一種耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材加工過程中冷軋變形量優化工藝的制作方法
【專利摘要】一種耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材加工過程中冷軋變形量優化工藝，屬于有色金屬【技術領域】。含Zn、Er高Mg熱軋板各組分的質量百分含量分別為Mg5.3%～6.3%，Zn0.4%～0.8%，Mn0.4%～0.8%，Er0.15%～0.3%，Zr0.15%～0.25%，不可避免雜質含量＜0.4%，余量為Al；熱軋板經熱軋、中間退火后冷軋，最終冷變形量為33%～72%；板材在240℃不同時間退火后進行硝酸失重測試，對240℃/2h退火態進行剝落腐蝕測試，最終耐長期腐蝕的最佳變形量為55%±2%。該工藝優化出了含Zn、Er高Mg鋁合金板材耐長期腐蝕的變形量，該變形量保證了合金在較好的耐長期腐蝕性能的同時，也具有較高的強度。
【專利說明】—種耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材加工過程中冷
軋變形量優化工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于有色金屬【技術領域】，具體涉及一種提高含Zn、Er高Mg鋁合金板材的耐長期腐蝕性能的變形量優化工藝，該工藝優化出使合金兼具有耐長期腐蝕性能和強度的最優變形量。
【背景技術】
[0002]Al-Mg合金以其優異的性能而廣泛應用于汽車、航空航天等領域。該系鋁合金不能進行熱處理強化，主要是通過Mg原子的固溶強化和應變強化來提高強度，然而當Mg含量超過3.5wt.%時，合金在長時間服役過程中，β相(Mg2Al3)易于沿晶界連續析出形成晶間網膜，造成嚴重的晶間腐蝕和應力腐蝕，從而降低材料的使用壽命。另外，應變強化是提高強度的重要途徑，但是變形量的增加會改變合金的顯微組織并提高變形儲能。顯微組織的改變影響β相的析出位置，變形儲存能的變化會改變β相析出的驅動力。綜合起來，變形量的改變最終會影響β相的分布狀態。[0003]專利201210065948.6中述及高Mg含Er5A06的穩定化溫度為235°C~245°C，因此，選取240°C作為穩定化溫度來對含Zn、Er高Mg鋁合金的變形量進行優化。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種具有耐長期腐蝕性能的含Zn、Er高Mg鋁合金板材冷軋過程中的變形量優化工藝，通過該工藝，能夠優化出使合金具有較好長期耐腐蝕性能和較高強度的最佳變形量。
[0005]本發明所提供的一種耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材的變形量優化工藝，含Zn、Er高Mg鋁合金熱軋板各組分的質量百分含量分別為Mg5.3%~6.3%，Zn0.4%~
0.8%, Mn0.4% ~0.8%, Er0.15% ~0.3%, Zr0.15% ~0.25%，不可避免雜質含量< 0.4%，余量為Al,步驟為:
[0006]含Zn、Er高Mg鋁合金冷軋板材經熱軋，中間退火，冷軋至變形量為55%±2%，然后穩定化退火。
[0007]本發明技術方案的優點在于:
[0008]該優化工藝所提供的板材冷軋過程中的最佳變形量，使含Zn、Er高Mg鋁合金板材具有耐長期腐蝕性能和較高強度，顯著提高板材的使用壽命。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]圖1為含Zn、Er高Mg鋁合金70%±2%變形量板材經過240°C不同時間退火后的失重變化曲線；
[0010]圖2為含Zn、Er高Mg鋁合金65%±2%變形量板材經過240°C不同時間退火后的失重變化曲線；[0011]圖3為含Zn、Er高Mg鋁合金60%±2%變形量板材經過240°C不同時間退火后的失重變化曲線；
[0012]圖4為含Zn、Er高Mg鋁合金35%±2%變形量板材經過240°C不同時間退火后的失重變化曲線；
[0013]圖5為含Zn、Er高Mg鋁合金55%±2%變形量板材經過240°C不同時間退火后的失重變化曲線；
[0014]圖6為含Zn、Er高Mg鋁合金各變形量板材在240°C /2h狀態下的剝落腐蝕形貌；
[0015]下面結合附圖及實施例對本發明作進一步闡述。
【具體實施方式】
[0016]對比例I
[0017]I)以含Zn、Er的高Mg鋁合金20mm厚熱軋板為例，化學成分為Mg5.98%, Zn0.79%，Mn0.5%，Er0.2%，Zr0.22%，不可避免雜質含量< 0.4%，余量為Al。對合金熱軋板在4600C ±10°C再結晶退火2h后熱軋、后在350°C ± 10°C中間退火，保溫2h，空冷至室溫。
[0018]2)對步驟I)所得含Zn、Er高Mg鋁合金進行多道次冷軋，最終冷變形量為70%± 2%(由于軋制的不均勻性，變形量存在2%的誤差)。
[0019]3)對步驟2)所得冷軋板在240°C下進行不同時間的退火。根據美國材料試驗協會標準AST G67對合金冷軋態和不同退火態試樣進行硝酸失重實驗，以浸泡前后合金單位面積的失重評定材料的晶間腐蝕敏感性。其單位面積失重隨退火時間的變化曲線如圖1所
/Jn ο
[0020]對比例2
[0021]步驟I)同對比例I。
[0022]2)對步驟I)所得含Zn、Er高Mg鋁合金進行多道次冷軋，最終冷變形量為65%±2%(由于軋制的不均勻性，變形量存在2%的誤差)。
