[發(fā)明專利]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

有效

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• 申請日: 2014-04-12
• 公開（公告）號: CN103924175B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃暉;齊文剛;聶祚仁;高坤元;文勝平;王為
• 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(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

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，其晶間腐蝕深度不大于3級，剝落腐蝕等級不出現(xiàn)E級。

背景技術(shù)

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，提高合金的力學(xué)性能。冷作硬化主要是通過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，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)過穩(wěn)定化退火處理，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3.5%時，將會在基體中形成β相，如不經(jīng)過最終的穩(wěn)定化熱處理，在室溫長期服役過程中，也會由于基體中過飽和Mg元素的減少而發(fā)生時效軟化，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。

R.Goswami、JIE?GAOandDAVID?J.、S.Nebti、M.Kubota、邵蕊、張鑫明等研究者在研究5083、5A01、5E06等合金時發(fā)現(xiàn)，在低溫（≤180℃）退火2h時，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，且低溫（≤180℃）退火時，位錯不能被消除，大部分被保留在基體內(nèi)，隨退火時間的延長，β相將沿位錯向晶界不斷擴(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℃以上時，基體中位錯被消除，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。近年來國外學(xué)者CarrollMC等人研究發(fā)現(xiàn)通過向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。但是國內(nèi)對于含Zn、Er鋁鎂合金耐蝕性的報道極少。

發(fā)明內(nèi)容

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，使合金具有優(yōu)異的耐長期腐蝕性能。

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）對含Zn、Er鋁鎂合金鑄錠在410±20℃熱軋，350±10℃/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；

2）對步驟1）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℃—240℃（優(yōu)選220—240℃），保溫時間為2—8h，水冷至室溫。

上述更優(yōu)選穩(wěn)定化退火熱處理工藝優(yōu)選220℃/2h退火。

本發(fā)明通過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，從而起到強(qiáng)化效果。

本發(fā)明具有以下有益效果：

合金經(jīng)220‐240℃退火時，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，不會形成連續(xù)的β相網(wǎng)膜，合金的耐蝕性能良好，同時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／T22641—2008）對其強(qiáng)度和腐蝕性能的要求。

附圖說明