CN106244872A - 一种高耐蚀性的船用Al‑Mg铝合金中厚板材的制备方法 - Google Patents

一种高耐蚀性的船用Al‑Mg铝合金中厚板材的制备方法 Download PDF

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曲明洋
王珊
李廷取
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Abstract

本发明涉及一种高耐蚀性的船用Al‑Mg铝合金中厚板材的制备方法，包括：满足配方的铸锭，依次进行均匀化退火热处理、热轧、冷轧、稳定化热处理，并最终通过辊矫直，切定尺，得到铝合金中厚板材成品。上述生产方法其特征在于：本发明严格控制合金元素所占比例范围，特别是锌含量的控制，并通过均匀化热处理、热轧、冷轧和稳定化热处理工序相互配合，所得到的铝合金中厚板材具有高的耐腐蚀性、较好的强度和塑性，满足了船用铝合金板材对耐腐蚀性的使用要求。

Description

一种高耐蚀性的船用Al-Mg铝合金中厚板材的制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，具体涉及一种高耐蚀性的船用Al-Mg铝合金中厚板材的制备方法。
背景技术
挪威船级社（全称：DET NORSKE VERITAS，简称DNV，成立于1864年，总部位于挪威首都奥斯陆），是一个权威，专业，独立的非营利性的，以“捍卫生命与财产安全，保护环境”为宗旨的独立基金组织。DNV为客户提供全面的风险管理和各类评估认证服务，主要涉及船级服务，认证服务，技术服务等方面，其在全球100个国家中设立了约300个分支机构，员工逾9000人，来自全球85个不同的国家和地区，它同法国船级社（Bureau Veritas ），美国船级社（American Bureau of Shipping）一起成为世界三大主要船级社。DNV的认证业务始终秉持着技术领先的优势，在世界上获得了超过80多个国家的授信认可，因此，满足DNV的规范，可以增加国产船用铝合金板材在船用产品中的竞争力，扩大外贸和销售市场。
现在使用最多的船用铝合金板材主要是5xxx系Al-Mg铝合金，如：5059、5083、5086、5383和5456几种合金，由于其具有较好的中等强度，可焊接、切削加工性良好，无低温脆性和较高的耐海水侵蚀性，广泛应用于制造船体、船板、甲板、壳体内部舱壁等。其中5083合金应用较为广范，该合金中：Si（硅）的质量含量不大于0.40%，Fe（铁）的质量含量不大于0.40%，Cu（铜）的质量含量不大于0.10%，Mn（锰）的质量含量在0.40-1.0%之间，Cr（铬）的质量含量在0.05-0.25%之间，Ti（钛）的质量含量小于0.15%，Mg（镁）的含量在4.0-4.9%之间、Zn（锌）的质量含量不大于0.25%、Al（铝）为余量；但是目前工业上制备的H321状态的5083合金板材的生产工艺主要依靠50%以上总冷变形率来增加材料的力学性能，然后通过250-270℃之间的稳定化处理降低材料强度，提高延伸率和耐蚀性，进而达到标准要求。但是，目前的生产方法对铝合金板材的耐蚀性提高有限，使用寿命也较短，仅为2-5年，无法满足DNV对船用铝合金板材的性能要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高耐蚀性的船用Al-Mg铝合金中厚板材的制备方法，采用本方法制备得到的Al-Mg铝合金中厚板材在H321可以具有良好的力学性能及抗腐蚀性能。
本发明采用的技术方案：一种船用高耐蚀的Al-Mg铝合金中厚板材的制备方法，其特征在于合金配方元素质量百分数为：含Si（硅）的质量含量不大于0.20%，Fe（铁）的质量含量不大于0.20%，Cu（铜）的质量含量不大于0.05%，Mn（锰）的质量含量在0.40-0.60%之间，Cr（铬）的质量含量在0.10-0.20%之间，Ti（钛）的质量含量小于0.05%，Mg（镁）的含量在4.7-5.2%之间、Zn（锌）的质量含量在0.25-0.40%之间、Al（铝）为余量。
将上述配方的高镁铝合金铸锭依次经过锯切、铣面、均匀化退火、热轧、冷轧、清洗、稳定化退火、锯切、辊矫，得到船用高镁铝合金板材。
本发明所述合金铸锭的均匀化退火温度为535~545℃，保温时间为4~6小时。
本发明所述合金热轧卷曲温度为330~350℃，30-50℃每小时的降温速度下，快冷至220℃以下。
本发明所述合金冷轧总加工率为15~25%。
本发明所述合金稳定化退火为230~250℃。
本发明的有益效果：本发明的第一个重要的技术措施是通过少量增加Zn元素，在基体中形成弥散分布的τ相，对电极电位较低的β相的在晶界处连续分布产生一定的抑制作用，可以提高合金的腐蚀敏感性。本发明的第二个重要技术措施是使用较高的均匀化退火温度消除或削弱铸锭凝固过程中产生的晶内偏析，避免形成连续分布的、粗大的β相。本发明的第三个重要技术措施是通过热轧后快速冷却，以及较小的冷加工率和较低的退火温度降低Mg的扩散和β相在晶界处的形成，可以提高合金的腐蚀敏感性，结果表明，本发明制备的高镁铝合金中厚板材抗拉强度在305~385MPa之间，屈服强度≥215MPa，断后延伸率≥10%，晶间腐蚀级别为1级，敏感性为不敏感，剥落腐蚀优于PB级。
