[发明专利]一种高强韧抗腐蚀的铝合金及其制备和挤压方法

说明书

本发明公开了一种高强韧抗腐蚀的铝合金及其制备和挤压方法，铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 4.6～5.4％，Mn 0.6～0.9％，Cr 0.15～0.25％，Ce 0.05～0.15％，Er 0.15～0.25％，Sc 0.03～0.05％，Ti 0.01～0.015％，B 0.002～0.003％，Fe≤0.2％，Si≤0.1％，余量为Al和不可避免的其它杂质。其制备和挤压方法包括熔炼配制铝合金液、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、加热挤压和在线淬火。本发明通过微合金化处理和优化设计挤压工艺，细化变质富Fe相和连续网状Mg₂Al₃相，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金获得单相纤维晶组织，提高铝合金的强度、塑性、断裂韧性和抗腐蚀性能。本发明所述铝合金具有优异的综合性能，适合于制造舰船、汽车、轨道车辆、飞机等交通运输工具的结构件。

技术领域

本发明属于铝合金加工技术领域，具体是涉及一种高强韧抗腐蚀的铝合金及其制备和挤压方法。

背景技术

铝镁合金又称为5xxx系铝合金，典型牌号有5052、5056、5083、5086和5454、5456等，是以镁为主要合金元素的铝合金，具有密度低、比强度高、切削性能好以及良好的可焊接性和耐蚀性，作为受力结构件和焊接件等广泛用于船舶及海洋工程装备、交通运输工具、压力容器、制冷装置、武器装备等领域，如各种舰船及海洋工程装备的结构件、飞机的蒙皮骨架、油箱和导管、汽车车身板、高铁、轻轨等轨道交通的焊接结构件、液化天然气运输船贮罐、液体罐车、冷藏车、冷藏集装箱等压力容器以及导弹元件、防弹甲板等。

随着舰船、飞机、汽车、轨道交通等交通运输工具轻量化的发展，采用高强度铝镁合金来制造交通运输工具结构件，可以显著减轻交通工具的重量，提高交通工具的速度、机动性和稳定性，取得节能减排、降低运输成本等效果。交通运输工具轻量化发展对铝镁合金材料的性能也提出了更高的要求，可概括为强度高、塑性好、焊接性好以及优良的断裂韧性和抗腐蚀性能，以提高结构件的受力承载能力、安全性和服役寿命等，如舰船长期暴露在海水和海洋气候环境中，对铝镁合金的抗应力腐蚀和抗剥落腐蚀性能则要求较高，又如飞机、汽车、轨道交通工具对铝镁合金的断裂韧性要求较高，以提高安全特性。

铝镁合金的性能与Mg的含量密切相关，对于Mg含量低于3.5％的铝镁合金，往往都具有较好的塑性、焊接性能、断裂韧性和抗腐蚀性能，缺点是强度普遍较低。对于Mg含量大于3.5％的铝镁合金，随着Mg含量的增加，强度得到显著提升，但是合金的晶界上容易形成连续网状Mg₂Al₃相而引发沿晶断裂和晶界腐蚀，沿晶断裂属于脆性断裂，晶界腐蚀会引起晶界开裂，增大应力腐蚀敏感性，导致高Mg含量铝镁合金的断裂韧性和抗腐蚀性能普遍较差。由于难以协调断裂韧性、抗腐蚀性能与强度之间的矛盾问题，目前广泛使用的铝镁合金通常都是Mg含量低于4.5％的中等强度铝镁合金。可见，现有铝镁合金及其制备和挤压方法还有待改进和提高。

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的铝合金及其制备和挤压方法，旨在解决高Mg含量铝镁合金的断裂韧性、抗腐蚀性能与强度之间的矛盾问题，获得同时兼具高强度和优异断裂韧性及抗腐蚀性能的铝镁合金。

本发明的技术方案是这样实现的：

本发明所述高强韧抗腐蚀的铝合金，其特点是：该铝合金由以下质量百分比的成分组成：Mg 4.6～5.4％，Mn 0.6～0.9％，Cr 0.15～0.25％，Ce 0.05～0.15％，Er 0.15～0.25％，Sc 0.03～0.05％，Ti 0.01～0.015％，B 0.002～0.003％，Fe≤0.2％，Si≤0.1％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，Er与Sc的质量比为5:1，不可避免的其它杂质单个含量≤0.05％，总量≤0.15％。

本发明所述高强韧抗腐蚀的铝合金的制备和挤压方法，其特点是包括以下步骤：