本發明屬于金屬材料領域，具體涉及一種鋁合金材料，更具體地說，涉及一種高強高韌變形鋁合金及其制備方法。
背景技術：
：隨著制造工業的不斷發展，新型高性能材料的需求日益增長。鋁合金作為新型高性能輕質材料，由于其具有密度低、強度高等優點，已日益成為航空航天、艦船、兵器工業等高端領域的結構材料。根據合金元素的含量與加工工藝的特點，鋁合金可以分為變形鋁合金與鑄造鋁合金兩類。變形鋁合金是熔鑄成型后,再經過熱擠壓、軋制方法等加工形成的各種板材、線材、型材以及棒材。現有的現有技術中的變形鋁合金雖然屈服強度、抗拉強度等性能有了一定的提高，但是現有的變形鋁合金的還存在屈服強度和抗拉強度的屈強比過大，鋁合金塑性差、脆性大等缺陷，導致加工性能不高，鋁合金制品成品率降低，造成了不必要的浪費。技術實現要素：本發明的目的在于克服現有的變形鋁合金屈強比大、塑性差造成制品成品率低的缺陷，提供一種高強高韌變形鋁合金及其制備方法。本發明的發明人通過大量實踐發現，al-mn-cu-si系鋁合金可以通過加入sr來進行強化性能，這是因為鍶可以在結晶上改變金屬間化合物相的行為，能夠有效細化結晶粒子尺寸，提高力學性能包括屈服強度、抗拉強度、延伸率等，同時也改善制品表面粗糙度。但是上述得到的鋁合金屈強比并沒有明顯的改變，仍然存在塑性以及塑性差等缺點。發明人進一步研究發現，通過加入適當含量的sb可以解決上述問題，使得鋁合金在制備過程中均勻化程度更高、避免多粗晶偏析，屈服強度和抗拉強度都有提高，同時降低屈強比，有效提高鋁合金性能。為了實現上述目的，一方面，本發明提供一種高強高韌變形鋁合金，其中，該鋁合金包括以下重量百分比的組分：mn1.4～2.6％、si0.35～0.65％、cu2.2～3.1％、sr0.10～0.15％、sb0.7～1.1％、余量為al以及不可避免的雜質。優選地，該鋁合金包括以下重量百分比的組分：mn1.8～2.2％、si0.35～0.5％、cu2.5～3％、sr0.10～0.12％、sb0.8～0.9％、余量為al以及不可避免的雜質。另一方面，本發明還提供一種上述高強高韌變形鋁合金的制備方法，其中，該制備方法包括如下步驟：步驟一：按照重量百分比，準備銅、鍶、銻、鋁、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至650～700℃，攪拌5～10min，然后加熱至730～760℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至420～450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。在制備過程中發現，al-mn-cu-si系鋁合金如果單獨加入sb而不加入sr，會出現黑渣，可能為sb-mn，同時得到鋁合金表面粗糙。根據本發明，優選情況下，步驟一中，所述鋁錳合金由5～15重量％的錳和余量的鋁組成，所述鋁硅合金由10～12重量％的硅和余量的鋁組成。根據本發明，優選情況下，步驟一中，所述覆蓋劑為由40重量％kcl、30重量％cacl2和30重量％k2co3組成。所述覆蓋劑的用量為鋁合金投料的0.1～0.5％。根據本發明，優選情況下，步驟三中的時效處理包括：加熱到120-140℃保溫3～4小時，然后加熱到170～190℃保溫1～2小時。鑒于本發明的鋁合金具有良好的性能，可以廣泛用于常規門、窗等，也可以用于軌道車輛、高檔轎車的內飾件以及作為航空航天等領域的原材料。與現有技術相比，本發明提供的變形鋁合金在屈服強度、抗拉強度等有了進一步提高，并且具有低屈強比，鋁合金具有更好的塑性，提高了鋁合金加工性能，從而保證了鋁合金制品的成品率的提高。具體實施方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。但這些實施例僅限于說明本發明而不是對本發明的保護范圍的進一步限定。實施例1高強高韌變形鋁合金a1，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sr0.12％、sb0.9％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。實施例2高強高韌變形鋁合金a2，mn2.0％、si0.35％、cu2.8％、sr0.12％、sb0.8％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至700℃，攪拌5～10min，然后加熱至740℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至440℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。實施例3高強高韌變形鋁合金a3，mn2.2％、si0.5％、cu2.5％、sr0.10％、sb0.85％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。實施例4高強高韌變形鋁合金a4，mn1.4％、si0.65％、cu2.2％、sr0.15％、sb0.7％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。實施例5高強高韌變形鋁合金a5，mn2.5％、si0.35％、cu2.5％、sr0.10％、sb0.7％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。對比例1變形鋁合金d1，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sb0.9％以及余量為al。制備方法：步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至680℃，攪拌5～10min，然后加熱至750℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁銻合金、鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以sb、mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。對比例2變形鋁合金d2，mn1.8％、si0.4％、cu3％、sr0.12％以及余量為al。步驟一：按照重量百分比，準備鋁、銅、鍶、鋁錳合金、鋁硅合金并依次加入坩堝中加熱至650～700℃，攪拌5～10min，然后加熱至730～760℃底吹氬氣或加入覆蓋劑進行精煉20～30min，迅速進行澆注得到鋁合金鑄錠；其中，鋁錳合金、鋁硅合金的加入量分別以mn、si的量計算得到；步驟二：將步驟一得到的鋁合金鑄錠置于熱處理爐中，加熱至450℃保溫10～12小時，取出鋁合金鑄錠放入水中進行水淬處理；步驟三：將步驟二處理后的鋁合金鑄錠再次置于熱處理爐中，進行時效處理，時效處理包括：加熱到120℃保溫3小時，然后加熱到180℃保溫2小時，冷卻至室溫得到高強高韌變形鋁合金。測試例根據《gb/t228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法》中的方法對實施例1-5以及對比例1-2所得到的a1-a5以及d1-d2材料進行了屈服強度、抗拉強度、延伸率的測試。具體測試結果如下表所示。表1金屬材料測試結果a1a2a3a4a5d1d2屈服強度(mpa)210197204187184174185抗拉強度(mpa)532533522354375240220屈強比0.390.370.390.530.490.730.84延伸率(％)18％19％18％14％10％8％10％通過上述測試，不難看出，本發明提供的鋁合金性能有了顯著的提高，特別是在屈服強度、抗拉強度以及延伸率等力學性能有了明顯的提高，同時具有較低的屈強比，從而保證了鋁合金制品的性能，同時本發明的鋁合金塑性加工性能提高，提高了鋁合金制品的成品率，避免了浪費。另外本發明提供的制備方法簡便易于實施，適合工業化推廣。以上內容僅僅是對本發明的結構所作的舉例和說明，所屬本
技術領域：
的技術人員對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離發明的結構或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。當前第1頁12