具有近P织构、高强度高屈强比Al-Zn铸造合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及高性能铸造铝合金材料及其加工技术领域，尤其涉及一种具有近P织构、高强度高屈强比Al-Zn铸造合金及其制备方法。

背景技术

使用铝合金实现汽车轻量化中，如何保持材料强度和提高材料利用率是汽车工业变革的主要难题。为达到以上目的对材料的屈强比有较高的要求，屈强比高的材料不仅可以有效提高材料的利用率，也可以使材料具有较大的抗变形能力，使汽车在服役的过程中不容易发生变形、保持其原始形状。现今，开发出具有高强度高屈强比的铝合金材料是深度提高汽车服役性能的一个巨大技术挑战。

目前已有一些针对以上技术问题的相关技术发明。但是采用的大都为Al-Mg或Al-Mg-Si系铸造合金，但是该系合金的强度及屈强比不足，难以满足更苛刻服役环境下的汽车材料、特别是汽车零部件的需求。如果追求汽车材料/零部件的主要关键指标为高强度、高屈强比，Al-Zn系铸造合金是一个较好的选择。现如今已有一些车用的Al-Zn系铸造合金。

中国专利CN201410768910.4中，所述Al-Zn铝合金熔体包括：1.4～2wt％的Cu、0.2～0.6wt％的Mn、1.8～2.8wt％的Mg、0.1～0.25wt％的Cr、5.0～6.5wt％的Zn和余量的Al；所述铝合金熔体在铸造过程中优化合金组分，提高了铝合金铸锭的探伤合格率(高于90％)。中国专利CN201310724624.3中，发明了一种Al-Zn-Mg-Zr铝合金铸锭及其铸造工艺，首先调整了的铝合金熔体中Ti的含量,随后加入Al-5Ti-1B块并控制铝合金熔体的温度，然后再次加入Al-5Ti-1B丝，最后将熔体进行铸造并控制铸造速度，从而得到晶粒度为1～2级铝合金铸锭。

中国专利CN201010034149.3中，发明了一种可作为超高强铸造铝合金使用的Al-Zn-Mg-Cu-Sc-Zr-RE合金及其制备方法，该合金通过采取较高的Zn、Mg含量，Sc与Zr复合微合金化并辅加微量稀土元素Er和/或Yb，进而实现增加共晶相比例、细化晶粒组织、抑制枝晶生长和改变合金凝固方式的目的、从而降低合金热裂倾向和显著改善合金的铸造性能。中国专利CN89107816.9中，开发了一种Al-Zn-Mg系合金铸造一模锻组合成型工艺。其首先将配制好的液体金属浇入铸型内，然后将清理好的铸件放入经预热的锻模内给予一定压力，使原来铸件受压变形并充满整个锻模。铸件经压力加工后，气孔、缩孔被压扁或熔接，提高了铸件密度并细化了晶粒。

以上专利大都是通过成分的改变，加入复杂稀有元素，采用复杂铸造和热处理方式来提高合金探伤合格率，抑或是控制晶粒度来提高铝合金的强度，目前现有的专利方法技术复杂、难以实现高屈强比Al-Zn铸造合金大规模生产，且没有通过有效利用织构控制来深度提高合金的屈强比。基于此，提出本申请。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种Al-Zn铸造合金及其制备方法，以此来提高铝合金材料的强度及屈强比。

本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种Al-Zn铸造合金，包括如下质量百分比的组分：Zn 4.3-5.2％、Mg1.2-1.8％、Cu 0.50-0.85％、Ti 0.15-0.25％、Zr 0.10-0.25％、V 0.10-0.25％、Si≤0.2％、Fe≤0.2％、Mn≤0.2％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

本发明还提供该Al-Zn系铸造合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

S2、熔炼：炉料添加总原料质量4.5-7％的精炼剂和0.15-0.29％覆盖剂进行熔炼；

S3、浇注：熔炼后静置5-10min，除气，扒渣，浇注得到合金铸件；

S4、耦合热处理：对合金铸件先进行均匀化处理，再进行固溶及水淬处理；

S5、时效处理。

进一步地，步骤S1中，所述炉料采用纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金。

进一步地，所述精炼剂为六氯乙烷，所述覆盖剂包括以下质量百分比组分：13％氟化钙、18％氯化钾和69％氯化钠。

进一步地，步骤S2中，熔炼前对坩埚进行200-300℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具进行清理。

