[發明專利]一種高強韌抗腐蝕Al-Zn-Mg系鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201810096324.8
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108315612B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 王順成;周楠;李盛峰;張會
• 申請（專利權）人: 廣東省材料與加工研究所
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22C1/03;C22C1/06;C22F1/053
• 代理公司: 廣東世紀專利事務所有限公司 44216
• 代理人: 劉卉

本發明公開了一種高強韌抗腐蝕Al?Zn?Mg系鋁合金及其制備方法，鋁合金含有主合金元素Zn、Mg、Cu和微合金化元素Mn、Cr、Er、Ti、B等，其余為Al和不可避免的雜質元素。其制備方法包括熔化鋁合金液、爐內噴吹精煉、在線晶粒細化、在線除氣過濾、半連續鑄造、鑄錠均勻化、加熱與擠壓、在線淬火和人工時效處理。本發明通過優化設計合金的成分組成及其制備工藝，抑制再結晶和晶粒長大，使Al?Zn?Mg系鋁合金沿擠壓方向獲得纖維晶組織，提高鋁合金擠壓材的斷裂韌性和抗腐蝕性能，鋁合金擠壓材具有優異的綜合性能，適合于制造汽車、軌道車輛、船舶、飛機等交通運輸工具輕量化用鋁材。

技術領域

本發明屬于鋁合金制備技術領域，具體是涉及一種高強韌抗腐蝕Al-Zn-Mg系鋁合金及其制備方法。

背景技術

隨著汽車、軌道車輛、船舶、飛機等交通運輸工具輕量化的發展，鋁合金在交通運輸工具上的應用日益擴大。交通運輸工具對鋁合金的綜合性能要求較高，如具有較高的強度、斷裂韌性和抗腐蝕性能，以提高交通運輸工具的安全性、抗沖擊性和耐持久性等。Al-Zn-Mg系鋁合金是可熱處理強化的高強度鋁合金，雖然具有強度高的優點，但用于交通運輸工具時，普遍存在斷裂韌性不足和腐蝕敏感性較大的問題，主要原因是Al-Zn-Mg系鋁合金的合金化元素含量較高，高合金化導致強度與韌性之間存在較大的制約關系，高密度的析出強化相在晶界聚集容易引發應力腐蝕和晶界腐蝕等。通過多元微合金化形成微細鋁化物彌散相，抑制再結晶和晶粒長大，保持擠壓加工態的纖維晶組織，可以同時提高鋁合金的斷裂韌性和抗腐蝕性能。但現有技術還無法使Al-Zn-Mg系鋁合金沿擠壓方向上獲得完全纖維晶組織，使斷裂韌性和抗腐蝕性能的提高仍然受到較大的限制。因此，現有Al-Zn-Mg系鋁合金及其制備方法仍有待改進和發展。

發明內容

本發明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種高強韌抗腐蝕Al-Zn-Mg系鋁合金及其制備方法，通過優化設計合金的成分組成及其制備工藝，抑制再結晶和晶粒長大，使鋁合金沿擠壓方向獲得完全纖維晶組織，同時提高鋁合金擠壓材的斷裂韌性和抗腐蝕性能。

本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明所述的高強韌抗腐蝕Al-Zn-Mg系鋁合金，其特點是由以下質量百分比的成分組成：Zn 5.6～5.9%，Mg 0.5～0.8%，Cu 0.3～0.5%，Mn 0.4～0.6%，Cr 0.2～0.3%，Er0.2～0.3%，Ti 0.02～0.03%，B 0.004～0.006%，Fe≤0.15%，Si≤0.1%，余量為Al和不可避免的其它雜質，其中，Mn、Cr、Er的質量比為2:1:1，不可避免的其它雜質單個含量≤0.05%，總量≤0.15%。

本發明所述的高強韌抗腐蝕Al-Zn-Mg系鋁合金的制備方法，其特點是包括以下步驟：

第一步：選用Al-20Cu合金、Al-20Mn合金、Al-10Cr合金、Al-10Er合金、Al-5Ti-1B合金絲和純度為99.7%的鋁錠、純度為99.9%的鋅錠、純度為99.9%的鎂錠作為原材料；

第二步：將鋁錠在770～780℃加熱熔化，然后加入占原材料總重量為5.6～5.9%的鋅錠、0.5～0.8%的鎂錠、1.5～2.5%的Al-20Cu合金、2～3%的Al-20Mn合金、2～3%的Al-10Cr合金和2～3%的Al-10Er合金，攪拌熔化成鋁合金液；

第三步：用六氯乙烷精煉劑對爐內鋁合金液進行噴吹精煉10～15分鐘，扒渣后靜置30～40分鐘；

第四步：將爐內鋁合金液導入流槽，將占原材料總重量為0.4～0.6%的Al-5Ti-1B合金絲加入到鋁合金液中進行在線晶粒細化處理；

第五步：將鋁合金液依次流過設置在流槽上旋轉速度為150～160轉/分鐘、氬氣流量為5～6立方米/小時的除氣機和孔隙度為30～40ppi的泡沫陶瓷過濾板，進行在線除氣過濾處理；