[發明專利]一種高強耐蝕耐熱易成型Al-Mg合金

在審

• 申請號: 201410485662.2
• 申請日: 2014-09-23
• 公開（公告）號: CN104195390A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 鄧運來;戴青松;廖飛;付平;張佳琪;歐世聲;肖濤
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C21/08
• 分類號: C22C21/08;C22C21/06
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

技術領域

本發明具體涉及一種Al-Mg合金，尤其是一種高強耐蝕耐熱易成型Al-Mg合金。

背景技術

以Mg為主要合金元素的5XXX系鋁合金具有中等強度、易成型、耐腐蝕等特征，廣泛應用于汽車、輪船、油罐車、運煤敞車等交通工具的制備，在交通工具輕量化的進程中發揮顯著作用。但隨著社會的發展，人們對交通工具的使用性能提出了更高的要求，相應的對用于制造交通工具的材料性能指標也需要提高，而目前國內生產的Al-Mg合金板材與國外相比，性能指標還存在一定差距，這在很大程度上也制約了我國交通工具輕量化的進程。

5083-O/H111、5182-O/H111兩種合金是交通工具制造中應用最多的，表1給出了兩種合金國內外力學性能指標，從性能要求可以看出國外同種合金同狀態下的整體強度高于國內合金，而國外合金在保持高強度的基礎上延伸率明顯高于國內水平，也就是說國外材料具有高強、易成型的優勢。Al-Mg合金在實際應用遠不止對力學性能有要求，汽車車身板成型后需進行噴涂烘烤，則要求材質本身具備耐熱性能，在噴漆烘烤后強度不能下降太大，以免降低汽車的安全性能；罐車、輪船等部件用鋁合金要求其具有很好的耐蝕性能，以延遲使用壽命。在現代交通工具的制造中，要求材料具有高強、耐蝕、耐熱、易成型的綜合性能，此類材料也是目前國內所欠缺的，主要依賴進口來滿足應用需求。因此研發具有良好綜合性能的Al-Mg合金意義重大。

表1?現有合金力學性能

發明內容

本發明的目的是一種高強、耐蝕、耐熱、易成型的Al-Mg合金，具有良好的綜合性能。

本發明提供的高強耐蝕耐熱易成型Al-Mg合金，化學成分重量百分比為：Fe≤0.3％；Si≤0.2％；Cu≤0.1％；Mn＝0.4～1.0％；Mg＝4.5～6.0％；Zn＝0.3～0.6％；Cr＝0.05～0.2％；Zr＝0.05～0.10％；鑭系稀土≤0.02％；余量為Al。合金中單個雜質≤0.05％、合計雜質≤0.15％。

所述鑭系稀土為La、Ce、Pr和Nd中的一種或一種以上。

作為優選，合金化學成分重量百分比為：Fe＝0.2～0.3％；Si＝0.11～0.16％；Cu＝0.04～0.08％；Mn＝0.4～0.92％；Mg＝4.6～5.7％；Zn＝0.35～0.55％；Cr＝0.09～0.18％；Zr＝0.06～0.09％；鑭系稀土＝0.006～0.019％；余量為Al。

作為本發明特別優選的方案，合金化學成分重量百分比為：Fe＝0.22～0.26％；Si＝0.12～0.16％；Cu＝0.04～0.08％；Mn＝0.48～0.92％；Mg＝5.0～5.7％；Zn＝0.37～0.51％；Cr＝0.09～0.15％；Zr＝0.06～0.09％；鑭系稀土＝0.006～0.017％；余量為Al。

在此基礎上，更優選的，Mn＝0.7～0.92％；鑭系稀土＝0.013～0.017％。

表2給出5083、5182及本發明的化學成分對比。與5083、5182合金相比，本發明Al-Mg合金存在以下幾個明顯調整：將Mg提高到4.5-6％，將Zn提高到0.3-0.6％，增加0.05-0.1％的Zr，單獨或復合添加小于0.02％的鑭系稀土(La/Ce/Pr/Nd)。

表2?化學成分表(wt％)

Mg是5XXX系鋁合金中的主要合金元素，Mg固溶于Al中可產生固溶強化，本發明提高了Mg含量，以提高合金的強度。

在Al-Mg合金中Mg含量較高容易形成β(Mg₂Al₃)相，一旦在晶界析出連續網狀結構的β(Mg₂Al₃)相，成為腐蝕通道，合金的耐蝕性能將急劇惡化。為解決這個問題，本發明中將Zn含量提高到0.3～0.6％，Zn加入合金中可形成τ(Al₂Mg₃Zn₃)相，而τ(Al₂Mg₃Zn₃)相能夠促使β(Mg₂Al₃)相均勻彌散的在合金晶內和晶界析出，減少其連續分布，明顯提高合金的耐蝕性能。