[發明專利]Zn合金化的5086型高強度鋁合金及其制備方法

在審

• 申請號: 201811048231.4
• 申請日: 2018-09-10
• 公開（公告）號: CN109136677A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 許曉靜;張斌;張沖;阮鴻雁;劉正;黃爍銘;王天倫;陳漢輝;張進松;張可人
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22C1/03;C22F1/047;C21D8/02
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種Zn合金化的5086型高強度鋁合金及制備方法，所述的合金由鋁、鎂、鋅、錳(Mn)、鋯和鍶組成，其中，鎂的質量百分比為3.46～3.92％，鋅的質量百分比為1.28～1.62％，錳的質量百分比為0.77％，鋯的質量百分比為0.191～0.24％，鍶的質量百分比為0.002～0.0026％，其余為鋁和少量雜質元素。該合金的制備依次包括：(1)熔鑄、(2)均勻化退火(420±5℃×2h+460±5℃×2h+500±5℃×2h+520±5℃×10h)(3)熱壓縮(430±5℃保溫2h)(4)熱軋制組成(先將試樣在470±5℃保溫2h，軋機軋輥加熱至100±5℃，多次軋制)(5)退火(250±5℃×2h)。本發明的拉伸強度最高可以達到326.8MPa，硬度達到104.8HV，延伸率達到17.65％，晶間腐蝕深度為73.05μm。

技術領域

本發明涉及一種鋁合金材料及制備方法，尤其是一種Zn合金化的鋁合金及其制備方法，具體地說是一種Zn合金化的5086型高強度鋁合金及其制備方法。

背景技術

5086型鋁合金(3.5％-4.5％Mg，0.25％Zn，0.2％-0.7％Mn，0.0026％Sr，0.2％Zr)由于其比強度較高，具有優良的導熱性、抗蝕性以及較好的焊接性能，在汽車、航空航天及軌道交通等領域應用廣泛，是汽車等交通工具輕量化的重要材料。

當前應用于工業設備以及行業裝備中的5086型鋁合金有著較好的抗腐蝕性能，但是力學性能方面有進一步提高的潛力與必要，即在提高強度的同時，又要保證其抗腐蝕性能。一般來說通過合金中Zn和Mg可以作為主要合金元素會在合金中形成彌散的MgZn₂強化相，Mg含量高時可以提高合金強度，但β(Al₃Mg₂)相的析出會導致合金的耐蝕性嚴重降低；而合適的塑性變形加工工藝可以提高合金的位錯密度，在提高合金強度的同時也能使β(Al3Mg2)相均勻析出，有效改善抗腐蝕性能；Zn含量的增加，使其與Al、Mg元素結合形成Al-Mg-Zn三元析出相，這種第二相對位錯、空位等缺陷產生釘扎作用，從而使合金強度得到提高，同時Zn元素在鋁合金中可以形τ(Mg₃₂(Al,Zn)₄₉)相來抑制β(Al₃Mg₂)相的生成，從而改善耐蝕性能。所以5086型鋁合金一方面通過固溶強化提高強度，另一方面可以通過Zn的合金化提高其抗晶間腐蝕性能。

鑄態組織中由于大量合金元素的添加以及雜質元素的存在，合金在凝固時易形成大量的非平衡金屬間化合物，例如各種晶內偏析、晶間偏析，以及存在于晶界和枝晶網絡間的低熔點共晶相。這些非平衡共晶相的形成將嚴重影響合金的后續變形加工并具有一定的遺傳特性，而均勻化退火使鑄錠從非平衡狀態向平衡狀態轉變，從而提高合金的綜合性能。

到目前為止，我國尚未有一種具有自主知識產權Zn合金化的5086型高強度鋁合金及制備方法將合金強度提升到329.4～367MPa，同時又能夠保證高抗晶間腐蝕性能，這嚴重制約了鋁合金零部件在航空，航海，以及軍工和民生方面的使用，所以亟待解決這一問題以至于研究出具有較高強度，同時又具備優良耐蝕性能的新型5086型鋁合金。

發明內容

本發明的目的是針對目前5086型鋁合金綜合性能尚不夠理想的問題，發明一種通過控制Zn在合金中的含量及合金化程度，并通過熔鑄-均勻化退火-熱壓縮-熱軋制加工工藝來有效提高5086型鋁合金的強度同時保證其較高的抗腐蝕性能。

本發明技術方案之一是：

一種Zn合金化的5086型高強度鋁合金，其特征在于：它由鋁(Al)、鎂(Mg)、鋅(Zn)、錳(Mn)、鋯(Zr)和鍶(Sr)組成，其中，鎂(Mg)的質量百分比為3.46～3.92％，鋅(Zn)的質量百分比為1.28～1.62％，錳(Mn)的質量百分比為0.77％，鋯(Zr)的質量百分比為0.191～0.24％，鍶(Sr)的質量百分比為0.002～0.0026％，其余為鋁和少量雜質元素。