CN106435297A - 一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法及产品 - Google Patents

一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法及产品 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，属于金属材料领域。其包括：S11浇铸获得铝胚，S12预热铝胚，S13对铝胚执行热轧延工艺，S14对铝胚执行第一次冷轧延工艺，S15对铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化，S16对铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％，S17对铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为210℃～250℃，最终退火热处理的时间为2h～5h。本发明方法可获得同时具有高强、耐蚀以及耐弯曲性能铝镁合金，铝镁合金其断裂伸长率大于10％，屈服强度大于或等于210MPa。

Description

一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法及产品
技术领域
本发明属于金属材料领域，更具体地，涉及一种制备高强耐蚀铝镁合金片的方法、其产品以及应用。
背景技术
铝镁合金是一种在铝合金中加入金属镁的合金，其具有较高的强度和刚度，质量轻，易于加工，易于回收，被广泛地应用于航空航天、交通运输、石油化工、轨道交通、消费电子等领域。
尽管如此，我国铝镁合金产品仍然很难满足高端设备的制造，并且，我国高端设备的零部件多数是从国外进口，而这些进口的零部件则是以我国低价出口的铝镁合金产品作为初级原材料，经过高端技术处理制备而成的高附加值产品。
因此，研究开发高性能的铝镁合金产品成为亟待解决的问题。尤其是，同时具有高强度和耐腐蚀性能的铝镁合金更是亟待需要开发的产品。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法及产品，其目的在于，针对特定成分的铝镁合金铝胚，设计依次执行的热轧延、第一次冷轧延、中间退火热处理、第二次冷轧延以及最终退火热处理，从而获得同时具有高强、耐蚀以及耐弯曲性能铝镁合金。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其包括如下步骤：
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg4.0～4.9％，Mn 0.2～0.5％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化，
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％，
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为210℃～250℃，最终退火热处理的时间为2h～5h。
进一步的，步骤S12中，预热温度为480℃～530℃。
进一步的，步骤S13中，所述热轧延工艺温度为300℃～480℃。
进一步的，步骤S14中，对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％。
进一步的，步骤S15中，对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，中间退火热处理温度为280℃～320℃，所述中间退火热处理时间为2h～5h，以使该铝胚完全再结晶而软化。
按照本发明的第二个方面，还提供了一种如上所述方法获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金。所述的铝镁合金其断裂伸长率大于10％，屈服强度大于或等于210MPa。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
本发明方法中，针对特定成分的铝镁合金依次进行热轧、第一次冷轧、中间退火处理、第二次冷轧、退火处理，并且，该铝镁合金的成分为：Mg 4.0～4.9％，Mn 0.2～0.5％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，热轧的温度为300℃～480℃、第一次冷轧变形量25％～40％、中间退火热处理温度为280℃～320℃，中间退火热处理时间为2h～5h，第二次冷轧的变形量25％～40％、最终退火热处理的温度为210℃～250℃，最终退火热处理时间为2h～5h，在以上成分和工艺的综合作用下，能避免晶界出现腐蚀相，晶粒细小均匀，获得耐弯曲、腐蚀性能优良且强度较高的综合性能优良的铝镁合金，其断裂伸长率大于10％，屈服强度大于或等于210MPa。
附图说明
图1是本发明实施例中一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本发明实施例中一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法流程示意图，由图可知，其包括如下步骤：
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg4.0～4.9％，Mn 0.2～0.5％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，
制备铝胚时候，元素在700℃以上高温相互熔融，经过除气、除渣过滤与添加细晶剂后，在半连续浇铸(Direct Chill Casting)设备将其浇铸成一铝胚。
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，预热温度为480℃～530℃。
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，所述热轧延工艺温度为300℃～480℃。在此步骤中，因镁含量4％以上的铝镁合金属于高加工强化型铝合金，故热轧延温度须介于300至480℃之间，否则过低的热轧延温度将导致铝胚于热轧延过程中产生严重的边裂现象。
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％。
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化。中间退火热处理温度为280℃～320℃，所述中间退火热处理时间为2h～5h。
该中间退火热处理主要是让铝片达到完全退火的软化状态(即俗称之O temper调质度)，因此，对退火温度并无特别要求，一般铝合金生产工厂，会视该炉次的热处理铝合金量而定，通常中间退火热处理温度会超过280℃。优选为中间退火热处理温度为280℃～320℃。
