具体技术细节
[0007] 本发明通过大量研究发现，在Al‑Sc‑Zr合金中添加微量的Y元素，并通过调整Sc、Zr、Y元素的比例使其处于一个合适的范围内，能够在合金中形成弥散分布的、具有多层核壳结构的Al3(Sc,Zr,Y)相，其尺寸明显小于Al‑Sc‑Zr合金中Al3(Sc,Zr)相，析出相的数量密度显著大于后者。Si能够参与弥散相的形成并显著促进其析出、同时会导致弥散相长大粗化。在此基础上，添加适量的Si元素、同时控制Si元素的添加量上限，合金中可形成大量的(Al,Si)3(Sc,Zr,Y)相且弥散相没有明显的长大粗化。此外，严格控制Mg等元素的含量，确保其不会“消耗”掉Si元素导致无法发挥Si促进析出的效果。与Al‑Sc‑Zr‑Y合金相比，Al‑Sc‑Zr‑Y‑Si合金的析出相尺寸进一步减小、析出密度显著增大。对该合金的成分范围及各元素配比进行精细优化设计，是保证其获得优异性能匹配的重要保障。通过合理的成分及
热处理工艺设计，可以使合金在时效过程中获得高密度析出、尺寸细小、与基体共格的纳米级(Al,Si)3(Sc,Zr,Y)相，使得本发明的Al‑Sc‑Zr‑Y‑Si合金在获得良好的耐热性能、塑性及耐腐蚀性能的同时能够保持较高的强度水平。
[0008] 本发明的目的在于克服现有Al‑Sc系列铝合金材料综合性能匹配的不足，通过成分及制备加工工艺的优化设计，为高端制造业提供一种兼顾强度、塑性、耐热和耐蚀性能的Al‑Sc‑Zr‑Y‑Si系列铝合金的理想选材。
[0009] 本发明要解决的首要技术问题在于提出一种高强‑高耐热‑高塑性‑耐腐蚀铝合金材料；本发明要解决的第二个技术问题在于提出该铝合金材料的制备方法；本发明要解决的第三个技术问题在于提出该铝合金材料与本身或其它合金焊接在一起，形成新的产品；
本发明要解决的第四个技术问题在于提出该铝合金材料通过各种表面处理、冲压成形、机
加工方式，被加工为最终构件；本发明要解决的第五个技术问题在于提出所述的最终构件
的应用。
[0010] 本发明涉及一种高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，所述铝合金含有：Si 0.01‑0.35wt%，Sc 0.01‑2.2wt%，Zr 0.01‑2.3wt%，Y 0.01‑2.1wt%，Mg<0.01wt%，Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ca杂质元素的总含量≤0.03wt%，余者为Al以及不可避免的杂质。
[0011] 本发明的第一优选方案为：所述铝合金含有：Si 0.01‑0.30wt%，Sc 0.01‑2.0wt%，Zr 0.01‑2.0wt%，Y 0.01‑2.0wt%，Mg<0.01wt%，Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ca杂质元素的总含量≤0.03wt%，余者为Al以及不可避免的杂质。
[0012] 作为本发明的第二优选方案，所述铝合金含有：Si 0.01‑0.28wt%，Sc 0.03‑1.7wt%，Zr 0.03‑1.8wt%，Y 0.02‑1.8wt%。
[0013] 作为本发明的第三优选方案，所述铝合金含有：Si 0.02‑0.26wt%，Sc 0.05‑1.4wt%，Zr 0.07‑1.5wt%，Y 0.03‑1.3wt%。
[0014] 作为本发明的第四优选方案，所述铝合金含有：Si 0.03‑0.24wt%，Sc 0.06‑1.0wt%，Zr 0.10‑1.2wt%，Y 0.04‑0.9wt%。
[0015] 作为本发明的第五优选方案，所述铝合金含有：Si 0.04‑0.22wt%，Sc 0.07‑0.6wt%，Zr 0.12‑0.9wt%，Y 0.05‑0.5wt%。
[0016] 作为本发明的第六优选方案，所述铝合金含有：Si 0.05‑0.20wt%，Sc 0.08‑0.3wt%，Zr 0.15‑0.5wt%，Y 0.05‑0.3wt%。
[0017] 作为本发明的第七优选方案，在所述铝合金中，Sc、Zr、Y的含量满足关系式：1.5≤[(3×Sc)+(2×Zr)]/(3×Y)≤4.5。
[0018] 作为本发明的第八优选方案，所述铝合金中，Mg元素需满足：Mg≤0.008wt%；优选满足：Mg≤0.005wt%；进一步优选满足Mg≤0.003wt%。
[0019] 作为本发明的第九优选方案，所述铝合金含有：Ti 0.001‑0.01wt%。
[0020] 作为本发明的第十优选方案，所述铝合金含有：V 0.001‑0.01wt%。
[0021] 作为本发明的第十一优选方案，所述铝合金含有：Cr 0.005‑0.02wt%。
[0022] 作为本发明的第十二优选方案，所述铝合金含有：Mn 0.001‑0.02wt%。
[0023] 作为本发明的第十三优选方案，所述铝合金含有：Ni 0.005‑0.02wt%。
[0024] 作为本发明的第十四优选方案，所述铝合金含有：Ca 0.001‑0.01wt%。
[0025] 作为本发明的第十五优选方案，上述铝合金所包含的不可避免的杂质包括在制造合金锭坯过程中作为杂质无意带入的元素，需满足Fe≤0.20wt%，其它杂质元素每种≤
