[发明专利]一种高强韧抗腐蚀Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强韧抗腐蚀Al‑Zn‑Mg系铝合金及其制备方法，铝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，其余为Al和不可避免的杂质元素。其制备方法包括熔化铝合金液、炉内喷吹精炼、在线晶粒细化、在线除气过滤、半连续铸造、铸锭均匀化、加热与挤压、在线淬火和人工时效处理。本发明通过优化设计合金的成分组成及其制备工艺，抑制再结晶和晶粒长大，使Al‑Zn‑Mg系铝合金沿挤压方向获得纤维晶组织，提高铝合金挤压材的断裂韧性和抗腐蚀性能，铝合金挤压材具有优异的综合性能，适合于制造汽车、轨道车辆、船舶、飞机等交通运输工具轻量化用铝材。

技术领域

本发明属于铝合金制备技术领域，具体是涉及一种高强韧抗腐蚀Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法。

背景技术

随着汽车、轨道车辆、船舶、飞机等交通运输工具轻量化的发展，铝合金在交通运输工具上的应用日益扩大。交通运输工具对铝合金的综合性能要求较高，如具有较高的强度、断裂韧性和抗腐蚀性能，以提高交通运输工具的安全性、抗冲击性和耐持久性等。Al-Zn-Mg系铝合金是可热处理强化的高强度铝合金，虽然具有强度高的优点，但用于交通运输工具时，普遍存在断裂韧性不足和腐蚀敏感性较大的问题，主要原因是Al-Zn-Mg系铝合金的合金化元素含量较高，高合金化导致强度与韧性之间存在较大的制约关系，高密度的析出强化相在晶界聚集容易引发应力腐蚀和晶界腐蚀等。通过多元微合金化形成微细铝化物弥散相，抑制再结晶和晶粒长大，保持挤压加工态的纤维晶组织，可以同时提高铝合金的断裂韧性和抗腐蚀性能。但现有技术还无法使Al-Zn-Mg系铝合金沿挤压方向上获得完全纤维晶组织，使断裂韧性和抗腐蚀性能的提高仍然受到较大的限制。因此，现有Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法仍有待改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述存在问题和不足，提供一种高强韧抗腐蚀Al-Zn-Mg系铝合金及其制备方法，通过优化设计合金的成分组成及其制备工艺，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金沿挤压方向获得完全纤维晶组织，同时提高铝合金挤压材的断裂韧性和抗腐蚀性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述的高强韧抗腐蚀Al-Zn-Mg系铝合金，其特点是由以下质量百分比的成分组成：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%，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，Mn、Cr、Er的质量比为2:1:1，不可避免的其它杂质单个含量≤0.05%，总量≤0.15%。

本发明所述的高强韧抗腐蚀Al-Zn-Mg系铝合金的制备方法，其特点是包括以下步骤：

第一步：选用Al-20Cu合金、Al-20Mn合金、Al-10Cr合金、Al-10Er合金、Al-5Ti-1B合金丝和纯度为99.7%的铝锭、纯度为99.9%的锌锭、纯度为99.9%的镁锭作为原材料；

第二步：将铝锭在770～780℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为5.6～5.9%的锌锭、0.5～0.8%的镁锭、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，搅拌熔化成铝合金液；

第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10～15分钟，扒渣后静置30～40分钟；

第四步：将炉内铝合金液导入流槽，将占原材料总重量为0.4～0.6%的Al-5Ti-1B合金丝加入到铝合金液中进行在线晶粒细化处理；

第五步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为150～160转/分钟、氩气流量为5～6立方米/小时的除气机和孔隙度为30～40ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；