本發(fā)明屬于鈹鋁合金，尤其涉及一種基于欠時(shí)效工藝的鈹鋁合金制備方法及鈹鋁合金。
背景技術(shù)：
1、鈹鋁合金綜合了鈹、鋁兩種金屬的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備鈹?shù)膭傂院弯X的韌性，具有質(zhì)量輕、比強(qiáng)度高、比剛度高、熱穩(wěn)定性好、高韌性、高模量、抗腐蝕等特點(diǎn)，是一種重要的新型結(jié)構(gòu)材料，同時(shí)由于其優(yōu)異的熱性能和光性能，在汽車(chē)、計(jì)算機(jī)、航空航天電子設(shè)備等方面可到廣泛的應(yīng)用。
2、然而，傳統(tǒng)的鈹鋁合金在性能方面存在一定局限性。一方面，在強(qiáng)度方面，當(dāng)鈹鋁合金中鈹含量較高時(shí)，雖然其比剛度和熱性能較為優(yōu)異，但材料的強(qiáng)度提升有限，難以滿足一些對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求極高的應(yīng)用場(chǎng)景。另一方面，延伸率不足也是一大問(wèn)題。傳統(tǒng)制備工藝下的鈹鋁合金往往呈現(xiàn)出較低的延伸率，材料的韌性較差。這使得在對(duì)其進(jìn)行加工成型過(guò)程中，容易出現(xiàn)開(kāi)裂、脆斷等問(wèn)題，極大地限制了材料的加工工藝性和復(fù)雜零部件的制造。
3、從制備方法來(lái)看，目前常見(jiàn)的制備鈹鋁合金的方法也存在諸多不足。傳統(tǒng)的熔煉鑄造法，由于鈹與鋁的熔點(diǎn)差異較大，在熔煉過(guò)程中難以實(shí)現(xiàn)均勻混合，容易導(dǎo)致成分偏析，進(jìn)而影響材料性能的一致性和穩(wěn)定性。而且，熔煉過(guò)程中鈹?shù)膿]發(fā)會(huì)對(duì)環(huán)境和操作人員健康造成危害。粉末冶金法雖能在一定程度上改善成分均勻性，但制備工藝復(fù)雜，成本較高。同時(shí)，粉末在壓制和燒結(jié)過(guò)程中，容易產(chǎn)生孔隙等缺陷，影響材料的致密度和力學(xué)性能。此外，熱加工工藝參數(shù)對(duì)鈹鋁合金的組織和性能影響較大，現(xiàn)有制備方法難以精確控制工藝參數(shù)，從而無(wú)法穩(wěn)定地制備出同時(shí)具備高強(qiáng)度和高延伸率的鈹鋁合金材料。
4、因此，亟需開(kāi)發(fā)一種能夠制備出高強(qiáng)度、高延伸率鈹鋁合金的新方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于欠時(shí)效工藝的鈹鋁合金制備方法及鈹鋁合金，一方面通過(guò)添加適量的zn、mg和cu作為強(qiáng)化元素形成η(mgzn2)、t(al2mg3zn3)和s(cumgal2)析出相以強(qiáng)化鋁基體，另一方面采用大比例的鈹鋁比結(jié)合固溶、欠時(shí)效熱處理工藝，避免析出相過(guò)度長(zhǎng)大以綜合提高合金的強(qiáng)度和延伸率。
2、本發(fā)明第一方面提出一種基于欠時(shí)效工藝的鈹鋁合金制備方法，所述制備方法包括：
3、步驟s1，制備a1-zn-mg-cu合金粉末；
4、所述a1-zn-mg-cu合金粉末，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括如下組分：鋅5-9％、鎂1-3％和銅0.2-3％，余量為鋁；
5、步驟s2，制備鈹粉末；
6、步驟s3，將所述a1-zn-mg-cu合金粉末和鈹粉末混合均勻，得到混合粉末；
7、所述混合粉末中鈹粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為60-65％；
8、步驟s4，對(duì)所述混合粉末依次進(jìn)行冷等靜壓、一次脫氣、二次脫氣和熱等靜壓，結(jié)束后隨爐冷卻至室溫，得到坯料；
9、步驟s5，對(duì)所述坯料依次進(jìn)行固溶和欠時(shí)效，得到所述鈹鋁合金；
10、所述固溶為：以10-50℃/min的升溫速率升溫至420-480℃，保溫1-3h后，水淬至室溫；
11、所述欠時(shí)效為：以10-50℃/min的升溫速率升溫至110-140℃，保溫1-6h后，隨爐冷卻至室溫。
12、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s1中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末的平均粒徑為10-30μm。
13、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s1中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末的制備過(guò)程如下：
