[發明專利]強化并耐長期晶間腐蝕的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al?6Mg?0.4Mn合金

有效

• 申請號: 201510488056.0
• 申請日: 2015-08-10
• 公開（公告）號: CN105039804B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 聶祚仁;郭姍姍;高坤元;丁宇升;文勝平;黃暉;吳曉藍
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22F1/047
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 張慧

本發明屬于有色金屬技術領域，具體涉及一種強化并耐長期晶間腐蝕的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金。

背景技術

Al-Mg合金以其良好的耐蝕性、焊接性能和中等強度廣泛應用于船舶、航空航天、汽車等領域，如何在保證其良好的耐蝕性的前提下提高合金強度一直是Al-Mg合金研究的關鍵問題。通常提高Al-Mg合金的主要強化方式為Mg的固溶強化和形變強化，同時固溶態的Mg和形變組織對Al-Mg合金的腐蝕性能均影響不大。但固溶Mg不穩定，特別是Mg含量超過3.5wt.％時，即使在室溫下長期放置，β相也會(Al3Mg2)沿晶界連續析出，產生嚴重的晶間腐蝕問題。因此對于這種Mg含量超過3.5wt.％的中高Mg含量鋁合金必須進行穩定化處理，使β相部分斷開析出，降低合金長期使用中發生晶間腐蝕的趨勢。但是，對于Mg含量達到6wt.％時，材料晶間腐蝕問題嚴重，需要更高的接近于再結晶溫度的穩定化退火溫度來保證耐蝕性，但是也易造成再結晶的發生使得合金形變強化難以保留，力學性能難以保證。因此，保證穩定化處理后合金不發生再結晶是提高Al-6Mg合金力學性能和腐蝕性能的主要問題。提高再結晶溫度，進而擴大穩定化工藝溫度，擴寬穩定化窗口是解決Al-6Mg合金腐蝕性能和力學性能，獲得良好的腐蝕性能和力學性能的主要方法之一。

近年來，發展了一種顯著提高Al-Mg合金再結晶溫度的方法：在鋁合金中添加過渡元素和稀土元素形成L12結構彌散分布的Al3M相，阻礙位錯和亞晶界移動，顯著提高Al-Mg-Mn合金的再結晶溫度。其中Sc、Zr復合是其中復合微合金化最明顯的合金元素，但Sc價格異常昂貴，限制了該合金的工業應用。且通過單純減少Sc含量，以降低成本，會使得Al3(Sc、Zr)相的形核驅動力降低，而無法彌散析出，同時第二相體積分數有所降低，再結晶溫度增加不明顯。為解決這些問題，在減少Sc含量的同時，額外添加形核劑Er，并增加Zr含量，使得Er/Sc/Zr復合微合金化形成的細小彌散高密度的Al3(Sc，Er，Zr)粒子，在保證合金具有較高的再結晶溫度，較大穩定化工藝窗口的同時，兼具較低的價格。

發明內容

本發明的目的在于提供一種強化并耐長期晶間腐蝕的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金，該合金具有良好的耐長期晶間腐蝕性能的同時，也能夠保證較高的強度。

本發明所提供的一種強化并耐長期晶間腐蝕的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金，Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金各組分的質量百分含量分別為Mg5.5％～6.5％，Mn0.4％～0.5％，Zr0.1％～0.15％，Er0％～0.09％，Sc0.04％～0.1％不可避免雜質含量＜0.4％。

優選Er、Sc元素成分的范圍分別為Er：0.03％～0.08％，Sc：0.04％～0.07％時，可滿足穩定化后顯微硬度優于113HV且耐長期晶間腐蝕的要求。

本發明技術方案的優點在于：

采用本發明的所提供的一種強化并耐長期晶間腐蝕的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金，在合金進行300℃(7-12h)+475℃(15h)均勻化退火、450℃保溫2h熱軋，熱軋變形量約為70％，中間退火475℃/5h后冷軋，至最終冷變形量為60％±2％，穩定化退火后使合金具有良好的耐長期晶間腐蝕性能和較高的強度，并兼具經濟型。采用本發明的合金成分的技術方案在提高再結晶溫度的同時(可以提高再結晶溫度50℃)，還使得具有較大穩定化工藝窗口，且成本大大降低，并且具有耐長期晶間腐蝕性能。

附圖說明

圖1為含0.04％Sc、0.03％～0.08Er的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-Mg-Mn合金240℃等溫退火不同時間后顯微硬度隨退火時間的變化曲線；

圖2為含0.04％Sc、0.03％～0.08Er的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-Mg-Mn合金265℃等溫退火不同時間后顯微硬度隨退火時間的變化曲線；

圖3為含0.04％Sc、0.03％～0.08Er的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-Mg-Mn合金290℃等溫退火不同時間后顯微硬度隨退火時間的變化曲線；

圖4為含0.07％Sc、0.03％～0.08Er的Er/Sc/Zr復合微合金化的Al-Mg-Mn合金240℃等溫退火不同時間后顯微硬度隨退火時間的變化曲線；