[0023]3)對步驟2)所得冷軋板在240°C下進行不同時間的退火。根據美國材料試驗協會標準AST G67對合金冷軋態和不同退火態試樣進行硝酸失重實驗，以浸泡前后合金單位面積的失重評定材料的晶間腐蝕敏感性。其單位面積失重隨退火時間的變化曲線如圖2所
/Jn ο
[0024]對比例3
[0025]步驟I)同對比例I。
[0026]2)對步驟I)所得含Zn、Er高Mg鋁合金進行多道次冷軋，最終冷變形量為60%±2%(由于軋制的不均勻性，變形量存在2%的誤差)。
[0027]3)對步驟2)所得冷軋板在240°C下進行不同時間退火。根據美國材料試驗協會標準AST G67對合金冷軋態和不同退火態試樣進行硝酸失重實驗，以浸泡前后合金單位面積的失重評定材料的晶間腐蝕敏感性。其單位面積失重隨退火時間的變化曲線如圖3所示。
[0028]對比例4
[0029]步驟I)同對比例I。
[0030] 2)對步驟I)所得含Zn、Er高Mg鋁合金進行多道次冷軋，最終冷變形量為35%±2%(由于軋制的不均勻性，變形量存在2%的誤差)。[0031]3)對步驟2)所得冷軋板在240°C下進行不同時間退火。根據美國材料試驗協會標準AST G67對合金冷軋態和不同退火態試樣進行硝酸失重實驗，以浸泡前后合金單位面積的失重評定材料的晶間腐蝕敏感性。其單位面積失重隨退火時間的變化曲線如圖4所示。
[0032]實施例1
[0033]步驟I)同對比例I。
[0034]2)對步驟I)所得含Zn、Er高Mg鋁合金進行冷軋，冷變形量為55%±2% (由于軋制的不均勻性，變形量存在2%的誤差)。
[0035]3)對步驟2)所得冷軋板在240°C下進行不同時間退火。根據美國材料試驗協會標準AST G67對合金冷軋態和不同退火態試樣進行硝酸失重實驗，以浸泡前后合金單位面積的失重評定材料的晶間腐 蝕敏感性。其單位面積失重隨退火時間的變化曲線如圖5所示。
[0036]由圖1-圖5可以看出，各變形量合金經過240°C退火處理后，各自的單位面積失重都隨退火時間的延長先增加后減小，而后隨退火時間進一步增加失重趨于穩定。60%±2%、65%±2%和70%±2%變形量合金最大失重都達到65mg/ (cm2)以上，而35%±2%和55%±2%變形量合金的最大失重都在30mg/(cm2)以下；退火時間延長至4h時，60%±2%、65%±2%和70%±2%變形量合金的失重處于晶間腐蝕介敏感區內，而35%±2%和55%±2%變形量合金的失重處于晶間腐蝕不敏感區，而且金相觀察發現，此狀態下的55%±2%變形量的合金并未發現晶間腐蝕，而60%±2%和65%±2%合金都發生了輕微的晶間腐蝕，35%±2%和55%±2%變形量合金表現出更優異的耐晶間腐蝕性能；隨著退火時間進一步延長至16~24h，35%±2%和55%± 2%變形量合金的失重穩定在10~12mg/ (cm2)，耐長期腐蝕性能較好，而60%±2%、65%±2%和70%±2%變形量合金的失重要比前者大出3~6mg/(cm2)，耐長期腐蝕性能不如35%±2%和55%±2%變形量合金。因此由以上分析可知，35%±2%和55%±2%變形量合金的耐晶間腐蝕性能更優。然而，從力學性能上考慮，55%±2%變形量合金在240°C不同時間退火態的硬度值平均要比35%±2%變形量合金高出3.4%~5.9%，因此，綜合考慮耐晶間腐蝕性能和力學性能，最佳變形量為55%±2%。
[0037]實施例2
[0038]I)將對比例1、對比例2、對比例3、對比例4和實施例1中步驟2 )所得冷軋板在240°C退火2h后空冷。根據美國材料試驗協會標準ASTM G66-99對該退火態試樣進行剝落腐蝕實驗，以浸泡后合金的腐蝕形貌評定材料的耐剝落腐蝕等級。各變形量240°C /2h退火態的剝落腐蝕形貌如圖6所示。
[0039]由圖6可以看出，該狀態的不同變形量合金發生了不同程度的腐蝕，70%±2%變形量合金表面產生大量蝕孔，而且蝕孔已經輕微的深入試樣表面(箭頭處)，合金發生輕微剝蝕，因此評定為EA級。65%±2%和60%±2%變形量合金被評為PC級，表面發生了嚴重的點蝕。很明顯的看出，55%±2%和35%±2%變形量合金耐剝落腐蝕性能較好，表面只發生輕微的點蝕，然而根據統計，35%±2%變形量合金在軋面和截面上單位面積的蝕孔數量分別為
0.8/cm2、7.5/cm2,因此評定為PB級。而55%±2%變形量合金的蝕孔密度分別為0.4/cm2、
2.2/cm2,評定為PA級。55%±2%變形量合金的耐剝落腐蝕性能是最好的。
[0040]由上所述可知，綜合考慮耐晶間腐蝕性能、力學性能和耐剝落腐蝕性能，耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材的最優變形量為55%±2%。
【權利要求】
1.一種耐長期腐蝕的含Zn、Er高Mg鋁合金板材加工過程中冷軋變形量優化工藝，其中該鋁合金熱軋板各組分的質量百分含量為:Mg:5.3%~6.3%, Zn:0.4%~0.8%,Mn:0.4%~.0.8%,Er:0.15%~0.3%, Zr:0.15%~0.25%，不可避免雜質含量< 0.4%，余量為Al，其特征在于:板材經熱軋、中間退火、冷軋至變形量為55%±2%，然后穩定化退火。
【文檔編號】C22C21/06GK103924176SQ201410149419
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月12日 優先權日:2014年4月12日
【發明者】高坤元, 戴小偉, 聶祚仁, 文勝平, 黃暉, 張義 申請人:北京工業大學