[發(fā)明專利]一種抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)產(chǎn)生的方法

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• 申請日: 2016-03-03
• 公開（公告）號: CN107151753A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姜海昌;李召明;閆德勝;王昀立;付鴻;戎利建
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22F1/053
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙)21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁合金的生產(chǎn)領(lǐng)域，具體說是一種抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)產(chǎn)生的方法。

背景技術(shù)

A7N01合金是以Zn和Mg為主合金元素的7xxx系鋁合金，具有良好的擠壓性能，能擠壓形狀復雜的薄壁型材，焊接性能好，焊縫質(zhì)量高，能有效地利用鋁合金質(zhì)量輕、強度高、加工性好、可焊接、耐腐蝕、美觀等原有的特性，是理想的中強焊接結(jié)構(gòu)材料，廣泛應用于軌道車輛結(jié)構(gòu)零件。

A7N01鋁合金在擠壓過程中容易在表面形成粗晶環(huán)，這主要是由于金屬發(fā)生了再結(jié)晶晶粒的異常長大。粗晶環(huán)不但降低擠壓制品淬火時效狀態(tài)，而且對合金的力學性能和疲勞性能也會產(chǎn)生不利的影響。目前消除或減少粗晶環(huán)的工藝和質(zhì)量保證措施主要通過控制擠壓工藝、熱處理工藝和調(diào)整合金成分來實現(xiàn)的，但相關(guān)的措施將會降低合金的表面質(zhì)量、惡化擠壓性能和力學性能，并增加淬火敏感性，因此急需尋找更為有效的方法抑制表面粗晶環(huán)的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)缺陷產(chǎn)生的方法，利用添加的Sc元素抑制再結(jié)晶的發(fā)生，細化微觀組織。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)產(chǎn)生的方法，包括以下工藝步驟：

1)將工業(yè)純Al、純Zn、純Mg、Al-Mn中間合金、Al-Cr中間合金、Al-Zr中間合金、Al-Ti中間合金按照設(shè)計成分進行配料，通過在原料中加入Al-Sc中間合金引入微量稀土元素鈧，將上述原料在石墨坩堝爐中真空熔煉，合金熔煉溫度為720±10℃，隨后進行澆鑄；

2)將A7N01鋁合金鑄錠在470±10℃均勻化處理24h，空冷；

3)將均勻化處理后的A7N01鋁合金鑄錠在450±10℃預熱1h，然后進行擠 壓成型，擠壓磨具溫度為420±10℃，擠壓制品流出速度為10～20m/min，擠壓比為30～45，隨后風冷；

4)將擠壓成型后的A7N01鋁合金放在室溫自然時效72h。

所述的抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)產(chǎn)生的方法，按元素質(zhì)量百分比計，A7N01鋁合金鑄錠成分為，鋅：4.0～5.0％，鎂：1.0～2.0％，銅：≤0.20％，錳：0.20～0.7％，鈧：0.05～0.15％，鉻：≤0.30％，鋯：≤0.25％，鈦：≤0.20％，釩：≤0.10％，余量為鋁和不可避免的雜質(zhì)。

所述的抑制A7N01鋁合金表面粗晶環(huán)產(chǎn)生的方法，擠壓成型的制品為棒材或型材。

本發(fā)明的設(shè)計思想是：

本發(fā)明通過添加微量稀土元素鈧，利用熱加工和熱處理期間析出的細小彌散Al₃(Sc,Zr)相釘扎晶界和亞晶界的作用，抑制了A7N01鋁合金擠壓棒材和型材表面粗晶環(huán)的產(chǎn)生，顯著細化了合金的微觀組織。Sc屬于過渡族元素和稀土元素，它在鋁及鋁合金中，既有稀土元素凈化熔體和改善鑄錠組織的作用，又有過渡元素細化晶粒、抑制再結(jié)晶的作用。研究表明采用適量的Sc和正確的工藝，能使鋁合金的再結(jié)晶溫度提高到450～550℃。由于A7N01鋁合金中通常含有一定量的Zr元素，Sc和Zr的同時添加能夠顯著地提高鋁合金的再結(jié)晶溫度和力學性能，這主要是由于合金在熱加工和熱處理期間能夠在基體內(nèi)析出細小的、彌散的Al₃(Sc,Zr)相，起到強烈釘扎晶界和亞晶界的作用。同時，Sc的添加能夠降低淬火敏感性，不會惡化A7N01鋁合金的焊接性能。

本發(fā)明的優(yōu)點及有益效果是：

本發(fā)明在合金成分滿足A7N01相關(guān)標準要求的前提下，通過引入微量稀土元素Sc，顯著抑制了A7N01鋁合金擠壓制品表面粗晶環(huán)缺陷的產(chǎn)生，同時細化了合金的微觀組織。而且通過引入微量稀土元素鈧，能夠在A7N01鋁合金擠壓制品基體內(nèi)生成細小彌散的納米級Al₃(Sc,Zr)相，起到彌散強化的作用。

附圖說明

圖1為未添加鈧的A7N01鋁合金擠壓制品金相組織。

圖2為添加0.06％鈧的A7N01鋁合金擠壓制品金相組織。

圖3為添加0.13％鈧的A7N01鋁合金擠壓制品金相組織。

圖4為添加0.13％鈧的A7N01鋁合金擠壓制品TEM形貌。

具體實施方式

以下結(jié)合實施案例對本工藝方法作進一步的說明，但本發(fā)明不局限于這些實施例。

實施例1

本實施例中，含0.06wt％鈧的A7N01鋁合金擠壓制品的制備過程：