CN103436755A - 一种新型防锈铝合金材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型防锈铝合金材料，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Zn、Zr、Be及Al；本发明的新型防锈铝合金材料中Zr含量适中，显著提高了母材和焊缝的强度和塑性，可焊性增强，同时Zr与Al形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；所述的新型防锈铝合金材料中加入少量的Zn，析出的MgZn2相和Al2Zn3Mg3相的弥散强化作用可有效提高母材和焊缝的强度，并使其耐腐蚀性能达到最佳。因此，本发明的新型铝合金材料机械强度高，耐腐蚀性、可焊性强，解决了我国大型全铝合金高速舰船（气垫船）的材料空白问题。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料领域，特别涉及一种新型防锈铝合金材料。
背景技术
目前，我国防锈铝合金为5×××系A1．Mg合金，5×××系属于较成熟和常用的铝合金系列。我国5系铝合金牌号有28种之多（参见GB 9048-2008《变形铝及铝合金化学成份》），主要合金元素为镁，含镁质量分数在3-5%之间，因此又可以称为铝镁合金。铝镁合金的主要特点为密度低、抗拉强度和延伸率较高。5×××铝镁合金的力学性能：抗拉强度σb (MPa) ≥270，屈服强度σ0.2 (MPa)≥120。
5×××系铝镁合金最有具代表性的是5083，目前，我国的中小型全铝合金高速船基本都采用了上述铝镁合金。但随着我国大型全铝合金高速舰船的研发，现有的5系铝合金的机械性能已不能满足设计要求，如不研发新型的铝合金材料，必然会对我国全铝合金高速舰船的研发和量产极为不利。中国专利申请《一种铝合金材料》（申请号：CN201210358369.0，公开日：2013年1月16日，公开号：CN102876943A）公开了一种铝合金材料，其物质组成为0.2-0.3％的硅，0.5-0.8％的铁，1.2-1.5％的铜，0.3-0.5％的锰，0.5-0.8％的镁，0.03-0.5％的铬，6.0-7.0％的锌，0.08-0.15％的钛，余量为铝及少量无法避免的杂质。所述铝合金材料的物质组成、配比与5083基本相似，并不能从根本上解决铝合金的机械性能问题。
因此，目前急需一种机械性能高，防锈、防腐蚀性强的优质铝合金材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型防锈铝合金材料，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al；本发明的新型铝合金材料机械强度高，耐腐蚀性、可焊性强，解决了我国大型全铝合金高速舰船（气垫船）的材料空白问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：
一种新型防锈铝合金材料，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.01~0.4
Fe 0.01~0.4
Cu 0.01~0.1
Mn 0.7~1.5
Mg 5.5~7.5
Zn 0.001~0.2
Zr 0.02~0.12
Be 0.0001~0.003
Al 89.0~94.0。
在铝合金成分中起强化作用的主要合金元素为Mg，每增加1%Mg，抗拉强度大约升高约34MPa，但Mg含量过高则会降低机加性能和焊接性能，因而增加1%左右的Mn可以补充强化作用，适当的增加Mn后可降低镁含量，同时可降低热裂向，另外Mn还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性能和焊接性能。
如表1所示，本发明所述的新型防锈铝合金中Mg、Mn含量相对5083铝合金较高，可以显著提高强度，并使焊接裂纹倾向降到最低；Mn元素的加入能增强材料的耐腐蚀性；Zr含量适中，显著提高母材和焊缝的强度和塑性，可焊性增强，同时Zr与Al形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；加入少量的Zn，析出的MgZn2相和Al2Zn3Mg3相的弥散强化作用可有效提高母材和焊缝的强度，并使其耐腐蚀性能达到最佳；同时，其氢含量低于0.03ml/100g，可以显著减少材料气孔数量，提高焊接性能。
本发明相比现有技术所达到的有益效果是：
1、本发明的新型防锈铝合金材料中Mg、Mn的含量较高，可有效提高强度，并使焊接裂纹倾向降到最低，耐腐蚀性增强；
2、本发明的新型防锈铝合金材料中Zr含量适中，显著提高了母材和焊缝的强度和塑性，可焊性增强，同时Zr与Al形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒；
3、本发明的新型防锈铝合金材料中加入少量的Zn，析出的MgZn2相和Al2Zn3Mg3相的弥散强化作用可有效提高母材和焊缝的强度，并使其耐腐蚀性能达到最佳。
具体实施方式
实施例1
一种新型防锈铝合金材料，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.01~0.4
Fe 0.01~0.4
Cu 0.01~0.1
Mn 0.7~1.5
Mg 5.5~7.5
Zn 0.001~0.2
Zr 0.02~0.12
Be 0.0001~0.003
Al 89.0~94.0。
本实施例所用重量单位为千克，也可以为吨。
本实施例中所述的各个原料均为工业级。
在本实施例中，各原料可以在给出的配比范围内灵活组合，在此不一一枚举。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上优选方案，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本实施例的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.4
Fe 0.4
Cu 0.1
Mn 1.1
Mg 6.5
Zn 0.2
Zr 0.12
Be 0.003
Al 91.177。
为了检测所述新型防锈铝合金材料的性能，对本实施例所述的铝合金材料进行了状态、抗拉强度、屈服强度以及延伸率的测定，并与5083铝合金的相关性能做了比较，上述检测方法参见GB/T228-2010《金属拉伸试验方法》，其检测结果如表2所示：
通过对比可发现，本实施例所述的新型防锈铝合金材料在抗拉强度、屈服强度以及延伸率上，均大大超过了5083铝合金，上述指标完全能够满足我国下一代全铝合金高速水面船舰的需求。
实施例3
本实施例是在实施例1的基础上优选方案，本实施例中与实施例1相同的部分，请参照实施例1中公开的内容进行理解，实施例1公开的内容也应当作为本实施例的内容，此处不作重复描述。
本实施例的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.048
Fe 0.12
Cu 0.02
Mn 0.81
Mg 7.08
Zn 0.003
Zr 0.097
Be 0.0001
Al 91.8219。
为了检测所述新型防锈铝合金材料的性能，对本实施例所述的铝合金材料进行了状态、抗拉强度、屈服强度以及延伸率的测定，并与5083铝合金的相关性能做了比较，上述检测方法参见GB/T228-2010《金属拉伸试验方法》，其检测结果如表3所示：
通过对比可发现，本实施例所述的新型防锈铝合金材料在抗拉强度、屈服强度以及延伸率上，均大大超过了5083铝合金，上述指标完全能够满足我国下一代全铝合金高速水面船舰的需求。
Claims (3)
1.一种新型防锈铝合金材料，其特征在于，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.01~0.4
Fe 0.01~0.4
Cu 0.01~0.1
Mn 0.7~1.5
Mg 5.5~7.5
Zn 0.001~0.2
Zr 0.02~0.12
Be 0.0001~0.003
Al 89.0~94.0。
2.根据权利要求1所述的新型防锈铝合金材料，其特征在于，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.4
Fe 0.4
Cu 0.1
Mn 1.1
Mg 6.5
Zn 0.2
Zr 0.12
Be 0.003
Al 91.177。
3.根据权利要求1所述的新型防锈铝合金材料，其特征在于，所述的铝合金材料的原料包括Si、Fe、Cu、Mn 、Mg、Zn、Zr、Be及Al，所述原料的重量份数比为：
Si 0.048
Fe 0.12
Cu 0.02
Mn 0.81
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