广泛应用于各种军用和民用结构件中。但该合金挤压制品经淬火后会形成一定厚度的再结晶粗晶环缺陷，严重影响产品质量。这是因为通常再结晶会降低"挤压效应"，从而降低材料的强度；同时在淬火过程中析出相容易在再结晶过程中所形成的大角晶界处连续沉淀，从而可能降低材料的断裂韧性和耐蚀性。目前控制粗晶环的主要措施有①整挤压方式采用反向挤压法替代正向挤压法，但采用反向挤压法对铸锭表面品质要求严格，且设备投资费用比正向挤压的要高2030%。②添加元素及控制杂质含量，当Mn含量达到0.81.0%时，粗晶环深度明显减少，甚至完全消失；添加0.150.20XZr和0.4XTi，可完全消除粗晶环；控制杂质Fe、Si含量，Fe、Si含量越低，粗晶区晶粒越小。③挤压后采用冷拉拔的方式，消除淬火粗晶环；但经过冷拉拔后材料时效强度要低于未经拉拔的强度，且材料的断裂韧性及耐蚀性会下降。
发明内容本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种含Zr的2024铝合金及其均匀化热处理方法，旨在有效消除现有2024铝合金挤压淬火后出现的严重影响材料性能的粗晶环缺陷。本发明的目的通过以下技术方案来实现一种含Zr的铝合金，针对牌号为含Zr的2024铝合金，其特征在于成分的质量百分含量为Cu3.84.9Wt%，Mg1.21.8Wt%，Mn0.30.9Wt%，Ti《0.15Wt%，Zn《0.25Wt%，Cr《0.10Wt%，Si《0.5Wt%，Fe《0.5Wt%，Zr0.050.15Wt%，Al余量。进一步地，一种含Zr的铝合金均匀化热处理方法，针对牌号为含Zr的2024铝合金，其特征在于对合金铸锭进行均匀化热处理，即将合金铸锭从室温以小于40°C/h的升温速率升温至460500°C，保温1824h，然后空冷。更进一步地，上述的一种含Zr的铝合金均匀化热处理方法，其特征在于将合金铸锭在循环风炉中进行均匀化热处理，从室温以35i:/h的升温速度升到48(TC，保温18h。本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在本发明通过合理添加Zr含量及控制均匀化热处理工艺，能够使得含Zr相在组织中均匀弥散析出，以利于在挤压淬火过程中控制挤压材的晶粒结构，有效消除2024铝合金粗晶环缺陷，显著提高材料性能，产生了极好的经济效益。下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明-图l:实施例1的合金T4态金相组织图；图2:比较例的合金T4态金相组织图。具体实施例方式一种含Zr的铝合金，成分的质量百分含量为Cu3.84.9Wt%，Mg1.21.8Wt%，Mn0.30.9Wt%，Ti《0.15Wt%，Zn《0.25Wt%，Cr《0.10Wt%，Si《0.5Wt%，Fe《0.5Wt%，Zr0.050.15Wt%，Al余量。除Zr以外，其它元素的含量皆在2024铝合金的成分范围之内。Zr在合金中主要起到提高再结晶温度的作用，Zr的含量不宜过大，若其含量超过0.15wt.%，则在铸造过程中将形成粗大的一次Al3Zr相，降低材料的性能；如果其含量不宜过小，否则达不到消除粗晶环的作用，所以Zr含量限制在0.050.15Wt%。同时本发明对含Zr的2024铝合金进行均匀化热处理，即将合金铸锭从室温以小于40。C/h的升温速率升温至46050(TC，保温1824h，然后空冷，确保在挤压淬火后消除粗晶环缺陷。均匀化热处理加热过程中控制升温速率，以较慢的升温速度升到保温温度，升温速度需小于40°C/h。通过均匀化热处理，能够使得含Zr相在组织中均匀弥散析出，以利于在挤压淬火过程中控制挤压材的晶粒结构，消除粗晶环缺陷。实施例l铝合金成分以质量百分比计为Cu4.01Wt%，Mgl.30Wt%，Mn0.55Wt%，ZrO.llWt%，Fe0.26Wt%，Si0.12Wt%，Zn0.04Wt%，TiO.15%Wt%，Cr0.10Wt%，余量为Al。合金铸锭在循环风炉中进行均匀化热处理，从室温以35°C/h的升温速度升到480。