进一步地，步骤S2中，熔炼工艺参数为：熔化温度为710～730℃，精炼温度690～710℃，精炼处理3～5min。

进一步地，步骤S3中，浇注前对模具进行250℃预热处理，浇注温度690～710℃。

进一步地，步骤S4具体为：先进行456-479℃/24-50h的均匀化处理，之后进行470-493℃/0.5-2.8h固溶处理，最后进行水淬处理，水温范围控制在20-60℃。

进一步地，步骤S5中，时效温度为120±5℃，保温12-25小时，最后进行空冷。

本发明的原理为：

首先本发明所采用的熔炼方法能有效控制铝液中氢和氧元素含量，并抑制气泡产生，有效提高了铝合金的铸造质量；其次发明通过以上成分设计，在铸造冷却过程中会形成η(MgZn

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的Al-Zn系铸造合金时效态中，近P织构在总织构占比34.8～62.4％，晶粒的平均尺寸在37.9～67.5μm；制备的Al-Zn系铸造合金时效态材料抗拉强度在408.3～429.7MPa，屈服强度在386.5～394.2MPa，屈强比在0.927-0.954之间，延伸率在2.07～2.63％之间，具有良好的汽车工业应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例1最后时效态板材提供的(220)(200)及(111)极图；

图2为本发明实施例1最后时效态板材提供的取向分布函数图(ODF)；

图3为本发明对比例1最后时效态板材提供的取向分布函数图(ODF)。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种Al-Zn-Mg-Cu合金，包括如下质量百分比的组分：Zn 4.3-5.2％、Mg 1.2-1.8％、Cu 0.50-0.85％、Ti 0.15-0.25％、Zr 0.10-0.25％、V0.10-0.25％、Si≤0.2％、Fe≤0.2％、Mn≤0.2％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

本发明实施例还提供该Al-Zn系铸造合金的制备方法，包括以下步骤：

S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

S2、熔炼：炉料添加总原料质量4.5-7％的精炼剂和0.15-0.29％覆盖剂进行熔炼；

S3、浇注：熔炼后静置5-10min，除气，扒渣，浇注得到合金铸件；

S4、耦合热处理：对合金铸件先进行均匀化处理，再进行固溶及水淬处理；

S5、时效处理。

在具体实施例中：步骤S1中，所述炉料采用纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金和Al-V中间合金。

在具体实施例中：所述精炼剂为六氯乙烷，所述覆盖剂包括以下质量百分比组分：13％氟化钙、18％氯化钾和69％氯化钠。

在具体实施例中：步骤S2中，熔炼前对坩埚进行200-300℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具进行清理。

在具体实施例中：步骤S2中，熔炼工艺参数为：熔化温度为710～730℃，精炼温度690～710℃，精炼处理3～5min。

在具体实施例中：步骤S3中，浇注前对模具进行250℃预热处理，浇注温度690～710℃。

在具体实施例中：步骤S4具体为：先进行456-479℃/24-50h的均匀化处理，之后进行470-493℃/0.5-2.8h固溶处理，最后进行水淬处理，水温范围控制在20-60℃。

在具体实施例中：步骤S5中，时效温度为120±5℃，保温12-25小时，最后进行空冷。

下面通过具体实施例对本发明进行说明：

下述实施例和对比例中，精炼剂采用六氯乙烷，覆盖剂采用13wt％氟化钙、18wt％氯化钾和69wt％氯化钠。

实施例1

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.5％、Mg 1.7％、Cu 0.60％、Ti 0.25％、Zr 0.12％、V 0.15％、Si 0.13％、Fe 0.2％、Mn0.15％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行250℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加6％精炼剂和0.21％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为720℃，精炼温度705℃，精炼处理时间为3.5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置7min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度700℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行456℃/30h的均匀化处理，继而再进行479℃/1.2h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温20小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为51.7％，晶粒的平均尺寸在60.4μm；抗拉强度在408.3MPa，屈服强度在388.9MPa，屈强比为0.952，延伸率为2.1％。

实施例2

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn5.1％、Mg 1.8％、Cu 0.50％、Ti 0.15％、Zr 0.12％、V 0.1％、Si 0.05％、Fe 0.19％、Mn0.12％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行290℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加5.5％精炼剂和0.16％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为715℃，精炼温度698℃，精炼处理时间为4分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置9min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度708℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行468℃/42h的均匀化处理，继而再进行483℃/0.5h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温15小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为54.3％，晶粒的平均尺寸为52.6μm；抗拉强度为409.1MPa，屈服强度在389.4MPa，屈强比为0.952，延伸率为2.07。

