一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，屬于有色金屬【技術(shù)領(lǐng)域】，主要應(yīng)用于艦船行業(yè)，它解決了高鎂鋁合金板材室溫下長(zhǎng)期服役耐蝕性能差的問(wèn)題。含Zn、Er鋁鎂合金板材，其各組分質(zhì)量百分比含量分別為Mg5.4‐6.6%，Mn0.51%，Zn0.79%，Er0.20%，Zr0.18%，不可避免雜質(zhì)≤0.15%，余量為Al。合金熱軋板經(jīng)中間退火后進(jìn)行冷軋，變形量為60%，成品厚度為4mm；對(duì)上述冷軋板進(jìn)行220℃‐240℃穩(wěn)定化退火，保溫時(shí)間2h‐8h，水冷至室溫。該工藝旨在保證合金強(qiáng)度的同時(shí)，顯著改善合金的耐蝕性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于有色金屬【技術(shù)領(lǐng)域】，主要應(yīng)用于艦船行業(yè)，具體涉及一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，根據(jù)船用鋁合金板材標(biāo)準(zhǔn)(GB / T22641— 2008)對(duì)鋁合金耐蝕性能的要求，本工藝旨在保證合金強(qiáng)度的同時(shí)，其晶間腐蝕深度不大于3級(jí)，剝落腐蝕等級(jí)不出現(xiàn)E級(jí)。
【背景技術(shù)】
[0002]Al—Mg系鋁合金具有良好的耐蝕性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，具有較高的比強(qiáng)度和塑性，焊接性能好，廣泛應(yīng)用于航空、航天、艦船、交通燈領(lǐng)域，提高合金的強(qiáng)度且保證其耐蝕性是該系合金發(fā)展的核心。Al—Mg系合金屬于不可熱處理強(qiáng)化合金，主要通過(guò)Mg原子固溶強(qiáng)化、冷作硬化和彌散強(qiáng)化。Al—Mg系合金彌散強(qiáng)化主要是通過(guò)添加微量元素在合金基體中形成細(xì)小而彌散的析出相，釘扎位錯(cuò)，提高合金的力學(xué)性能。冷作硬化主要是通過(guò)冷加工提高合金的強(qiáng)度，但冷變形越大，基體內(nèi)將產(chǎn)生大量位錯(cuò)，提供了 Mg原子向晶界擴(kuò)散的通道，易使晶界形成連續(xù)的β相晶間網(wǎng)膜，此外冷加工還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，剝蝕遵從應(yīng)力腐蝕機(jī)理，即腐蝕產(chǎn)物楔入到裂紋尖端產(chǎn)生拉應(yīng)力集中，使腐蝕以SCC機(jī)理擴(kuò)展。因此冷變形高的Al—Mg系合金必須經(jīng)過(guò)穩(wěn)定化退火處理，控制β相質(zhì)點(diǎn)的析出位置、分布形態(tài)，使β相在晶界不連續(xù)析出，從而改善合金的耐蝕性能。向Al—Mg系合金中添加Mg是固溶強(qiáng)化的一種主要方式，文獻(xiàn)指出Mg含量每提高1%，其強(qiáng)度將提高30MPa，但當(dāng)Mg質(zhì)量百分比含量超過(guò)3.5%時(shí)，將會(huì)在基體中形成β相，如不經(jīng)過(guò)最終的穩(wěn)定化熱處理，在室溫長(zhǎng)期服役過(guò)程中，也會(huì)由于基體中過(guò)飽和Mg元素的減少而發(fā)生時(shí)效軟化，強(qiáng)度下降，且Mg原子逐漸向晶界擴(kuò)散，在晶界處形成 連續(xù)的β相網(wǎng)膜而使材料的腐蝕性能急劇下降。
[0003]R.Goswam1、JIE GAOandDAVID J.、S.Nebt1、M.Kubota、邵蕊、張盡明等研究者在研究5083、5A01、5E06等合金時(shí)發(fā)現(xiàn)，在低溫(< 180°C)退火2h時(shí)，β相在晶界處不連續(xù)分布，腐蝕性能良好，但材料不穩(wěn)定，原因是加工變形后的基體內(nèi)含有較多的位錯(cuò)，且低溫
180°C)退火時(shí)，位錯(cuò)不能被消除，大部分被保留在基體內(nèi)，隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)，β相將沿位錯(cuò)向晶界不斷擴(kuò)散，最終在晶界形成連續(xù)的β相網(wǎng)膜，腐蝕性能惡化。張珂、劉成、聶波、王月等研究者發(fā)現(xiàn)，當(dāng)退火溫度達(dá)200°C以上時(shí)，基體中位錯(cuò)被消除，形成大量亞晶界，β相將在晶界或亞晶界處不連續(xù)析出，從而改善合金的耐蝕性能。近年來(lái)國(guó)外學(xué)者CairollMC等人研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)向Al—Mg合金中添加Zn元素，在基體中產(chǎn)生τ相，降低了基體中β相的含量，且τ相的腐蝕電位較β相高，與α (Al)基體相近，由于第二相與基體產(chǎn)生的電位差是發(fā)生腐蝕的必要條件，所以能顯著改善合金的耐蝕性。但是國(guó)內(nèi)對(duì)于含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性的報(bào)道極少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，旨在保證合金強(qiáng)度的同時(shí)，使合金具有優(yōu)異的耐長(zhǎng)期腐蝕性能。[0005]一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，含Zn、Er鋁鎂合金其各組分質(zhì)量百分比含量分別為Mg5.4 - 6.6%, Mn0.51%, Zn0.79%, Er0.20%, Zr0.18%，不可避免雜質(zhì)< 0.15%，余量為Al，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]I)對(duì)含Zn、Er鋁鎂合金鑄錠在410±20°C熱軋，350±10°C /2h中間退火，最后進(jìn)行冷軋，變形量為60%，得到含Zn、Er鋁鎂合金冷軋板；