0.10wt%，总和≤0.30wt%。优选满足：Fe≤0.15wt%，其它杂质元素每种≤0.05wt%，总和≤
0.20wt%。进一步优选满足：Fe≤0.10wt%。
[0026] 本发明还涉及生产上述铝合金材料的制备方法。所述铝合金变形加工材的基本制备过程可描述为“合金配制及熔炼－半连续铸造制备铸锭－铸锭的均匀化热处理铸锭淬
火－铸锭的时效处理－热变形加工－（中间退火）－（冷变形加工）－（退火处理）－供货产品”；所述铝合金铸件的基本制备过程可描述为“合金配制及熔炼－铸件的铸造成型－铸件的均匀化热处理－铸件淬火－铸件的时效处理－供货产品”。
[0027] 其中，生产该铝合金变形加工材的制备方法，包括以下步骤：（1）制造如本发明所述的半连续铸造的铸锭；
（2）对所得铸锭进行均匀化热处理；
（3）将经均匀化热处理的铸锭迅速冷却至室温；
（4）对冷却后的铸锭进行人工时效热处理；
（5）通过选自挤压、轧制和锻造中的一种或多种热变形加工方法，将铸锭热变形加
工成需要的加工材形式，或热变形加工成预加工材；
（6）可选地对预加工材进行再加热处理，经冷变形加工成需要的加工材形式；
（7）可选地对加工材进行去应力退火处理。
[0028] 其中，在步骤（1）中，采用熔炼、除气、除夹杂及半连续铸造的方式进行铸锭的制造；在熔炼过程中，通过在线成分检测分析，快速调整合金元素含量及配比，并完成全部的铸锭制造过程。
[0029] 在步骤（2）中，所述均匀化热处理为在600 640℃范围内，进行总时间为16 72h的~ ~单级均匀化热处理。
[0030] 在步骤（3）中，使用自选冷却介质喷淋式淬火、浸没式淬火、强风冷却及其组合的方式将铸锭快速冷却至室温，冷却速率≥50℃/s。
[0031] 在步骤（4）中，所述人工时效热处理的温度为370 430℃，时间为16 48h。~ ~
[0032] 在步骤（4）和（5）中，每一次热变形加工前的预热温度为350 400℃，且处理时间为~1 6h。
~
[0033] 在步骤（6）中，冷变形道次间还包括增加330 370℃/0.5 6h的中间退火处理。~ ~
[0034] 在步骤（7）中，去应力退火处理的温度为300 400℃，时间为3 6h。~ ~
[0035] 在步骤（7）之后，还包括以下步骤：对去应力退火处理后的加工材进行矫直处理，使用辊式矫直、拉伸矫直、拉伸弯曲矫直及其组合的方式进行矫直处理以提高加工材平直度，便于后续加工和应用。
[0036] 通过本发明涉及的制备方法，所述加工材为棒材、管材、丝/线材、板材或锻件产品。
[0037] 其中，本发明的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料的密度≤2.73g/cm3，室温抗拉强度≥180MPa，延伸率≥18%；400℃保温100h后室温抗拉强度≥170MPa，延伸率≥17%，抗剥落腐蚀等级不低于PB级。优选所述铝合金材料的室温抗拉强度≥190MPa，延伸率≥19%；400℃保温100h后室温抗拉强度≥175MPa，延伸率≥18%，抗剥落腐蚀等级不低于PA级。进一步优选所述铝合金材料的室温抗拉强度≥200MPa，延伸率≥20%；400℃保温100h后室温抗拉强度
≥180MPa，延伸率≥19%，抗剥落腐蚀等级不低于N级。
[0038] 本发明还涉及生产该铝合金铸件的制备方法，包括以下步骤：（1）采用熔炼、除气、除夹杂及砂型模、或金属型模浇铸、或压铸方式制备铝合金铸
件；在熔炼过程中，通过在线成分检测分析，快速调整合金元素含量及配比，并完成全部的铸件制造过程；
（2）对所得的铝合金铸件在600 640℃范围内进行总时间为16 72h的均匀化热处
~ ~
理；
（3）对均匀化处理后的铝合金铸件使用自选冷却介质喷淋式淬火、浸没式淬火、强
风冷却及其组合的方式将铝合金铸件迅速冷却至室温，冷却速率≥40℃/s；
（4）对铝合金铸件进行人工时效热处理，人工时效温度为370 430℃，时间为16
~ ~
48h。
[0039] 如本发明所述铝合金材料，其与本身或其它合金焊接在一起，形成新的产品；焊接方式包括搅拌摩擦焊、熔化焊、钎焊、电子束焊、激光焊。还可以通过各种表面处理、冲压成形、机加工，被加工为最终构件；所述的最终构件为耐热结构件。
[0040] 本发明的有益效果在于：（1）通过对Al‑Sc‑Zr‑Y‑Si系铝合金进行成分优化设计，并辅以相匹配的制备方
法，合金中析出了纳米级(Al,Si)3(Sc,Zr,Y)相，其具有与基体共格、尺寸细小、体积分数高的特点，使该材料在保证良好的耐热性和高塑性的同时，同时兼具高强度和良好的耐蚀性。
材料表现出优异的综合性能，是各类耐热结构件用理想材料，能满足各类高端制造对高耐
热铝合金材料提出的苛刻要求。
[0041] （2）本发明通过Zr、Y、Si在Al‑Sc系合金中的多元复合微合金化，实现了耐热相的高密度析出，具备良好的强化效果，为开发耐热铝合金提供了新的思路，有助于推动航空航天、交通运输、电子电力等领域的发展，具有重要的社会和经济效益。
[0042] （3）本发明材料性能优越，制备方法简单实用、可操作性强，易于产业化推广，市场前景客可观。
法律保护范围
涉及权利要求数量39：其中独权5项，从权-5项
