本發(fā)明屬于有色金屬，具體涉及一種提高新型含鉺al-mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法。

背景技術(shù)：

1、鋁鎂合金由于具有密度小、耐腐蝕性優(yōu)異、加工可焊性好及比強度高等特點，使其廣泛應(yīng)用于房屋建筑、汽車制造業(yè)、航空航天及艦船領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)件，特別其在腐蝕的海洋環(huán)境中，其結(jié)構(gòu)件材料的應(yīng)用尤為突出。al-mg合金具有中等強度，由于主合金元素mg無法彌散析出，屬于不可熱處理強化鋁合金，主要的強化方式是mg的固溶強化和形變強化。由于鎂的加入，合金中的整體強化效果顯著增強。鎂的加入有利于al-mg合金的強化，主要原因有兩個：(1)鎂的加入有效地減小了穩(wěn)態(tài)晶粒度，提高了位錯密度和位錯存儲能力；(2)鎂原子在塑性變形時容易偏聚到晶界，從而降低了晶界的遷移率，增加了晶界的缺陷密度。同時，一些報道表明，在al合金中添加少量的稀土元素(如sc、zr、er等)，可以在al基體中生成納米尺寸的第二相顆粒，并與al基體共格并彌散分布，對鋁合金的力學(xué)性能有明顯的改善作用。由于5xxx鋁合金廣泛應(yīng)用于海洋等腐蝕性環(huán)境中，除了其力學(xué)性能外，抗晶間腐蝕(igc)性能也很重要。當al-mg合金中的鎂含量大于3.5wt.％時，鎂原子優(yōu)先從α-al中擴散，形成沿晶界的β-al3mg2相，嚴重降低了al-mg合金的耐蝕性。5xxx鋁合金中igc的產(chǎn)生與β相在晶界的連續(xù)性有關(guān)。合金元素鋅對al-mg合金的力學(xué)性能、晶間腐蝕行為和顯微組織會產(chǎn)生一定的影響，在al-mg合金中，穩(wěn)定的al-mg-zn三元相在晶粒內(nèi)部均勻析出，并能在位錯和al-mn相邊界異質(zhì)形核，抑制mg原子向晶界偏析，導(dǎo)致t相在晶界處不連續(xù)析出，顯著降低了al-mg-zn合金的腐蝕敏感性并提高了合金的強度。

2、本發(fā)明采用新型鋁鎂合金，在鋁鎂合金中復(fù)合添加了er、zr元素，使合金與傳統(tǒng)al-mg合金相比具備一定析出強化的效果。之后對合金進行一定程度的預(yù)變形，預(yù)變形可增加合金內(nèi)部的位錯密度，對合金的位錯強化機制有較大的貢獻，從而提高合金的機械性能。在預(yù)變形之后進行的穩(wěn)定化退火工藝，可促使al-mg-zn相取代在晶界連續(xù)析出的β相，從而提高合金的耐腐蝕性能。最后進行的陽極氧化處理工藝，可去除表面氧化膜和雜質(zhì)，同時進一步提高合金的耐腐蝕性能。進而實現(xiàn)新型含鉺al-mg合金強度和耐腐蝕性能的雙提升，大大提高了材料的使用壽命。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的是針對新型含鉺al-mg合金強度與耐腐蝕之間的矛盾問題，提供一種預(yù)變形、穩(wěn)定化退火及陽極氧化相結(jié)合的處理方法，擴大其實際生產(chǎn)過程的應(yīng)用范圍。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

3、步驟一：al-mg合金板材的制備

4、本發(fā)明所使用的一種鋁合金的質(zhì)化學(xué)成分(wt.％)為：mg：5.2～6.2％，zn：0.3～0.8％，mn：0.5～0.7％，er：0.04～0.3％，zr：0.05～0.15％，fe＜0.3％，si＜0.2％，其余為al；鋁鎂合金板材制備采用半固態(tài)成型技術(shù)；第一步：將混合物在600℃～700℃下熔化；第二步：將合金快速冷卻到480～580℃的半固態(tài)狀態(tài)；第三步：使用螺旋攪拌器將半固態(tài)狀態(tài)的鋁鎂合金進行攪拌，攪拌速度300～500轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間10～30分鐘；第四步：將合金進行(415～425)℃×360min+(515～525)℃×1000min的雙級均勻化退火；第五步：將合金加熱至500℃保溫16小時后開始擠壓，擠壓壓力103mn，擠壓速度0.6mm/s，擠壓比26.57，最終得到新型含鉺鋁鎂合金熱擠壓板材；

