[发明专利]一种提高含Zn、Er铝镁合金耐蚀性能的稳定化热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，主要应用于舰船行业，具体涉及一种提高含Zn、Er铝镁合金耐蚀性能的稳定化热处理工艺，根据船用铝合金板材标准（GB／T22641—2008）对铝合金耐蚀性能的要求，本工艺旨在保证合金强度的同时，其晶间腐蚀深度不大于3级，剥落腐蚀等级不出现E级。

背景技术

Al—Mg系铝合金具有良好的耐蚀性、导电性、导热性，具有较高的比强度和塑性，焊接性能好，广泛应用于航空、航天、舰船、交通灯领域，提高合金的强度且保证其耐蚀性是该系合金发展的核心。Al—Mg系合金属于不可热处理强化合金，主要通过Mg原子固溶强化、冷作硬化和弥散强化。Al—Mg系合金弥散强化主要是通过添加微量元素在合金基体中形成细小而弥散的析出相，钉扎位错，提高合金的力学性能。冷作硬化主要是通过冷加工提高合金的强度，但冷变形越大，基体内将产生大量位错，提供了Mg原子向晶界扩散的通道，易使晶界形成连续的β相晶间网膜，此外冷加工还会产生应力集中，剥蚀遵从应力腐蚀机理，即腐蚀产物楔入到裂纹尖端产生拉应力集中，使腐蚀以SCC机理扩展。因此冷变形高的Al—Mg系合金必须经过稳定化退火处理，控制β相质点的析出位置、分布形态，使β相在晶界不连续析出，从而改善合金的耐蚀性能。向Al—Mg系合金中添加Mg是固溶强化的一种主要方式，文献指出Mg含量每提高1%，其强度将提高30MPa，但当Mg质量百分比含量超过3.5%时，将会在基体中形成β相，如不经过最终的稳定化热处理，在室温长期服役过程中，也会由于基体中过饱和Mg元素的减少而发生时效软化，强度下降，且Mg原子逐渐向晶界扩散，在晶界处形成连续的β相网膜而使材料的腐蚀性能急剧下降。

R.Goswami、JIE GAOandDAVID J.、S.Nebti、M.Kubota、邵蕊、张鑫明等研究者在研究5083、5A01、5E06等合金时发现，在低温（≤180℃）退火2h时，β相在晶界处不连续分布，腐蚀性能良好，但材料不稳定，原因是加工变形后的基体内含有较多的位错，且低温（≤180℃）退火时，位错不能被消除，大部分被保留在基体内，随退火时间的延长，β相将沿位错向晶界不断扩散，最终在晶界形成连续的β相网膜，腐蚀性能恶化。张珂、刘成、聂波、王月等研究者发现，当退火温度达200℃以上时，基体中位错被消除，形成大量亚晶界，β相将在晶界或亚晶界处不连续析出，从而改善合金的耐蚀性能。近年来国外学者CarrollMC等人研究发现通过向Al—Mg合金中添加Zn元素，在基体中产生τ相，降低了基体中β相的含量，且τ相的腐蚀电位较β相高，与α（Al）基体相近，由于第二相与基体产生的电位差是发生腐蚀的必要条件，所以能显著改善合金的耐蚀性。但是国内对于含Zn、Er铝镁合金耐蚀性的报道极少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高含Zn、Er铝镁合金耐蚀性能的稳定化热处理工艺，旨在保证合金强度的同时，使合金具有优异的耐长期腐蚀性能。

一种提高含Zn、Er铝镁合金耐蚀性能的稳定化热处理工艺，含Zn、Er铝镁合金其各组分质量百分比含量分别为Mg5.4‐6.6%，Mn0.51%，Zn0.79%，Er0.20%，Zr0.18%，不可避免杂质≤0.15%，余量为Al，其特征在于，包括以下步骤：

1）对含Zn、Er铝镁合金铸锭在410±20℃热轧，350±10℃/2h中间退火，最后进行冷轧，变形量为60%，得到含Zn、Er铝镁合金冷轧板；

2）对步骤1）所得到的含Zn、Er铝镁合金冷轧板进行稳定化热处理，退火温度200℃—240℃（优选220—240℃），保温时间为2—8h，水冷至室温。

上述更优选稳定化退火热处理工艺优选220℃/2h退火。

本发明通过Zn、Er元素的添加在基体中析出τ相和弥散的Al₃Er粒子。由于τ相的腐蚀电位较β相高，且退火后τ相、β相在晶界、亚晶界均匀不连续析出，因而显著改善合金的耐蚀性能。弥撒的Al₃Er的粒子能够钉扎位错，从而起到强化效果。

本发明具有以下有益效果：

合金经220‐240℃退火时，τ相和β相能够在晶界、亚晶界或晶内均匀不连续的析出，不会形成连续的β相网膜，合金的耐蚀性能良好，同时基体中析出大量弥散的Al₃Er粒子，起强化作用。因此在此温度范围内退火，合金还保留了较高的强度，达到了船用铝合金板材（GB／T22641—2008）对其强度和腐蚀性能的要求。

附图说明