專利名稱：：一種抗再結(jié)晶耐蝕鋁合金的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及金屬合金領域，特別屬于Al-Mg-(Zn-Cu)合金領域。
背景技術：
：通過多元微合金化形成微細彌散相，有效地抑制再結(jié)晶和晶粒長大、保持變形回復組織，是同時提高鋁合金強度和抗腐蝕性能的途徑之一。早期，通過加入微量Cr、Mn形成非共格鋁化物彌散相。后改為加入Zr，形成亞穩(wěn)Lh型Al3Zr彌散相，這樣提高了抑制再結(jié)晶的抗力，改善了應力腐蝕抗力，但亞穩(wěn)Ll2型Al3Zr在高溫長時均勻化和固溶處理中會轉(zhuǎn)變?yōu)榉枪哺竦姆€(wěn)定D023型AbZr彌散相，因此，抑制再結(jié)晶的作用會隨之降低。加入微合金化元素Sc是目前抑制再結(jié)晶效果最好的辦法，它可以形成與基體共格的微細Al3Sc彌散相粒子，在提高強度的同時能改善合金的韌性和抗應力腐蝕性能；也可以用Zr代替部分Sc,形成多元鋁化物，效果更為顯著。但由于Sc的價格昂貴，目前市面價格約為4萬元人民幣/千克，因此，用Sc來抑制再結(jié)晶實際上難以用于鋁合金的工業(yè)化生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是在Al-Mg-(Zn-Cu)鋁合金中復合添加價格便宜的微合金化元素，以形成新型高效的多元鋁化物彌散相，有效抑制合金的再結(jié)晶，提高合金的強度、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能。本發(fā)明的詳細技術方案為一種抗再結(jié)晶耐蝕鋁合金，包含主合金元素Al-Zn-Mg或Al-Zn-Mg-Cu或Al-Mg或Al-Cu-Mg,還包含占合金質(zhì)量百分比為0.1~1.2%的Zr-Cr-La，其中Zn、Mg、Cu占合金的質(zhì)量百分比為Zn:09.2。/o;Mg:0.2~5.6%;Cu:0~6.8°/0。其中，Zr、Cr和La占合金質(zhì)量百分比最好分別為Zr:0.05~0.2%、Cr:0.05~0.3%、La:0.05~0.4%。在上述鋁合金中，還可微量添加Mn、Ti，加入Mn、Ti的質(zhì)量百分比為Mn:0~0.5%;Ti:0~0.10/0。本發(fā)明在Al-Mg-(Zn-Cu)合金中添加Zr的同時，復合添加Cr和稀土元素La，形成了多元彌散相，有效抑制了Al-Mg-(Zn-Cu)合金的再結(jié)晶，保持形變回復組織，提高了合金的強度、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能。而且Zr、Cr等微合金和稀土金屬La價格相對便宜，適于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的抗再結(jié)晶耐腐蝕鋁合金可應用到各個領域。圖1:對比例1的A-l合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖2:對比例2的A-2合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖3:對比例3的A-3合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖4:對比例4的A-4合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖5:對比例5的A-5合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖6:對比例6的A-6合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖7:對比例7的A-7合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖8:對比例8的A-8合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖9:實施例1的B-l合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖10:實施例2的B-2合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖11:實施例3的B-3合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖12:實施例4的B-4合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖13:實施例5的B-5合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖14:實施例6的B-6合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖15:實施例7的B-7合金固溶態(tài)金相顯微組織圖；圖16:實施例1的B-l合金時效態(tài)透射電鏡組織圖17:T6時效態(tài)下3.5%NaCl水溶液中對比例1、實施例1的合金裂紋擴展速率v-應力強度因子曲線圖18:T6時效態(tài)下3.5%NaCl水溶液中對比例2、實施例2的合金裂紋擴展速率v-應力強度因子曲線圖19:T6時效態(tài)下3.5%NaCl水溶液中對比例3、實施例3的合金裂紋擴展速率v-應力強度因子曲線圖20:T6時效態(tài)下3.5%NaCl水溶液中對比例4、實施例3的合金裂紋擴展速率v-應力強度因子曲線圖21:T6時效態(tài)下3.5%NaCl水溶液中對比例5、實施例4的合金裂紋擴展速率v-應力強度因子曲線圖。具體實施例方式對比例l:鑄錠冶金法制備表l中的A-1合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入A1-Cu、Al-Zr中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氛乙烷(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。對比例2:制備表l中的A-2合金。