铝合金的多级均匀化处理方法及铝合金

技术领域

本发明涉及铝合金热处理领域，具体而言，涉及一种铝合金的多级均匀化处理方法及铝合金。

背景技术

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是一种可热处理强化的超高强度变形铝合金，由于高的比强度、良好的韧性和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、轨道交通、核工业、兵器等领域。随着未来装备对超高比强、低成本的需求日益迫切，综合性能优良的超高强铝合金材料需求增加。通过合金成分设计和制备工艺调整，研制更高强度级别的铝合金材料十分必要。

目前，国内已出现半连续铸造技术及粉末冶金技术制造的800MPa级铝合金，但由于成本较高，难以工业化应用。半连续铸造技术制备800MPa铝合金存在大规格铸锭制备困难，超高合金化导致铸锭成分偏析严重，合金中粗大第二相回溶困难，合金强韧性匹配差等问题。

因此，仍需要一种能够对Al-Zn-Mg-Cu系铝合金进行处理的方法，以使得合金中粗大第二相良好回溶，并且减少合金中非平衡共晶相。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铝合金的多级均匀化处理方法及铝合金，以解决现有技术中的用于处理或铸造铝合金的方法存在大规格铸锭制备困难，超高合金化导致铸锭成分偏析严重，合金中粗大第二相回溶困难，合金强韧性匹配差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种铝合金的多级均匀化处理方法，包括：步骤S1，将铝合金加热至280℃至330℃的范围内，并保温5h至15h；步骤S2，将铝合金加热至380℃至420℃的范围内，并保温0.5h至10h；步骤S3，将铝合金加热至470℃至475℃的范围内，并保温10h至40h；步骤S4，将铝合金加热至476℃至480℃的范围内，并保温10h至40h；以及步骤S5，将铝合金冷却至室温。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，步骤S1中的升温速率在30℃/h至80℃/h的范围内。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，步骤S2中的升温速率在20℃/h至50℃/h的范围内。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，步骤S3中的升温速率在10℃/h至30℃/h的范围内。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，步骤S4中的升温速率在5℃/h至10℃/h的范围内。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，铝合金包含元素锌、镁、铜、锆、钪和铝。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，铝合金按重量计包含9.5%至12.0%的锌、2.5%至3.5%的镁、1.0%至2.5%的铜、0.08%至0.15%的锆、0%至0.3%的钪和余量的铝。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，铝合金按重量计还包含0%至0.1%的硅、和/或0%至0.1%的铁。

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，多级均匀化处理后的铝合金包含Al

进一步地，在上述多级均匀化处理方法中，多级均匀化处理后的铝合金中非平衡共晶相的含量在0.9面积%至1.1面积%的范围内。

根据本发明的另一个方面，提供了一种通过上述多级均匀化处理方法处理的铝合金。

通过本发明的铝合金的多级均匀化处理方法及铝合金，解决了大规格铸锭制备困难的问题，能够有效消除铝铸锭中低熔点初生相T相，避免过烧，从而提高了铝合金挤压材的综合性能。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明多级均匀化处理方法的示意图；

图2是本发明实施例1中合金铸锭的SEM组织图。

图3是本发明实施例1中合金均匀化后的SEM组织图。

图4是本发明对比例3制备的铝合金均匀化后SEM组织图。

图5是本发明对比例5制备的铝合金均匀化后SEM组织图。

图6是本发明实施例1制备的铝合金均匀化后组织中Al

图7是本发明对比例1制备的铝合金均匀化后组织中Al

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如背景技术中所说明的，在现有技术中，用于处理或铸造铝合金的方法存在大规格铸锭制备困难，超高合金化导致铸锭成分偏析严重，合金中粗大第二相回溶困难，合金强韧性匹配差等问题。针对现有技术中的问题，本发明的一个典型的实施方式提供了一种铝合金的多级均匀化处理方法，包括以下步骤：将铝合金加热至280℃至330℃的范围内，并保温5h至15h；将铝合金加热至380℃至420℃的范围内，并保温0.5h至10h；将铝合金加热至470℃至475℃的范围内，并保温10h至40h将铝合金加热至476℃至480℃的范围内，并保温10h至40h；以及将铝合金冷却至室温。

结合附图图1，在本发明的方法中，第一步将铝合金铸锭从室温以30~80℃/h的速度升温至280~330℃之间的温度范围内并且保温5~15h；第二步将铝合金从280~330℃之间的温度范围内以20~50℃/h的速度升到380~420℃之间的温度范围内并保温0.5~10h；第三步将铝合金从380~420℃之间的温度范围内以10~30℃/h的速率升温到470~475℃之间的温度范围内并保温10~40h；第四步将铝合金从470~475℃之间的温度范围内以5~10℃/h的速率升温到476~480℃范围内并保温10~40h，随后将铝合金移出处理炉，并且在空气中冷却至室温。