5、步驟二：預(yù)變形樣品的制備

6、預(yù)變形方法為冷軋和冷拔相結(jié)合方式；含鉺鋁鎂合金熱擠壓板材首先進行10％～15％的冷軋變形，之后進行150℃/1小時的時效處理，以緩解內(nèi)應(yīng)力并改善塑性，最后進行1％～5％的冷拔變形；

7、步驟三：熱處理工藝

8、在預(yù)變形樣品的基礎(chǔ)上進行溫度為150～180℃，時間0～120h且不為0的退火處理；

9、步驟四：陽極氧化處理

10、將熱處理后的合金進行酸洗與電解拋光處理，電解液為15～20％的硫酸，電流密度在1～3a/dm2，溫度保持在0～20℃。

11、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：er：0.05％，zr：0.1％，zn：0.5％。

12、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：半固態(tài)成型溫度為520℃。

13、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：攪拌方式采用機械攪拌，攪拌速度400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間20分鐘。

14、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中雙級均勻化處理工藝一級為415℃～425℃保溫360min，二級為515℃～525℃保溫1000min；更優(yōu)選420℃/360min+520/℃×1000min。

15、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：冷軋變形量為12％，冷拔變形量為3％。

16、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：穩(wěn)定化退火工藝為165℃/72h。

17、作為本發(fā)明所述方法的一種優(yōu)選方案，其中：電解液為18％硫酸，電流密度為2a/dm2，溫度保持在10℃。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

19、(1)本發(fā)明通過預(yù)變形使合金內(nèi)部位錯密度顯著提高，同時位錯與彌散物產(chǎn)生相互作用，阻礙塑性變形過程中位錯的運動，顯著強化合金。

20、(2)本發(fā)明通過進行合適的穩(wěn)定化退火工藝可促使al-mg-zn相取代原來在晶界連續(xù)析出的β相，大幅度提高合金的耐腐蝕性能。

21、(3)本發(fā)明通過進行陽極氧化處理，在穩(wěn)定化退火的基礎(chǔ)上進一步提高了合金的耐腐蝕性能。使新型含鉺al-mg合金在確保長期耐腐蝕的同時具備優(yōu)異的力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種提高含鉺al-mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，一種提高新型含鉺al-mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，鋁合金中er的質(zhì)量百分比含量為0.05％，zr：0.1％，zn：0.5％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，一種提高新型含鉺al-mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，攪拌速度400轉(zhuǎn)/分鐘，攪拌時間20分鐘。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，一種提高新型含鉺al-mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，雙級均勻化處理工藝一級為415℃～425℃保溫360min，二級為515℃～525℃保溫1000min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(1)中，雙級均勻化處理工藝420℃/360min+520/℃×1000min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，冷軋變形量為12％，冷拔變形量為3％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，穩(wěn)定化退火工藝為165℃/72h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，電解液為18％硫酸，電流密度為2a/dm2，溫度保持在10℃。

技術(shù)總結(jié)
一種提高含鉺Al?Mg合金機械性能與耐腐蝕性能的方法，屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域。合金的化學(xué)成分(wt.％)：Mg?5.2～6.2％，Zn0.3～0.8％，Mn0.5～0.7％，Er0.04～0.3％，Zr0.05～0.15％，F(xiàn)e＜0.3％，Si＜0.2％，其余為Al。所述方法包括：采用半固態(tài)成型技術(shù)制備含鉺鋁鎂合金板材，之后進行12％冷軋+3％冷拔的預(yù)變形工藝處理，然后在此基礎(chǔ)上進行165℃/72h的穩(wěn)定化退火工藝處理，最后進行陽極氧化處理，從而獲得高性能的含鉺Al?Mg合金。本發(fā)明可實現(xiàn)對含鉺Al?Mg合金強度與腐蝕性能之間的問題進行有效控制，獲得兼顧強度和耐腐蝕的高質(zhì)量含鉺Al?Mg合金。

技術(shù)研發(fā)人員：聶祚仁,張建宇,魏午,黃暉,榮莉,文勝平,吳曉藍,高坤元
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24