C，保温18h,然后空冷。挤压前的加热温度为45(TC，挤压淬火温度为493°C，然后室温放置至T4状态。实施例2铝合金成分以质量百分比计为Cu3.8Wt%，Mgl.8Wt%，Mn0.9Wt%，Zr0.15Wt%，Fe0.5Wt%，Si0.4Wt%，Zn0.25Wt%，Ti0.15%Wt%，Cr0.08Wt%，余量为Al。合金铸锭在循环风炉中进行均匀化热处理从室温以39°C/h的升温速度升到46(TC，然后保温24h，然后空冷。挤压前的加热温度为400。C;挤压淬火温度为493°C，然后室温放置至T4状态。实施例3铝合金成分以质量百分比计为Cu4.9Wt%，Mgl.2Wt%，Mn0.3Wt%，Zr0.05Wt%，Fe0.31Wt%，Si0.5Wt%，Zn0.11Wt%，Ti0.08%Wt%，Cr0.05Wt%，余量为Al。合金铸锭在循环风炉中进行均匀化热处理从室温以33°C/h的升温速度升到50(TC，然后保温18h，然后空冷。挤压前的加热温度为49(TC;挤压淬火温度为493°C，然后室温放置至T4状态。比较例铝合金成分以质量百分比计为Cu4.01Wt%，Mgl.30Wt%，Mn0.55Wt%，Fe0.26Wt%，Si0.12Wt%，Zn0.04Wt%，Ti0.15%Wt%，CrO.10Wt%，余量为Al。不含Zr合金铸锭(其它成分与实施例1相同)在循环风炉中进行均匀化热处理，46(TC保温18h;挤压前的加热温度为45(TC;挤压淬火温度为493°C，然后室温放置至T4状态。表1示意了实施例及比较例中合金T4态的性能。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>图1为实施例1合金T4态的组织，图2为比较例合金T4态的组织。由表1及图1可见，通过合理添加Zr含量及控制均匀化热处理工艺，能够使得含Zr相在组织中均匀弥散析出，以利于在挤压淬火过程中控制挤压材的晶粒结构，以消除2024铝合金粗晶环缺陷，大大提高了材料性能，其经济效益十分显著。以上仅是本发明的具体应用范例，对本发明的保护范围不构成任何限制。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。权利要求1.一种含Zr的铝合金，针对牌号为含Zr的2024铝合金，其特征在于成分的质量百分含量为Cu3.8～4.9Wt％，Mg1.2～1.8Wt％，Mn0.3～0.9Wt％，Ti≤0.15Wt％，Zn≤0.25Wt％，Cr≤0.10Wt％，Si≤0.5Wt％，Fe≤0.5Wt％，Zr0.05～0.15Wt％，Al余量。2.权利要求l所述的一种含Zr的铝合金均匀化热处理方法，针对牌号为含Zr的2024铝合金，其特征在于对合金铸锭进行均匀化热处理，即将合金铸锭从室温以小于40°C/h的升温速率升温至460500°C，保温1824h，然后空冷。3.根据权利要求2所述的一种含Zr的铝合金均匀化热处理方法，其特征在于将合金铸锭在循环风炉中进行均匀化热处理，从室温以35"C/h的升温速度升到480"C，保温18h。全文摘要本发明涉及含Zr的铝合金及其均匀化热处理方法，成分的质量百分含量为Cu3.8～4.9Wt％，Mg1.2～1.8Wt％，Mn0.3～0.9Wt％，Ti≤0.15Wt％，Zn≤0.25Wt％，Cr≤0.10Wt％，Si≤0.5Wt％，Fe≤0.5Wt％，Zr0.05～0.15Wt％，Al余量。对合金铸锭进行均匀化热处理，即将合金铸锭从室温以小于40℃/h的升温速率升温至460～500℃，保温18～24h，然后空冷。本发明技术方案通过合理添加Zr含量及控制均匀化热处理工艺，能够使得含Zr相在组织中均匀弥散析出，以利于在挤压淬火过程中控制挤压材的晶粒结构，有效消除粗晶环缺陷，大大提高材料性能。文档编号C22C21/12GK101168811SQ20071019019公开日2008年4月30日申请日期2007年11月21日优先权日2007年11月21日发明者乐永康,纪艳丽,皓钟,逸韩申请人:苏州有色金属研究院有限公司