在本发明的方法中，第一步应该在较快的升温速率（30~80℃/h）下达到设定温度；第二步的升温速率（20~50℃/h）和第三步的升温速率（10~30℃/h）可以相对较为缓慢；并且第四步应该在更慢的升温速率（5~10℃/h）下达到设定温度，以防止炉温过高。

在本发明的方法中，第一步将铝合金从室温升温至280~330℃之间的温度范围内并且保温5~15h，从而使得铝合金中的微量元素钪（Sc）与铝（Al）形成Al

本发明的上述多级均匀化处理方法，适用于高合金化成分的铝合金，该方法的低温阶段主要促进了铝合金中微量元素Sc与Zr形成Al

在本发明的一些实施方式中，第一步的保温温度可以在以下温度范围内：280℃至330℃、290℃至320℃、290℃至320℃、300℃至310℃、280℃至320℃、280℃至310℃、280℃至300℃、290℃至330℃、300℃至330℃、以及310℃至330℃；保温时间在以在以下范围内：5h至15h、6h至14h、7h至13h、8h至12h、9h至11h、5h至14h、5h至13h、5h至12h、5h至11h、5h至10h、6h至15h、7h至15h、8h至15h、9h至15h、或10h至15h。

在本发明的一些实施方式中，第二步的保温温度可以在以下温度范围内：380℃至420℃、390℃至410℃、390℃至420℃、400℃至420℃、410℃至420℃、380℃至410℃、380℃至400℃、或380℃至390℃；保温时间在以在以下范围内：0.5h至10h、1h至9h、2h至8h、3h至7h、4h至6h、0.5h至9h、0.5h至8h、0.5h至7h、0.5h至6h、0.5h至5h、1h至10h、2h至10h、3h至10h、4h至10h、或5h至10h。

在本发明的一些实施方式中，第三步的保温温度可以在以下温度范围内：470℃至475℃、471℃至474℃、472℃至473℃、471℃至475℃、472℃至475℃、473℃至475℃、474℃至475℃、470℃至474℃、470℃至473℃、470℃至472℃、或470℃至471℃；保温时间在以在以下范围内：10h至40h、15h至40h、20h至40h、30h至40h、35h至40h、10h至30h、11h至29h、12h至28h、13h至27h、14h至26h、15h至25h、166h至24h、17h至23h、18h至22h、19h至21h、12h至30h、14h至30h、16h至30h、18h至30h、20h至30h、22h至30h、24h至30h、26h至30h、10h至28h、10h至26h、10h至24h、10h至22h、10h至20h、10h至18h、10h至16h、或10h至14h。

在本发明的一些实施方式中，第四步的保温温度可以在以下温度范围内：476℃至480℃、477℃至479℃、477至480℃、478至480℃、479至480℃、476℃至479℃、476℃至478℃、或476℃至477℃；保温时间在以在以下范围内：10h至40h、15h至40h、10h至30h、15h至30h、10h至20h、15h至20h、20h至40h、21h至39h、22h至38h、23h至37h、24h至36h、25h至35h、26h至34h、27h至33h、28h至32h、29h至31h、22h至40h、24h至40h、26h至40h、28h至40h、30h至40h、32h至40h、34h至40h、36h至40h、20h至38h、20h至36h、20h至34h、20h至32h、20h至30h、20h至28h、20h至24h、或20h至24h。

在本发明的进一步的实施方式中，在进行本发明的多级均匀化处理方法之前，进行铝合金铸锭的制备工艺。在制备工艺中，按照铝合金的化学成分及重量百分比要求进行配料，将所有组分混合熔炼以得到半连续铸锭，铸锭尺寸为例如φ178mm。

此外，在进行本发明的多级均匀化处理方法之后，还可以包含以下步骤：

使用热挤压方法将多级均匀化处理后的铝合金铸锭进行扒皮处理，挤压加热的温度在380℃至430℃之间，挤压比大于10，最终挤压材的尺寸不小于φ30mm；

将挤压材进行固溶处理，固溶工艺为将挤压材加热到470℃至480℃之间的温度范围内并保温4h至8h，然后使用水进行淬火处理以对挤压材进行降温；

将固溶处理后的挤压材进行1.0%~3.0%的预拉伸，然后进行时效处理。进行时效处理的工艺条件为将挤压材加热到110℃至120℃之间的温度范围内并保温20h至~30h，然后在空气中进行退火冷却。