1.一种高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.01‑
0.35wt%，Sc 0.01‑2.2wt%，Zr 0.01‑2.3wt%，Y 0.01‑2.1wt%，Mg<0.01wt%，Ti、V、Cr、Mn、Ni、Ca杂质元素的总含量≤0.03wt%，余者为Al以及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.01‑0.30wt%，Sc 0.01‑2.0wt%，Zr 0.01‑2.0wt%，Y 0.01‑2.0wt%。
3.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.01‑0.28wt%，Sc 0.03‑1.7wt%，Zr 0.03‑1.8wt%，Y 0.02‑1.8wt%。
4.根据权利要求3所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.02‑0.26wt%，Sc 0.05‑1.4wt%，Zr 0.07‑1.5wt%，Y 0.03‑1.3wt%。
5.根据权利要求4所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.03‑0.24wt%，Sc 0.06‑1.0wt%，Zr 0.10‑1.2wt%，Y 0.04‑0.9wt%。
6.根据权利要求5所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.04‑0.22wt%，Sc 0.07‑0.6wt%，Zr 0.12‑0.9wt%，Y 0.05‑0.5wt%。
7.根据权利要求6所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Si 0.05‑0.20wt%，Sc 0.08‑0.3wt%，Zr 0.15‑0.5wt%，Y 0.05‑0.3wt%。
8.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，在所述铝合金中，Sc、Zr、Y的含量满足关系式：1.5≤[(3×Sc)+(2×Zr)]/(3×Y)≤4.5。
9.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Mg≤0.008wt%。
10.根据权利要求9所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Mg≤0.005wt%。
11.根据权利要求10所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Mg≤0.003wt%。
12.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Ti 0.001‑0.01wt%。
13.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：V 0.001‑0.01wt%。
14.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Cr 0.005‑0.02wt%。
15.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Mn 0.001‑0.02wt%。
16.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Ni 0.005‑0.02wt%。
17.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金含有：Ca 0.001‑0.01wt%。
18.根据权利要求2所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述不可避免的杂质包括在制造合金锭坯过程中作为杂质无意带入的元素，所述铝合金中Fe≤0.20wt%，其它杂质元素每种≤0.10wt%，总和≤0.30wt%。
19.根据权利要求18所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述不可避免的杂质包括在制造合金锭坯过程中作为杂质无意带入的元素，所述铝合金中Fe≤0.15wt%，其它杂质元素每种≤0.05wt%，总和≤0.20wt%。
20.根据权利要求19所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，在所述铝合金中，Fe≤0.10wt%。
21.一种生产变形铝合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制造权利要求1 20中任一项所述铝合金材料的铸锭；
~
（2）对所得铸锭进行均匀化热处理；
（3）将经均匀化热处理的铸锭迅速冷却至室温；
（4）对冷却后的铸锭进行人工时效热处理；
（5）通过选自挤压、轧制和锻造中的一种或多种热变形加工方法，将铸锭热变形加工成需要的加工材形式，或热变形加工成预加工材；