制備方法如對比例l所述。對比例3:制備表1中的A-3合金。制備方法如對比例1所述。對比例4:制備表l中的A-4合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入A1-Cu、Al-Zr、Al-Sc中間合金，降至76(TC，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%),熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。對比例5:制備表l中的A-5合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入A1-Zr中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。對比例6:制備表l中的A-6合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為780。C，高純鋁熔化后，加入A1-Cu中間合金，降至760'C，加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。對比例7:制備表l中的A-7合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為76(TC，高純鋁熔化后，加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙烷(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。對比例8:制備表l中的A-8合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入A1-Cu、Al-Zr、Al-Cr、Al-Mn、Al-Ti中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9。％)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例1:制備表中B-l合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為780°C，高純鋁熔化后，加入Al-Cu、Al國Cr、Al國Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例2:制備表中B-2合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入Al-Cu、Al-Cr、Al陽Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%),熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例3:制備表中B-3合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入Al-Cu、Al畫Cr、Al-Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%),熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例4:制備表中B-4合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為780°C，高純鋁熔化后，加入Al-Cr、Al誦Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙烷(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例5:制備表中B-5合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為7S0'C，高純鋁熔化后，加入Al-Cu、Al-Cr、Al-Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例6:制備表中B-6合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入Al-Cr、Al-Zr、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙烷(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。實施例7:制備表中B-7合金。將高純鋁(純度為99.99%)加入到石墨粘土坩堝，在電阻坩堝爐中熔煉，熔煉溫度為78(TC，高純鋁熔化后，加入Al-Cu、Al-Zr、Al-Cr、Al扁Mn、Al-Ti、Al-La中間合金，降至760。C，加入工業(yè)純Zn(純度為99.9%)，熔化并充分攪拌均勻后加入工業(yè)純Mg(純度為99.9%)，除去表面渣后，加入0.2%0.4%的六氯乙垸(C2C16)精煉劑排渣除氣，靜置1015分鐘，澆入鐵模中，冷卻后脫模。A-l合金、A-2合金、A-3合金、A-4合金、B-l合金、B-2合金、B-3合金鑄錠經(jīng)465'C/24h均勻化退火后，再在41(TC430'C進行熱擠壓，擠壓比為12.2，之后進行固溶處理，固溶制度如下45(TC保溫1小時，升溫至470'C保溫1小時，繼續(xù)升溫至480"C保溫2小時，冷水淬火，T6時效(13(TC保溫24小時)。A-5合金、B-4合金、A-8合金、B-7合金鑄錠經(jīng)465°C/24h均勻化退火后，再在41(TC-430'C進行熱擠壓，擠壓比為12.2，之后進行固溶處理，固溶溫度為475。C，冷水淬火，T6時效(120。C保溫24小時)。A-6合金、B-5合金鑄錠經(jīng)50(TC/20h均勻化退火后，再在410。C43(TC進行熱擠壓，擠壓比為12.2，之后進行固溶處理，固溶制度如下49(TC保溫2小時，升溫至506r保溫20分鐘，冷水淬火，T6時效(16(TC保溫18小時)。A-7合金、B-6合金鑄錠經(jīng)47(TC/13h均勻化退火后，再在410°C~430°C進行熱擠壓，擠壓比為12.2，之后進行固溶處理，固溶制度如下450'C保溫l小時，升溫至470'C保溫1小時，繼續(xù)升溫至480。