在本发明的一些实施方式中，进行多级均匀化处理的铝合金是包含元素锌（Zn）、镁（Mg）、锆（Zr）、钪（Sc）和铝（Al）的铝合金。在该铝合金中锌（Zn）和钪（Sc）的存在使得在铝合金中能够形成弥散的Al

在本发明的优选方式中，所用的铝合金按重量计可以包含9.5%至12.0%的锌（Zn）、2.5%至3.5%的镁（Mg）、1.0%至2.5%的铜（Cu）、0.08%至0.15%的锆（Zr）、0%至0.3%的钪（Sc）和余量的铝（Al）。在进一步优选的实施方式中，铝合金还可以包含0%至0.1%的硅（Si）、和/或0%至0.1%的铁（Fe）。在包含上述重量百分比的元素的本发明的铝合金中，在进行本发明的多级均匀化处理后，铝合金中非平衡共晶相的含量在0.9面积%至1.1面积%的范围内。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 10.5%，Mg 2.8%、Cu 2.0%，Zr 0.10%、Sc 0.10%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以30℃/h的速度升温至280℃，保温15h；第二步将合金从280℃以20℃/h的速度升到380℃后保温10h；第三步将合金从380℃以30℃/h的速率升温到470℃，保温30h；第四步将合金从470℃以10℃/h的速率升温到476℃并保温30h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为410℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在110℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

实施例2：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 11.2%，Mg 3.0%、Cu1.5%，Zr 0.12%、Sc 0.14%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）多级均匀化工艺：对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以50℃/h的速度升温至300℃，保温10h；第二步将合金从300℃以40℃/h的速度升到400℃后保温5h；第三步从400℃以20℃/h的速率升温到473℃，保温20h；第四步将合金从473℃以8℃/h的速率升温到477℃并保温40h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为420℃，挤压成φ30mm的棒材，挤压比为28。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为1.5%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在120℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

实施例3：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 10.8%，Mg 3.2%、Cu1.8%，Zr0.11%、Sc 0.16%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以80℃/h的速度升温至330℃，保温5h；第二步将合金从330℃以50℃/h的速度升到420℃后保温2h；第三步将合金从420℃以10℃/h的速率升温到475℃，保温40h；第四步将合金从475℃以5℃/h的速率升温到480℃并保温10h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为400℃，挤压成φ50mm的棒材，挤压比为10.2。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.5%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在115℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

实施例4：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 9.80%，Mg 2.75%、Cu1.60%，Zr0.10%、Sc 0.12%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以60℃/h的速度升温至290℃，保温12h；第二步将合金从290℃以30℃/h的速度升到390℃后保温8h；第三步将合金从390℃以15℃/h的速率升温到474℃，保温24h；第四步将合金从474℃以5℃/h的速率升温到478℃并保温24h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为400℃，挤压成φ50mm的棒材，挤压比为10.2。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.5%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在115℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

实施例5：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 11.00%，Mg 2.90%、Cu 1.30%，Zr 0.10%、Sc 0.10%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以70℃/h的速度升温至310℃，保温8h；第二步将合金从310℃以40℃/h的速度升到410℃后保温6h；第三步将合金从410℃以20℃/h的速率升温到472℃，保温30h；第四步将合金从472℃以5℃/h的速率升温到477℃并保温20h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为400℃，挤压成φ50mm的棒材，挤压比为10.2。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.5%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在115℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

对比例1：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 9.7%，Mg 2.65%、Cu 2.1%，Zr 0.09%、Sc 0.11%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以80℃/h的速度升温400℃后保温10h；第二步将合金从400℃以30℃/h的速率升温到470℃，保温30h；第三步将合金以10℃/h的速率升温到476℃保温12h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却；

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为400℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在473℃的温度下进行固溶处理，固溶时间8h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在110℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

对比例2：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 10.5%，Mg 2.80%、Cu 1.8%，Zr 0.12%、Sc 0.15%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以60℃/h的速度升温300℃后保温10h；第二步将合金从300℃以50℃/h的速率升温到473℃，保温24h；第三步将合金从473℃升温到477℃保温24h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为420℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在473℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在120℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

对比例3：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 11.5%，Mg 3.3%、Cu 1.5%，Zr 0.11%、Sc 0.10%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以60℃/h的速度升温290℃后保温10h；第二步将合金从290℃以20℃/h的速率升温到410℃保温4h；第三步从410℃以30℃/h的速率升温到470℃，保温30h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为420℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在120℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

对比例4：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 11.2%，Mg 3.1%、Cu 1.5%，Zr 0.11%、Sc 0.10%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以40℃/h的速度升温310℃后保温6h；第二步将合金从310℃以20℃/h的速率升温到380℃保温8h；第三步将合金从380℃以30℃/h的速率升温到465℃，保温20h；第四步将合金从465℃升到473℃保温8h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为420℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在120℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

