CN103924176A

CN103924176A - 一种耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材加工过程中冷轧变形量优化工艺

Info

Publication number: CN103924176A
Application number: CN201410149419.3A
Authority: CN
Inventors: 高坤元; 戴小伟; 聂祚仁; 文胜平; 黄晖; 张义
Original assignee: Beijing University of Technology
Current assignee: Beijing University of Technology
Priority date: 2014-04-12
Filing date: 2014-04-12
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-04-12
Also published as: CN103924176B

Abstract

一种耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材加工过程中冷轧变形量优化工艺，属于有色金属技术领域。含Zn、Er高Mg热轧板各组分的质量百分含量分别为Mg5.3%～6.3%，Zn0.4%～0.8%，Mn0.4%～0.8%，Er0.15%～0.3%，Zr0.15%～0.25%，不可避免杂质含量＜0.4%，余量为Al；热轧板经热轧、中间退火后冷轧，最终冷变形量为33%～72%；板材在240℃不同时间退火后进行硝酸失重测试，对240℃/2h退火态进行剥落腐蚀测试，最终耐长期腐蚀的最佳变形量为55%±2%。该工艺优化出了含Zn、Er高Mg铝合金板材耐长期腐蚀的变形量，该变形量保证了合金在较好的耐长期腐蚀性能的同时，也具有较高的强度。

Description

一种耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材加工过程中冷轧变形量优化工艺

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种提高含Zn、Er高Mg铝合金板材的耐长期腐蚀性能的变形量优化工艺，该工艺优化出使合金兼具有耐长期腐蚀性能和强度的最优变形量。

背景技术

Al-Mg合金以其优异的性能而广泛应用于汽车、航空航天等领域。该系铝合金不能进行热处理强化，主要是通过Mg原子的固溶强化和应变强化来提高强度，然而当Mg含量超过3.5wt.%时，合金在长时间服役过程中，β相（Mg₂Al₃）易于沿晶界连续析出形成晶间网膜，造成严重的晶间腐蚀和应力腐蚀，从而降低材料的使用寿命。另外，应变强化是提高强度的重要途径，但是变形量的增加会改变合金的显微组织并提高变形储能。显微组织的改变影响β相的析出位置，变形储存能的变化会改变β相析出的驱动力。综合起来，变形量的改变最终会影响β相的分布状态。

专利201210065948.6中述及高Mg含Er5A06的稳定化温度为235℃～245℃，因此，选取240℃作为稳定化温度来对含Zn、Er高Mg铝合金的变形量进行优化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有耐长期腐蚀性能的含Zn、Er高Mg铝合金板材冷轧过程中的变形量优化工艺，通过该工艺，能够优化出使合金具有较好长期耐腐蚀性能和较高强度的最佳变形量。

本发明所提供的一种耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材的变形量优化工艺，含Zn、Er高Mg铝合金热轧板各组分的质量百分含量分别为Mg5.3%～6.3%，Zn0.4%～0.8%，Mn0.4%～0.8%，Er0.15%～0.3%，Zr0.15%～0.25%，不可避免杂质含量＜0.4%，余量为Al，步骤为：

含Zn、Er高Mg铝合金冷轧板材经热轧，中间退火，冷轧至变形量为55%±2%，然后稳定化退火。

本发明技术方案的优点在于：

该优化工艺所提供的板材冷轧过程中的最佳变形量，使含Zn、Er高Mg铝合金板材具有耐长期腐蚀性能和较高强度，显著提高板材的使用寿命。

附图说明

图1为含Zn、Er高Mg铝合金70%±2%变形量板材经过240℃不同时间退火后的失重变化曲线；

图2为含Zn、Er高Mg铝合金65%±2%变形量板材经过240℃不同时间退火后的失重变化曲线；

图3为含Zn、Er高Mg铝合金60%±2%变形量板材经过240℃不同时间退火后的失重变化曲线；

图4为含Zn、Er高Mg铝合金35%±2%变形量板材经过240℃不同时间退火后的失重变化曲线；

图5为含Zn、Er高Mg铝合金55%±2%变形量板材经过240℃不同时间退火后的失重变化曲线；

图6为含Zn、Er高Mg铝合金各变形量板材在240℃/2h状态下的剥落腐蚀形貌；

下面结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

对比例1

1）以含Zn、Er的高Mg铝合金20mm厚热轧板为例，化学成分为Mg5.98%，Zn0.79%，Mn0.5%，Er0.2%，Zr0.22%，不可避免杂质含量＜0.4%，余量为Al。对合金热轧板在460℃±10℃再结晶退火2h后热轧、后在350℃±10℃中间退火，保温2h，空冷至室温。

2)对步骤1）所得含Zn、Er高Mg铝合金进行多道次冷轧，最终冷变形量为70%±2%（由于轧制的不均匀性，变形量存在2%的误差）。

3）对步骤2）所得冷轧板在240℃下进行不同时间的退火。根据美国材料试验协会标准AST G67对合金冷轧态和不同退火态试样进行硝酸失重实验，以浸泡前后合金单位面积的失重评定材料的晶间腐蚀敏感性。其单位面积失重随退火时间的变化曲线如图1所示。