实施例3

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn5.2％、Mg 1.2％、Cu 0.70％、Ti 0.17％、Zr 0.22％、V 0.19％、Si 0.02％、Fe 0.1％、Mn0.03％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行210℃预热,然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加6.5％精炼剂和0.29％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为719℃，精炼温度695℃，精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置9.5min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度697.5℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行479℃/29h的均匀化处理，继而再进行490℃/2.5h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温12小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为61.2％，晶粒的平均尺寸为37.9μm；抗拉强度为413.2MPa，屈服强度为394.2MPa，屈强比为0.954，延伸率为2.04％。

实施例4

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.3％、Mg 1.2％、Cu 0.85％、Ti 0.15％、Zr 0.25％、V 0.25％、Si 0.2％、Fe 0.09％、Mn0.2％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行200℃预热,然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加7％精炼剂和0.18％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为730℃，精炼温度690℃，精炼处理时间为3分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置5min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度710℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行479℃/24h的均匀化处理，继而再进行470℃/2.8h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温12小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为46.0％，晶粒的平均尺寸为39.2μm；抗拉强度为412MPa，屈服强度为386.9MPa，屈强比为0.939，延伸率为2.18％。

实施例5

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.6％、Mg 1.75％、Cu 0.65％、Ti 0.15％、Zr 0.15％、V 0.19％、Si 0.03％、Fe 0.06％、Mn0.17％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行300℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加6.8％精炼剂和0.17％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为730℃，精炼温度698℃,精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置9min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度702℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行459℃/28h的均匀化处理，继而再进行486℃/1.9h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温20小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为39.5％，晶粒的平均为50.3μm；抗拉强度为421.1MPa，屈服强度为391.3MPa，屈强比为0.929，延伸率为2.36％。

实施例6

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.5％、Mg 1.7％、Cu 0.79％、Ti 0.21％、Zr 0.10％、V 0.25％、Si 0.17％、Fe 0.13％、Mn0.19％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行300℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加4.5％精炼剂和0.29％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为710℃，精炼温度690℃，精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置10min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度710℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行479℃/29h的均匀化处理，继而再进行470℃/2.8h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温25小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为34.8％，晶粒的平均尺寸为67.5μm；抗拉强度为418.3MPa，屈服强度为387.6MPa，屈强比为0.927，延伸率为2.54％。

实施例7

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.9％、Mg 1.3％、Cu 0.80％、Ti 0.21％、Zr 0.19％、V 0.15％、Si 0.19％、Fe 0.2％、Mn0.12％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行289℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加4.9％精炼剂和0.25％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为716℃，精炼温度699℃，精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置8min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度697℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行469℃/28h的均匀化处理，继而再进行482℃/2.5h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温25小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为39.2％，晶粒的平均尺寸为42.9μm；抗拉强度为429.7MPa，屈服强度为400.1MPa，屈强比为0.931，延伸率为2.5％。

实施例8

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn5.2％、Mg 1.2％、Cu 0.81％、Ti 0.21％、Zr 0.17％、V 0.13％、Si 0.2％、Fe 0.05％、Mn0.07％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行200℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加4.7％精炼剂和0.15％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为715℃，精炼温度692℃，精炼处理时间为3分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置5min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度690℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行459℃/30h的均匀化处理，继而再进行493℃/0.5h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温19小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为62.4％，晶粒的平均尺寸为61.3μm；抗拉强度为412.6MPa，屈服强度为388.7MPa，屈强比为0.942，延伸率为2.43％。

实施例9

本实施例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.9％、Mg 1.8％、Cu 0.50％、Ti 0.22％、Zr 0.16％、V 0.25％、Si 0.03％、Fe 0.17％、Mn0.09％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行290℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加6.8％精炼剂和0.21％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为713℃，精炼温度705℃，精炼处理时间为4.5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置7.6min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度698℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行465℃/45h的均匀化处理，继而再进行486℃/2.1h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃,保温25小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为53.7％，晶粒的平均尺寸为58.0μm；抗拉强度为410.9MPa，屈服强度为390.3MPa，屈强比为0.95，延伸率为2.09％。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

对比例1

本对比例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn3.3％、Mg 1.1％、Cu 0.30％、Ti 0.1％、Zr 0.09％、V 0.10％、Si 0.17％、Fe 0.12％、Mn0.16％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行250℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加4.6％精炼剂和0.18％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为720℃，精炼温度695℃，精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置9min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度698℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行472℃/30h的均匀化处理，继而再进行482℃/1.9h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温22小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为3.9％，晶粒的平均尺寸为97.5μm；抗拉强度为364.1MPa，屈服强度为311.7MPa，屈强比为0.856，延伸率为1.66％。