对比例5：

合金的制备工艺步骤如下：

（1）合金配比为：Zn 10.5%，Mg 2.9%、Cu 1.5%，Zr 0.11%、Sc 0.10%和余量的Al。按上述重量百分比配料，采用99.99%的高纯Al锭、纯Zn锭、纯Mg锭、Al-Cu中间合金、Al-Sc中间合金和Al-10Zr中间合金。

（2）先将熔炉加热到860±10℃，然后将纯Al放到中频坩埚炉里面熔化后，炉温790±10℃，之后依次加入Al-10Zr中间合金、Al-2Sc中间合金、Al-50Cu中间合金和纯Zn。

（3）待全部金属熔化后将其搅拌均匀，加入纯氩除气并精炼；待温度降到760±10℃，加入用铝箔纸包好的纯Mg锭，静置20分钟，再次加入纯氩除气并轻轻搅拌精炼。

（4）静置15分钟后导入除气炉用纯氩除气10分钟。

（5）充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在710±10℃的范围内，浇铸速度为70mm/分钟，浇铸出直径φ178mm圆锭。

（6）对铸锭进行均匀化处理，铸锭采用多级均匀化工艺，第一步将合金铸锭从室温以60℃/h的速度升温280℃后保温10h；第二步将合金从280℃以20℃/h的速率升温到400℃保温5h；第三步从410℃以30℃/h的速率升温到482℃，保温20h，随后移出加热炉并在空气中进行冷却。

（7）将均匀化后的铸锭扒皮后，进行车皮处理以加工成φ160mm的圆锭。然后进行热挤压，挤压加热温度为420℃，挤压成φ40mm的棒材，挤压比为16。

（8）挤压后的铝合金在475℃的温度下进行固溶处理，固溶时间4h，然后使用水进行淬火处理。

（9）对固溶处理并淬火处理后的铝合金进行预拉伸处理，其中使用电子万能试验机对新型合金样品进行预拉伸，预拉伸量为2.0%；并且对预拉伸后的铝合金进行峰值时效处理，在120℃的温度下保温24h。随后在空气中进行冷却。

性能测试

残留T相的比例测定

分别对上述实施例1-5和对比例1-5制备的铝合金进行取样，利用扫描电镜进行第二相（残留T相）分布观察，每个样品在200倍下拍照10张，然后利用Image-ProPlus图像分析软件，对组织中的残留第二相的面积进行统计，获得残留T相的面积比例。实验结果参见以下表1。

力学强度测试

使用岛津100KN电子万能试验机上述实施例1-5和对比例1-5制备的铝合金进行拉伸性能测试，分别测得抗拉强度、屈服强度和延伸率，测试标准采用国标GB/T 228.1-2021。实验结果参见以下表1。

扫描电镜

对上述实施例1制备的铝合金在铸锭后和均匀化后形成样品，分别对两种样品进行机械磨抛，利用JEOL的扫描电镜JSM-IT300进行观察第二相形貌观察。结果参见图2和图3。

对上述对比例3和5制备的铝合金在均匀化后形成样品，分别对两种样品进行机械磨抛，利用JEOL的扫描电镜JSM-IT300进行观察第二相形貌观察。结果参见图4和图5。

透射电镜

对上述实施例1和对比例1制备的铝合金在均匀化后形成样品，分别将两个样品制成透射薄膜样品利用JEOL的场发射透射电镜JEM-F200进行纳米级析出相的表征。结果参见图6和图7。

实验结果

表1 实施例1-5和比较例1-5的铝合金的测试结果

通过以上表1可以看出，本发明的实施例1-5制备的铝合金均具有0.9面积%至1.1面积%的范围内的非平衡共晶相的含量，而比较例则表现出在本发明范围外的含量。此外，本发明的实施例1-5还表现出优异的力学性能，其中拉伸强度可以达到834MPa，屈服强度可以达到795MPa并且可以实现10.0%的延伸率。虽然个别对比例可以表现出单个性能的增长，但是不能同时实现拉伸强度、屈服强度和延伸率的改善。

参见附图图4和5，对比例3中采用的均匀化温度较低（不在本发明的范围内），从而导致了T相回溶不充分，并且进而使得合金强度略低较低（仅820MPa的拉伸强度），以及较低的延伸率（仅5.5%）。对比例5中均匀化温度过高，使得合金的组织中大量出现重熔共晶，并且发生过烧显像，导致组织中共晶相回溶充分，但合金的延伸率下降（仅为5.0%）。

参见附图图6和7，采用本发明的多级均匀化处理方法处理的铝合金其中的Al

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。