对比例2

步骤1）同对比例1。

2）对步骤1）所得含Zn、Er高Mg铝合金进行多道次冷轧，最终冷变形量为65%±2%（由于轧制的不均匀性，变形量存在2%的误差）。

3）对步骤2）所得冷轧板在240℃下进行不同时间的退火。根据美国材料试验协会标准AST G67对合金冷轧态和不同退火态试样进行硝酸失重实验，以浸泡前后合金单位面积的失重评定材料的晶间腐蚀敏感性。其单位面积失重随退火时间的变化曲线如图2所示。

对比例3

步骤1）同对比例1。

2）对步骤1）所得含Zn、Er高Mg铝合金进行多道次冷轧，最终冷变形量为60%±2%（由于轧制的不均匀性，变形量存在2%的误差）。

3）对步骤2）所得冷轧板在240℃下进行不同时间退火。根据美国材料试验协会标准AST G67对合金冷轧态和不同退火态试样进行硝酸失重实验，以浸泡前后合金单位面积的失重评定材料的晶间腐蚀敏感性。其单位面积失重随退火时间的变化曲线如图3所示。

对比例4

步骤1）同对比例1。

2）对步骤1）所得含Zn、Er高Mg铝合金进行多道次冷轧，最终冷变形量为35%±2%（由于轧制的不均匀性，变形量存在2%的误差）。

3）对步骤2）所得冷轧板在240℃下进行不同时间退火。根据美国材料试验协会标准AST G67对合金冷轧态和不同退火态试样进行硝酸失重实验，以浸泡前后合金单位面积的失重评定材料的晶间腐蚀敏感性。其单位面积失重随退火时间的变化曲线如图4所示。

实施例1

步骤1）同对比例1。

2）对步骤1）所得含Zn、Er高Mg铝合金进行冷轧，冷变形量为55%±2%（由于轧制的不均匀性，变形量存在2%的误差）。

3）对步骤2）所得冷轧板在240℃下进行不同时间退火。根据美国材料试验协会标准AST G67对合金冷轧态和不同退火态试样进行硝酸失重实验，以浸泡前后合金单位面积的失重评定材料的晶间腐蚀敏感性。其单位面积失重随退火时间的变化曲线如图5所示。

由图1-图5可以看出，各变形量合金经过240℃退火处理后，各自的单位面积失重都随退火时间的延长先增加后减小，而后随退火时间进一步增加失重趋于稳定。60%±2%、65%±2%和70%±2%变形量合金最大失重都达到65mg/(cm²)以上，而35%±2%和55%±2%变形量合金的最大失重都在30mg/(cm²)以下；退火时间延长至4h时，60%±2%、65%±2%和70%±2%变形量合金的失重处于晶间腐蚀介敏感区内，而35%±2%和55%±2%变形量合金的失重处于晶间腐蚀不敏感区，而且金相观察发现，此状态下的55%±2%变形量的合金并未发现晶间腐蚀，而60%±2%和65%±2%合金都发生了轻微的晶间腐蚀，35%±2%和55%±2%变形量合金表现出更优异的耐晶间腐蚀性能；随着退火时间进一步延长至16～24h，35%±2%和55%±2%变形量合金的失重稳定在10～12mg/(cm²),耐长期腐蚀性能较好，而60%±2%、65%±2%和70%±2%变形量合金的失重要比前者大出3～6mg/(cm²)，耐长期腐蚀性能不如35%±2%和55%±2%变形量合金。因此由以上分析可知，35%±2%和55%±2%变形量合金的耐晶间腐蚀性能更优。然而，从力学性能上考虑，55%±2%变形量合金在240℃不同时间退火态的硬度值平均要比35%±2%变形量合金高出3.4%～5.9%，因此，综合考虑耐晶间腐蚀性能和力学性能，最佳变形量为55%±2%。

实施例2

1）将对比例1、对比例2、对比例3、对比例4和实施例1中步骤2）所得冷轧板在240℃退火2h后空冷。根据美国材料试验协会标准ASTM G66-99对该退火态试样进行剥落腐蚀实验，以浸泡后合金的腐蚀形貌评定材料的耐剥落腐蚀等级。各变形量240℃/2h退火态的剥落腐蚀形貌如图6所示。

由图6可以看出，该状态的不同变形量合金发生了不同程度的腐蚀，70%±2%变形量合金表面产生大量蚀孔，而且蚀孔已经轻微的深入试样表面（箭头处），合金发生轻微剥蚀，因此评定为EA级。65%±2%和60%±2%变形量合金被评为PC级，表面发生了严重的点蚀。很明显的看出，55%±2%和35%±2%变形量合金耐剥落腐蚀性能较好，表面只发生轻微的点蚀，然而根据统计，35%±2%变形量合金在轧面和截面上单位面积的蚀孔数量分别为0.8/cm2、7.5/cm2，因此评定为PB级。而55%±2%变形量合金的蚀孔密度分别为0.4/cm2、2.2/cm2，评定为PA级。55%±2%变形量合金的耐剥落腐蚀性能是最好的。

由上所述可知，综合考虑耐晶间腐蚀性能、力学性能和耐剥落腐蚀性能，耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材的最优变形量为55%±2%。

Claims

1.一种耐长期腐蚀的含Zn、Er高Mg铝合金板材加工过程中冷轧变形量优化工艺，其中该铝合金热轧板各组分的质量百分含量为：Mg：5.3%～6.3%，Zn：0.4%～0.8%，Mn：0.4%～0.8%，Er：0.15%～0.3%，Zr：0.15%～0.25%，不可避免杂质含量＜0.4%，余量为Al，其特征在于：板材经热轧、中间退火、冷轧至变形量为55%±2%，然后稳定化退火。