（6）对预加工材进行再加热处理，经冷变形加工成需要的加工材形式。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，采用熔炼、除气、除夹杂及半连续铸造的方式进行铸锭的制造；在熔炼过程中，通过在线成分检测分析，快速调整合金元素含量及配比，并完成全部的铸锭制造过程。
23.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述均匀化热处理为在
600 640℃范围内，进行总时间为16 72h的单级均匀化热处理。
~ ~
24.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，使用自选冷却介质喷淋式淬火、浸没式淬火、强风冷却及其组合的方式将铸锭快速冷却至室温。
25.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，冷却速率≥50℃/s。
26.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述人工时效热处理的温度为370 430℃，时间为16 48h。
~ ~
27.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（4）和（5）中，每一次热变形加工前的预热温度为350 400℃，且处理时间为1 6h。
~ ~
28.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在步骤（6）中，冷变形道次间还包括330~
370℃/0.5 6h的中间退火处理。
~
29.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，还包括步骤（7），对步骤（5）或步骤（6）得到的加工材进行去应力退火处理。
30.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在步骤（7）中，去应力退火处理的温度为
300 400℃，时间为3 6h。
~ ~
31.根据权利要求29所述的方法，其特征在于，在步骤（7）之后，还包括以下步骤：对去应力退火处理后的加工材进行矫直处理，使用辊式矫直、拉伸矫直、拉伸弯曲矫直及其组合的方式进行矫直处理以提高加工材平直度，便于后续加工和应用。
32.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述加工材为棒材、管材、丝/线材、板材或锻件产品。
33.根据权利要求1 20中任一项所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料或根据权利要求~
21 32中任一项所述方法制造的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材~ 3
料密度≤2.73g/cm，室温抗拉强度≥180MPa，延伸率≥18%；400℃保温100h后室温抗拉强度≥170 MPa，延伸率≥17%，抗剥落腐蚀等级不低于PB级。
34.根据权利要求33所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的室温抗拉强度≥190MPa，延伸率≥19%；400℃保温100h后室温抗拉强度≥175 MPa，延伸率≥18%，抗剥落腐蚀等级不低于PA级。
35.根据权利要求34所述的高耐热高塑性耐蚀铝合金材料，其特征在于，所述铝合金材料的室温抗拉强度≥200MPa，延伸率≥20%；400℃保温100h后室温抗拉强度≥180 MPa，延伸率≥19%，抗剥落腐蚀等级不低于N级。
36.一种生产铸造铝合金材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）采用熔炼、除气、除夹杂及砂型模、或金属型模浇铸、或压铸方式制备权利要求1 20~
中任一项所述铝合金材料的铝合金铸件；在熔炼过程中，通过在线成分检测分析，快速调整合金元素含量及配比，并完成全部的铸件制造过程；
（2）对所得的铝合金铸件在600 640℃范围内进行总时间为16 72h的均匀化热处理；
~ ~
（3）对均匀化处理后的铝合金铸件使用自选冷却介质喷淋式淬火、浸没式淬火、强风冷却及其组合的方式将铝合金铸件迅速冷却至室温，冷却速率≥40℃/s；
（4）对铝合金铸件进行人工时效热处理，人工时效温度为370 430℃，时间为16 48h。
~ ~
37.一种产品，其特征在于，是由根据权利要求1 20、33 35中任一项所述的高耐热高塑~ ~
性耐蚀铝合金材料或根据权利要求21 32、36中任一项所述方法制造的高耐热高塑性耐蚀~
铝合金材料与其本身或其它合金焊接在一起所形成的产品；焊接方式包括搅拌摩擦焊、熔化焊、钎焊、电子束焊、激光焊。
38.一种最终构件，其特征在于，根据权利要求1 20、33 35中任一项所述的高耐热高塑~ ~
性耐蚀铝合金材料或根据权利要求21 32、36中任一项所述方法制造的高耐热高塑性耐蚀~
铝合金材料，通过各种表面处理、冲压成形、机加工，被加工为最终构件。
39.根据权利要求38所述的最终构件，其特征在于，所述的最终构件为耐热结构件。