[0007]2)對(duì)步驟I)所得到的含Zn、Er鋁鎂合金冷軋板進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理，退火溫度2000C-2400C (優(yōu)選220— 240°C)，保溫時(shí)間為2 — 8h，水冷至室溫。
[0008]上述更優(yōu)選穩(wěn)定化退火熱處理工藝優(yōu)選220°C /2h退火。
[0009]本發(fā)明通過(guò)Zn、Er元素的添加在基體中析出τ相和彌散的Al3Er粒子。由于τ相的腐蝕電位較β相高，且退火后τ相、β相在晶界、亞晶界均勻不連續(xù)析出，因而顯著改善合金的耐蝕性能。彌撒的Al3Er的粒子能夠釘扎位錯(cuò)，從而起到強(qiáng)化效果。
[0010]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0011]合金經(jīng)220 -240°c退火時(shí)，τ相和β相能夠在晶界、亞晶界或晶內(nèi)均勻不連續(xù)的析出，不會(huì)形成連續(xù)的β相網(wǎng)膜，合金的耐蝕性能良好，同時(shí)基體中析出大量彌散的Al3Er粒子，起強(qiáng)化作用。因此在此溫度范圍內(nèi)退火，合金還保留了較高的強(qiáng)度，達(dá)到了船用鋁合金板材(GB / Τ22641— 2008)對(duì)其強(qiáng)度和腐蝕性能的要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為含Zn、Er鋁鎂合金板材220 - 240°C退火2 - 8h后顯微硬度曲線(xiàn)；
[0013]圖2含含Zn、Er鋁鎂合金板材220 -240°C /2h退火+150°C /24h敏化后的顯微硬度曲線(xiàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]實(shí)施例1
[0015]I)對(duì)含Zn、Er鋁鎂合金鑄錠在410±20°C熱軋，350±10°C /2h中間退火，最后進(jìn)行冷軋，變形量為60%。
[0016]2)對(duì)步驟I)所得到的冷軋板進(jìn)行200°C不同時(shí)間穩(wěn)定化退火。采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T7998 -2005和美國(guó)材料協(xié)會(huì)剝落腐蝕標(biāo)準(zhǔn)ASTM G66 -99對(duì)退火后的材料進(jìn)行晶間腐蝕和剝落腐蝕測(cè)試，金相觀(guān)察晶間腐蝕深度，其晶間腐蝕深度和剝蝕等級(jí)列于表1.[0017]實(shí)施例2
[0018]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是穩(wěn)定化退火溫度為210°C。
[0019]實(shí)施例3
[0020]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是穩(wěn)定化退火溫度為220°C。
[0021]實(shí)施例4
[0022]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是穩(wěn)定化退火溫度為230°C。
[0023]實(shí)施例5
[0024]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是穩(wěn)定化退火溫度為240°C。
[0025] 實(shí)施例6
[0026]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是溫度為220°C /2h退火+150°C /24h敏化。[0027]實(shí)施例7
[0028]步驟I)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是溫度為230°C /2h退火+150°C /24h敏化。
[0029]實(shí)施例8
[0030]步驟1)同實(shí)施例1，步驟2)中不同的是溫度為240°C /2h退火+150°C /24h敏化。
[0031]表1不同退火溫度和時(shí)間及150°C /24h敏化后晶間腐蝕深度與剝落腐蝕等級(jí)
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，含Zn、Er鋁鎂合金其各組分質(zhì)量百分比含量分別為Mg5.4 - 6.6%, Mn0.51%, Zn0.79%, Er0.20%, Zr0.18%，不可避免雜質(zhì)≤ 0.15%，余量為Al，其特征在于，包括以下步驟: 1)對(duì)含Zn、Er鋁鎂合金鑄錠在410±20°C熱軋，350±10°C /2h中間退火，最后進(jìn)行冷車(chē)L，變形量為60%，得到含Zn、Er鋁鎂合金冷軋板； 2)對(duì)步驟I)所得到的含Zn、Er鋁鎂合金冷軋板進(jìn)行穩(wěn)定化熱處理，退火溫度200°C—2400C (優(yōu)選220— 240°C)，保溫時(shí)間為2 — 8h，水冷至室溫。
2.按照權(quán)利要求1的一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，其特征在于，步驟2)退火溫度220— 240°C。
3.按照權(quán)利要求1的一種提高含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性能的穩(wěn)定化熱處理工藝，其特征在于，步驟2)穩(wěn)定化退火熱處理工藝優(yōu)選220°C /2h退火。
【文檔編號(hào)】C22C21/06GK103924175SQ201410149325
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月12日
【發(fā)明者】黃暉, 齊文剛, 聶祚仁, 高坤元, 文勝平, 王為 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)