C保溫1小時。取合金固溶態(tài)試樣，電解拋光及陽極覆膜后在MeF3A金相顯微鏡下用偏振光觀察微觀組織。圖1~8分別為A-lA-8合金的固溶態(tài)顯微組織圖；圖9~圖15分別為B-lB-7合金的固溶態(tài)顯微組織圖。用JEOL-100透射電子顯微鏡觀察B-l合金及時效后析出相的分布狀態(tài)，圖16為B-l合金的時效態(tài)透射電鏡組織。對比例的A-lA-8(對應參見附圖18)合金經(jīng)擠壓、固溶處理后已經(jīng)發(fā)生完全或部分再結(jié)晶。而復合添加Zr-La-Cr的B-l~B-7合金(對應參見附圖9~15)的固溶態(tài)顯微組織為纖維狀的加工態(tài)組織，未發(fā)生再結(jié)晶。在Al-Zn-Mg-Cu或Al-Zn-Mg合金中，單獨添加微量Zr的A-l、A-2、A-3、A-5合金已經(jīng)發(fā)生明顯的再結(jié)晶(對應參見附圖1~3、5)，而復合添加Zr-Cr-La的B-l、B-2、B-3、B-4仍基本保持纖維狀的加工態(tài)組織(對應參見附圖9~12)，與己經(jīng)發(fā)生部分再結(jié)晶的A-8合金比(參見附圖8)，復合添加Zr-Cr-La的B-7合金仍基本保持纖維狀的加工態(tài)組織(參見附圖15)。因此說，Al-Zn-Mg-Cu或Al-Zn-Mg合金中復合添加Zr-Cr-La較好地抑制了再結(jié)晶。在A1-Cu-Mg和Al-Mg合金中，未添加Zr-Cr-La的A-6、A-7合金發(fā)生明顯的(完全)再結(jié)晶并為細小等軸晶粒(對應參見附圖6、7)，而復合添加Zr-Cr-La的B-5、B-6合金仍基本保持纖維狀的加工態(tài)組織(對應參見附圖13、14)，因此說，Al-Cu-Mg或Al-Mg合金中復合添加Zr-Cr-La較好地抑制了再結(jié)晶。表2是T6狀態(tài)下，微合金化Al-Zn-Mg-Cu或Al-Zn-Mg合金的硬度、力學性能和應力強度因子數(shù)據(jù)表。從表2中可以看出，添加Zr-Cr-La的B-l合金時效態(tài)的硬度、力學性能和應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例1中的A-l合金；添加Zr-Cr-La的B-2合金時效態(tài)的硬度、力學性能和應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例2中的A-2合金；添加Zr-Cr-La的B-3合金時效態(tài)的硬度、力學性能和應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例3添加Zr的A-3合金和對比例4添加Zr-Sc的A-4合金；添加Zr-Cr-La的B-4合金時效態(tài)的硬度、力學性能和應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例5中的A-5合金。添加Zr-Cr-La的B-7合金時效態(tài)的硬度、力學性能和應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例8中的A-8合金。添加Zr-Cr-La的B-l合金應力腐蝕性能優(yōu)于對比例1僅含Zr的A-l合金(參見附圖17);添加Zr-Cr-La的B-2合金應力腐蝕性能優(yōu)于對比例2僅含Zr一的A-2合金(參見附圖18);添加Zr-Cr-La的B-3合金應力腐蝕性能優(yōu)于對比例3僅含Zr的A-3合金(參見附圖19);添加Zr-Cr-La的B-3合金應力腐蝕性能均優(yōu)于對比例4含Zr-Sc的A-4合金(參見附圖20);添加Zr-Cr-La的B-4合金應力腐蝕性能優(yōu)于對比例5含Zr的A-5合金(參見附圖21)。以上說明，添加Zr-Cr-La不但提高了Al-Zn-Mg-(Cu)合金的強度、塑性和抗斷裂韌性，同時還提高了合金的抗應力腐蝕性能。表l各應用例中的合金成分(質(zhì)量百分數(shù)，％)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>A-299.0737.1734.47.320.79.5A-395.5698.9678.89.320.28.7A-495.8---18.48.8A隱577.2445.8433.39.6-8.2A-882.5514.8473.07.0-11.0B陽l97.8---30.517.3B-299.5---29.217.7B-397.8---28.316.4B-480.1----14.3_83.1519.8480.87.3■12.8KIC測試時裂紋擴展方向為擠壓方向權利要求1.一種抗再結(jié)晶耐蝕鋁合金，包含主合金元素Al-Zn-Mg-Cu或Al-Zn-Mg或Al-Mg或Al-Mg-Cu，其特征在于還包含占合金質(zhì)量百分比為0.1～1.2％的Zr-Cr-La，所述Zn、Mg、Cu元素占合金的質(zhì)量百分比分別為Zn0～9.2％；Mg0.2～5.6％；Cu0～6.8％。2.如權利要求1所述的鋁合金，其特征在于所述Zr、Cr和La占合金的質(zhì)量百分比分別為Zr:0.05-0.2。/。；Cr:0.05~0.3%;La:0.050.4%。3.如權利要求1或2所述的鋁合金，其特征在于所述鋁合金還包含Mn、Ti，所述Mn、Ti占合金的質(zhì)量百分比為Mn:0~0.5°/。；Ti:00.1%。全文摘要本發(fā)明公開了一種抗再結(jié)晶耐蝕鋁合金，該合金包含主合金元素Al-Mg-(Zn-Cu)，還包含占合金質(zhì)量百分比0.1～1.2％的微合金元素Zr-Cr-La。通過在Al-Mg-(Zn-Cu)合金中，復合添加Zr、Cr和La，形成多元鋁化物彌散相，有效抑制Al-Mg-(Zn-Cu)合金的再結(jié)晶，保持形變回復組織，提高了合金的強度、斷裂韌性和抗應力腐蝕性能；且Zr、Cr和La價格相對便宜，更適于工業(yè)化生產(chǎn)。文檔編號C22C21/00GK101294253SQ20071003482公開日2008年10月29日申請日期2007年4月26日優(yōu)先權日2007年4月26日發(fā)明者茁張,方華嬋,祝昌軍,陳康華,黃蘭萍申請人:中南大學