14、步驟s11，按照所述a1-zn-mg-cu合金粉末的組分和質(zhì)量百分?jǐn)?shù)進(jìn)行原料備料；
15、步驟s12，將備好的原料依次進(jìn)行真空熔煉和霧化制粉，得到所述a1-zn-mg-cu合金粉末。
16、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s2中，所述鈹粉末的平均粒徑為5-20μm。
17、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s2中，所述鈹粉末的制備工藝為霧化制粉、氣流沖擊或機(jī)械研磨。
18、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s3中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末和鈹粉末的混料時(shí)間為12-36h。
19、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s4中，所述冷等靜壓的壓力為50-250mpa，保壓時(shí)間為10-30min；
20、所述一次脫氣的真空度為1×10-1-1×10-2pa，保溫溫度為450-550℃，保溫時(shí)間為12-36h；
21、所述二次脫氣的真空度為1×10-3-1×10-4pa，保溫溫度為500-600℃，保溫時(shí)間為12-36h；
22、其中，所述二次脫氣的溫度大于所述一次脫氣的溫度；
23、所述熱等靜壓的保溫溫度為660-800℃，保壓壓力為50-150mpa，保溫保壓時(shí)間為5-10h。
24、根據(jù)本發(fā)明第一方面所述的制備方法，在所述步驟s5，所述固溶為：以20-40℃/min的升溫速率升溫至460-480℃，保溫1.5-2.5h后，水淬至室溫；
25、所述欠時(shí)效為：以20-40℃/min的升溫速率升溫至110-130℃，保溫2-4h后，隨爐冷卻至室溫。
26、本發(fā)明第二方面提出一種鈹鋁合金，所述鈹鋁合金采用前述所述的制備方法制備而成。
27、根據(jù)本發(fā)明第二方面所述的鈹鋁合金，所述鈹鋁合金的抗拉強(qiáng)度為420-450mpa，屈服強(qiáng)度為300-340mpa，延伸率為1.5-3.0％。
28、本發(fā)明提出的方案具備如下技術(shù)效果：
29、本發(fā)明，一方面，通過(guò)添加適量的zn、mg和cu作為強(qiáng)化元素形成η(mgzn2)、t(al2mg3zn3)和s(cumgal2)析出相以強(qiáng)化鋁基體；另一方面，采用大比例的鈹鋁比結(jié)合固溶、欠時(shí)效熱處理工藝，避免析出相過(guò)度長(zhǎng)大以綜合提高合金的強(qiáng)度和延伸率。
30、此外，本發(fā)明的鈹鋁合金的抗拉強(qiáng)度為420-450mpa，屈服強(qiáng)度為300-340mpa，延伸率為1.5-3.0％。
1.一種基于欠時(shí)效工藝的鈹鋁合金制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末的平均粒徑為10-30μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s1中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末的制備過(guò)程如下：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述鈹粉末的平均粒徑為5-20μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s2中，所述鈹粉末的制備工藝為霧化制粉、氣流沖擊或機(jī)械研磨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s3中，所述a1-zn-mg-cu合金粉末和鈹粉末的混料時(shí)間為12-36h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s4中，所述冷等靜壓的壓力為50-250mpa，保壓時(shí)間為10-30min；
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述步驟s5中，所述固溶為：以20-40℃/min的升溫速率升溫至460-480℃，保溫1.5-2.5h后，水淬至室溫；
9.一種鈹鋁合金，其特征在于，所述鈹鋁合金采用權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的制備方法制備而成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的鈹鋁合金，其特征在于，所述鈹鋁合金的抗拉強(qiáng)度為420-450mpa，屈服強(qiáng)度為300-340mpa，延伸率為1.5-3.0％。