[發(fā)明專利]耐腐蝕超硬鋁合金材料以及生產(chǎn)工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711434188.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN107937774B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 費久港
• 申請（專利權(quán)）人: 四川歐亞高強(qiáng)鋁業(yè)有限公司
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/06;C22C1/02
• 代理公司: 成都弘毅天承知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51230
• 代理人: 趙宇;劉東

本發(fā)明公開了耐腐蝕超硬鋁合金材料以及生產(chǎn)工藝，所述的耐腐蝕超硬鋁合金材料的原料質(zhì)量百分比組成為：Cu 1.5?3％；Mg 1.8?2.5％，Zn 7.5?8.4％，Ti 0.03?0.06％，W 0.55?2.5％，Zr 0.05?0.25％，Dy 0.05?0.08％，Gd 0.05?0.15％，Er 0.3?0.45％，Ce 0.3?0.4％，Si 0?0.1％，F(xiàn)e 0?0.15％，其余為鋁；本耐腐蝕超硬鋁合金材料硬度高，強(qiáng)度大，耐磨損，耐腐蝕，抗裂性能佳，可在極端環(huán)境中使用，不易老化變形，使用壽命長，適合用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料制造領(lǐng)域，尤其涉及耐腐蝕超硬鋁合金材料以及生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)

鋁合金是以鋁為基體元素的合金，具有密度低、比強(qiáng)度高、塑性好、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性好、耐腐蝕性能優(yōu)異的特點，從而在航天、航空、汽車等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

鋁合金材料包括主合金元素Zn、Mg、Cu和微量元素Zr，以及少量的雜質(zhì)元素Fe和Si。鋁合金材料Zn、Mg可形成強(qiáng)化效果顯著的MgZn₂，使該合金的熱處理效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)勝過于鋁-鋅二元合金，再經(jīng)過經(jīng)過受熱處理，能夠達(dá)到非常高的抗拉強(qiáng)度、強(qiáng)度特性，但是將導(dǎo)致鋁合金抗應(yīng)力腐蝕和抗剝落腐蝕的能力會下降。另一方面由于大部分合金元素在Al中的固溶度低，合金的組織為固溶體基體上分布著不同尺度的復(fù)相顆粒，其中有尺寸在微米以上的粗大結(jié)晶相顆粒、高溫沉淀的尺寸在微米以下的彌散相顆粒和時效析出的尺寸在011μm以下的析出相微粒。合金元素和雜質(zhì)元素的含量超過其在Al中的極限固溶度，即導(dǎo)致粗大的結(jié)晶相顆粒，粗大的結(jié)晶相顆粒是應(yīng)力集中和裂紋萌生之處，對鋁合金的斷裂韌性、疲勞性能和應(yīng)力腐蝕開裂均有顯著影響。因此減少粗大結(jié)晶相顆粒是發(fā)展高性能鋁合金需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：針對上述超硬鋁合金材料抗應(yīng)力腐蝕和抗剝落腐蝕的能力弱，粗大結(jié)晶相顆粒存在的現(xiàn)象，導(dǎo)致導(dǎo)致超硬鋁合金的應(yīng)力腐蝕、開裂的問題，本發(fā)明提供耐腐蝕超硬鋁合金材料以及生產(chǎn)工藝。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

耐腐蝕超硬鋁合金材料，所述的耐腐蝕超硬鋁合金材料的原料質(zhì)量百分比組成為：Cu 1.5-3％；Mg 1.8-2.5％，Zn 7.5-8.4％，Ti 0.03-0.06％，W 0.55-2.5％，Zr 0.05-0.25％，Dy 0.05-0.08％，Gd 0.05-0.15％，Er 0.3-0.45％，Ce 0.3-0.4％，Si 0-0.1％，F(xiàn)e0-0.15％，其余為鋁。

在其溶解度范圍內(nèi)向含有Zn和Mg的超硬鋁合金中加入1.5-3％的Cu，通過固溶方式能提高其強(qiáng)度、相對延伸率、塑性、耐蝕性和重復(fù)加載抗力；加入微量的Zr后不論在加熱變形之后還是在冷變形后，都能提高鋁合金的再結(jié)晶溫度，使之有可能在熱處理后獲得非再結(jié)晶組織，為了進(jìn)一步提高超強(qiáng)度合金的強(qiáng)度，另外微量Zr可提高合金的強(qiáng)度、斷裂韌性和抗應(yīng)力腐蝕性能；再加入Ti、W、Zr之類的元素，能提高超強(qiáng)度性能和耐腐蝕性能，利于提高合金的再結(jié)晶溫度，阻止在熱變形和隨后淬火加熱時再結(jié)晶過程的進(jìn)行，提高抗氧化性和耐腐蝕性；通過加入Dy、Gd、Er、Ce稀土元素，其原子半徑為0.174-0.204mm，大于鋁原子半徑0.143mm，稀土元素比較活潑，它熔于鋁液中，極易填補(bǔ)合金相的表面缺陷，從而降低新舊兩相界面上的表面張力，使得晶核生長的速度增大，同時還在晶粒與合金液之間形成表面活性膜，阻止生成的晶粒長大，使合金的組織細(xì)化，另外，鋁與Dy、Gd、Er、Ce形成的化合物在金屬液結(jié)晶時作為外來的結(jié)晶晶核，因晶核數(shù)的大量增加而使合金的組織細(xì)化，從而降低超硬鋁合金的應(yīng)力腐蝕開裂；通過降低Fe和Si等有害的雜質(zhì)，避免形成A1FeSi等脆性相；在塑性變形過程中，從而避免了由于基體與脆性相變形不協(xié)調(diào)，在相界面上形成孔隙，產(chǎn)生微細(xì)裂紋，導(dǎo)致的顯著降低高強(qiáng)度鋁合金的斷裂韌性。