[發(fā)明專利]一種耐晶間腐蝕的高Mg含Er 鋁合金冷軋板材的熱處理工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210065948.6
• 申請日: 2012-03-13
• 公開（公告）號: CN102586707A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 聶祚仁;邵蕊;高坤元;文勝平;黃暉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C22F1/047
• 分類號: C22F1/047;C22C21/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種改善高Mg含Er鋁合金冷軋板材耐晶間腐蝕性能的穩(wěn)定化退火工藝，該工藝在不明顯降低合金強度的同時，顯著改善合金的耐晶間腐蝕性能。?

背景技術(shù)

Al-Mg系合金廣泛應(yīng)用于航空、航天及交通運輸?shù)阮I(lǐng)域，提高合金強度且保證其耐腐蝕性能一直是Al-Mg系合金研究的核心問題。Al-Mg合金屬于不可熱處理強化的變形鋁合金，其強化手段主要依靠鎂(Mg)原子固溶強化和冷作硬化。Al-Mg合金的強度隨Mg含量的增大而提高，但Mg質(zhì)量百分含量超過3.5％時，合金即使在室溫下長期服役過程中，也會由于基體中過飽和的Mg減少而發(fā)生時效軟化，強度下降，而且易于沿晶界連續(xù)析出β相(Mg₂Al₃)形成晶間網(wǎng)膜，造成嚴(yán)重的晶間腐蝕和應(yīng)力腐蝕。冷作硬化主要是通過冷加工提高合金的強度，但冷變形量越大，合金的形變儲能越高，熱力學(xué)上越不穩(wěn)定，因此對Mg含量較高的冷變形Al-Mg合金必須進行穩(wěn)定化退火處理，使其力學(xué)性能保持穩(wěn)定，控制β相質(zhì)點的析出位置、分布形態(tài)使β相在晶界不連續(xù)析出，從而改善合金的長期耐晶間腐蝕性能。?

由于以上兩種強化手段有限，為了滿足船舶艦艇等領(lǐng)域?qū)l-Mg系合金力學(xué)性能不斷提高的要求，Al-Mg系合金得到進一步研究開發(fā)。研究發(fā)現(xiàn)微合金化能有效提高合金的力學(xué)性能。近年來研究發(fā)現(xiàn)添加微量Er到鋁合金中，可以細化晶粒，可在合金基體中形成細小彌散的析出相，釘扎位錯，提高合金的力學(xué)性能。?

Al-Mg系合金通過微合金化，再進行適當(dāng)?shù)睦渥冃魏头€(wěn)定化退火工藝的結(jié)?合，可使其強度較高且穩(wěn)定，耐晶間腐蝕性能良好，其優(yōu)良的綜合性能可以保證產(chǎn)品長期運行穩(wěn)定性及使用安全性。目前國內(nèi)外對5052、5754、5083合金的熱處理工藝研究較多，尤其是H116，H2n，H3n狀態(tài)。但是對于大冷變形的高Mg含Er鋁合金板材的穩(wěn)定化退火工藝鮮見報道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決高Mg鋁鎂系合金耐長期晶間腐蝕性能較差這一問題，通過穩(wěn)定化退火熱處理，使合金在保持較高強度的同時，具有良好的耐長期晶間腐蝕性能。?

本發(fā)明所提供的一種耐晶間腐蝕高Mg含Er鋁合金冷軋板材的熱處理工藝，高Mg含Er鋁合金熱軋板，其各組分質(zhì)量百分含量分別為Mg?5.8％-6.8％，Mn?0.4％-0.8％，Er?0.15％-0.25％，Zr?0.15％-0.25％，不可避免雜質(zhì)含量＜4％，余量為Al，包括以下步驟：?

1)合金熱軋板經(jīng)中間退火后進行冷精軋，最終冷變形量為75％-90％。?

2)對步驟1)所得高Mg含Er鋁合金冷軋板進行穩(wěn)定化退火，退火溫度為235℃-245℃，保溫時間3.5-4小時，空冷至室溫。?

步驟1)中間退火工藝優(yōu)選為350℃/2h后進行冷精軋，冷精軋工藝優(yōu)選控制每道次壓下量在10％-25％，最終冷變形量為75％-90％。?

本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點在于：?

本發(fā)明對合金成分進行了優(yōu)選，在Al-Mg合金中添加了微量元素Mn、Zr、Er，提高了合金的組織性能穩(wěn)定性。微量Er的添加使合金在隨后的工藝加熱過程中析出細小的Al₃Er次生相，釘扎位錯，細化晶粒，增強合金冷作硬化的效果。?

通過對高Mg含Er鋁合金冷軋板在100℃-245℃溫度范圍內(nèi)，每隔20℃或25℃選取溫度進行退火，并且在同一退火溫度下分別進行不同時間的退火處理，?這一處理可消除合金冷變形后的殘余應(yīng)力，降低位錯密度，使合金強度保持較高且穩(wěn)定。但更重要的是，本發(fā)明在此基礎(chǔ)上對退火溫度和時間進一步篩選限定，避免β相在晶界上的連續(xù)析出，降低了合金中晶界和晶內(nèi)的電勢差，從而在保持合金強高強度的同時明顯提高合金的耐晶間腐蝕性能。?

總之，本發(fā)明所述的高Mg含Er鋁合金冷軋板的穩(wěn)定化退火工藝，使合金保持較高強度的同時，具有良好的耐長期晶間腐蝕性能，保證產(chǎn)品長期服役過程中運行的穩(wěn)定性及使用安全性，是一種很有應(yīng)用前景的熱處理制度。?

附圖說明

圖1為高Mg含Er鋁合金冷軋板顯微硬度與退火溫度關(guān)系曲線；?

圖2為高Mg含Er鋁合金冷軋板100℃不同退火時間的失重變化曲線；?

圖3為高Mg含Er鋁合金冷軋板125℃不同退火時間的失重變化曲線；?

圖4為高Mg含Er鋁合金冷軋板150℃不同退火時間的失重變化曲線；?

圖5為高Mg含Er鋁合金冷軋板175℃不同退火時間的失重變化曲線；?