对比例2

本对比例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.5％、Mg 1.7％、Cu 0.60％、Ti 0.24％、Zr 0.12％、V 0.15％、Si 0.14％、Fe 0.1％、Mn0.17％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行310℃预热，然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼,将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加4.3％精炼剂和0.31％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为700℃，精炼温度685℃，精炼处理时间为2分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置3min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度685℃；

步骤S4、耦合热处理：对合金铸件先进行447℃/20h的均匀化处理，继而再进行495℃/1.8h固溶工艺处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；

步骤S5、时效处理：温度为120±5℃，保温26小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为5.6％，晶粒的平均尺寸为135.7μm；抗拉强度为407.6MPa，屈服强度为329.5MPa，屈强比为0.808，延伸率为1.78％。

对比例3

本对比例制备一种Al-Zn系铸造合金，合金的各组分质量百分比目标为：Zn4.5％、Mg 1.7％、Cu 0.50％、Ti 0.25％、Zr 0.10％、V 0.10％、Si 0.13％、Fe 0.2％、Mn0.15％，余量为Al；各组分的质量百分比之和为100％。

该合金的制备过程具体如下：

步骤S1、炉料配比：按合金目标成分进行炉料配比；

步骤S2、熔炼：对坩埚进行205℃预热,然后涂刷防护涂料对熔炼工具清理；接着进行熔化和精炼，将纯金属铝、纯金属镁、纯金属锌、Al-Cu中间合金、Al-Ti-B中间合金、Al-Zr中间合金、Al-V中间合金在添加0.17％精炼剂和0.26％覆盖剂的作用下进行熔炼，熔化温度为715℃，精炼温度700℃，精炼处理时间为5分钟；

步骤S3、浇注：熔炼后静置10min，除气，扒渣，浇注前对摸具进行250℃预热处理，然后浇注铸件和试样，浇注温度710℃；

步骤S4、热处理：对合金铸件直接进行485℃/30h的保温处理，继而采取水淬处理，水温范围控制在20-60℃；然后再进行时效处理，温度为120±5℃，保温24小时，最后进行空冷。

得到铸造合金时效态材料中近P织构占比为1.2％，晶粒的平均尺寸为109.4μm；抗拉强度为419.5MPa，屈服强度为286.1MPa，屈强比为0.682，延伸率为1.81％。

测试分析说明：

实施例和对比例中的(220)(200)及(111)极图测试采用Bruker D8 X射线衍射仪，靶材采用铜靶

以实施例1和对比例1为例，从图1中可以看出该时效态板材存在较强的取向集中效应，通过对(220)(200)及(111)进行ODF图合成，可以看到实施例1中的近P织构强度较高(如图2所示)，其近P织构占比达到51.7％。图3显示了对比例1最后时效态板材的织构分布，可以看出总体织构分布弱，近P织构占比仅为3.9％。

表1为本发明对比例1-9和对比例1-3最后时效态板材的近P织构占比、平均晶粒尺寸、抗拉强度、屈服强度、屈强比及延伸率数据。

表1

从表1中可以看出，实施例1-9中的近P织构占比在34.8～62.4％，远高于对比例，实施例的晶粒平均尺寸都小于对比例。这是因为：对比例1中不采用本发明的配比，不能形成较理想的η(MgZn2)、T(Al2Mg2Zn3)和S(Al2MgCu)三种相，无法产生特定的耦合粒子激发形核效应，因此近P织构形成困难，屈服强度、屈强比达不到本发明实施例的效果；对比例2中由于精炼剂和覆盖剂的添加含量在本发明范围之外，且浇筑温度偏低，这将导致所获铸锭的纯度不够，由此形成的铝杂质会对η(MgZn2)、T(Al2Mg2Zn3)和S(Al2MgCu)三种相定向诱导近P织构形成产生较大影响，且后续耦合热处理温度在发明专利之外，由此近P织构形成困难，合金屈强比不理想；对比例3因为没有采用耦合热处理方式，不能有效发挥耦合粒子激发形核效应的作用，因此也难以达到本发明实施例的效果。需要注意的是，实施例的抗拉强度和某些对比例(如对比例2和3)相比不占优势，但是实施例的屈服强度和屈强比都明显要高于对比例。这说明在本发明专利保护范围内能获得高强度、高屈强比合金。