下面的实施例是对本发明的进一步说明，而不是限制对本发明的保护范围。
实施例1
合金配方元素质量百分数为：含Si（硅）的质量含量0.198%，Fe（铁）的质量含量0.112%，Cu（铜）的质量含量0.048%，Mn（锰）的质量含量0.412%，Cr（铬）的质量含量0.114%，Ti（钛）的质量含量0.046%，Mg（镁）的含量4.721%，Zn（锌）的质量含量0.251%，Al（铝）为余量。
将合金铸锭进行锯切铣面，将铣面后的铸锭在545℃下加热4小时，经过29道次轧制至8mm厚，卷曲温度为340℃，40℃每小时的降温速度下，快冷至220℃以下。将上述热轧卷材在冷轧机上一道次轧制至6.35mm，得到总的冷加工率为20.6%的冷轧卷。将得到冷轧卷材经过清洗后，在250℃下稳定化退火2小时，待卷材冷却至室温后再经过辊矫直，切定尺，验收后包装，即可得到船用Al-Mg合金板材。
检测所述的铝合金中厚板材在H321下的性能按照GB/T 22641、EN 485.2及ASTMB928等标准检测其剥落敏感性和晶间腐蚀性，其结果见表1所示，表1为实施例1-3提供性能参数。
实施例2
合金配方元素质量百分数为：含Si（硅）的质量含量0.121%，Fe（铁）的质量含量0.199%，Cu（铜）的质量含量0.023%，Mn（锰）的质量含量0.596%，Cr（铬）的质量含量0.197%，Ti（钛）的质量含量0.31%，Mg（镁）的含量5.194%，Zn（锌）的质量含量0.394%，Al（铝）为余量。
将合金铸锭进行锯切铣面，将铣面后的铸锭在535℃下加热6小时，经过29道次轧制至8mm厚，卷曲温度为350℃，50℃每小时的降温速度下，快冷至220℃以下。将上述热轧卷材在冷轧机上一道次轧制至6.00mm，得到总的冷加工率为25%的冷轧卷。将得到冷轧卷材经过清洗后，在240℃下稳定化退火2小时，待卷材冷却至室温后再经过辊矫直，切定尺，验收后包装，即可得到船用Al-Mg合金板材。
检测所述的铝合金中厚板材在H321下的性能按照GB/T 22641、EN 485.2及ASTMB928等标准检测其剥落敏感性和晶间腐蚀性，其结果见表1所示，表1为实施例1-3提供性能参数。
实施例3
合金配方元素质量百分数为：含Si（硅）的质量含量0.151%，Fe（铁）的质量含量0.134%，Cu（铜）的质量含量0.044%，Mn（锰）的质量含量0.523%，Cr（铬）的质量含量0.180%，Ti（钛）的质量含量0.040%，Mg（镁）的含量4.93%，Zn（锌）的质量含量0.331%，Al（铝）为余量。
将合金铸锭进行锯切铣面，将铣面后的铸锭在540℃下加热5小时，经过29道次轧制至6mm厚，卷曲温度为350℃，30℃每小时的降温速度下，快冷至220℃以下。将上述热轧卷材在冷轧机上一道次轧制至5.10mm，得到总的冷加工率为15%的冷轧卷。将得到冷轧卷材经过清洗后，在230℃下稳定化退火2小时，待卷材冷却至室温后再经过辊矫直，切定尺，验收后包装，即可得到船用Al-Mg合金板材。
检测所述的铝合金中厚板材在H321下的性能按照GB/T 22641、EN 485.2及ASTMB928等标准检测其剥落敏感性和晶间腐蚀性，其结果见表1所示，表1为实施例1-3提供性能参数。
表1。
结果表明，本发明所提供的Al-Mg合金中厚板材具有良好的力学性能以及抗腐蚀性，符合DNV船用铝合金中厚板材的认可要求。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但对本领域熟练的技术人员来说，还可以在不脱离本发明原理的前提下做出若干调整，这些改进也应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高耐蚀的船用Al-Mg铝合金中厚板材的制备方法，其特征在于合金配方元素质量百分数为：含Si（硅）的质量含量不大于0.20%，Fe（铁）的质量含量不大于0.20%，Cu（铜）的质量含量不大于0.05%，Mn（锰）的质量含量在0.40-0.60%之间，Cr（铬）的质量含量在0.10-0.20%之间，Ti（钛）的质量含量小于0.05%，Mg（镁）的含量在4.7-5.2%之间、Zn（锌）的质量含量在0.25-0.40%之间、Al（铝）为余量。
2.根据权利要求1所述，其特征在于合金铸锭的均匀化退火温度为535~545℃，保温时间为4~6小时。
3.根据权利要求1所述，其特征在于热轧卷曲温度为330~350℃，30-50℃每小时的降温速度下，快冷至220℃以下。
4.根据权利要求1所述，其特征在于冷轧总加工率为15~25%。
5.根据权利要求1所述，其特征在于稳定化退火为230~250℃。
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