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％，
在此步骤中，铝胚厚度减薄量(英文简称为：Reduction)须严格控制在25％～40％之间，这样的减薄量可于铝材内部介入适当的冷加工差排或者位错(位错：英文简称为Dislocation)，以使铝镁合金具有高强度性能。此外，在上述范围内之冷加工差排量，对退火温度高低变化较不敏感，因此，能够使后续最终退火热处理温度有宽广之施行范围，可大大提高工艺性能。
以上制备方法中，运用两次低冷轧延量制程(即为进行两次冷轧制)，使镁含量超过4％以上的铝镁合金内部存有适当之应变能，因此在后续退火热处理过程，铝胚强度变化对退火温度高低较不敏感，采用批次方式生产时，整炉次20至30吨重的铝卷性能均匀，而且，最终退火温度会高过晶界β-Mg2Al3相最易析出范围(该温度范围为66℃～180℃)，避免了晶界腐蚀相的生成，能较好提高产品的耐腐蚀性能。
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为210℃～250℃，最终退火热处理的时间为2h～5h。
在此步骤中，退火热处理时间介于2至5小时之间，而退火热处理温度介于210至250℃之间，这样，可以避开66至180℃间晶界β-Mg2Al3相最易析出范围，并且晶粒细小，可使铝镁合金具有耐弯曲(即为高伸长率)、高强度、不易腐蚀的优点。
按照如上所述方法制备获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的断裂伸长率大于10％，屈服强度大于或等于210MPa。
为了更详细的说明本发明方法，下面结合具体的实施例进一步详细说明。
实施例1
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg4.0％，Mn 0.2％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，
制备铝胚时候，元素在700℃以上高温相互熔融，经过除气、除渣过滤与添加细晶剂后，在半连续浇铸(Direct Chill Casting)设备将其浇铸成一铝胚。
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，预热温度为480℃～490℃。
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，所述热轧延工艺温度为300℃～350℃。
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～30％。
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化。中间退火热处理温度为280℃～290℃，所述中间退火热处理时间为2h～3h。
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～35％，
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为210℃～220℃，最终退火热处理的时间为2h～3h。
按照如上所述方法制备获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的断裂伸长率大于11％，屈服强度为219MPa。
实施例2
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg4.9％，Mn 0.4％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，预热温度为500℃～530℃。
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，所述热轧延工艺温度为400℃～480℃。
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的35％～40％。
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化。中间退火热处理温度为300℃～320℃，所述中间退火热处理时间为4h～5h。
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的30％～45％，
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为230℃～240℃，最终退火热处理的时间为3h～4h。
按照如上所述方法制备获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的断裂伸长率为14％，屈服强度大于或等于240MPa。
实施例3
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg4.3％，Mn 0.5％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质。
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，预热温度为490℃～520℃。
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，所述热轧延工艺温度为340℃～410℃。
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的28％～35％。
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化。中间退火热处理温度为280℃～300℃，所述中间退火热处理时间为2h～4h。
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的30％～40％，
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为220℃～250℃，最终退火热处理的时间为4h～5h。
按照如上所述方法制备获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的断裂伸长率为10.5％，屈服强度为240MPa。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
S11：浇铸获得铝胚，所述铝胚包括的成分和各个成分的质量百分比分别为：Mg 4.0～4.9％，Mn 0.2～0.5％，Si≤0.2％，Fe≤0.35％，Ti≤0.1％，Cu≤0.15％，Cr≤0.1％，Zn≤0.25％，余量为Al以及质量分数小于0.15％的不可避免的杂质，
S12：预热所述步骤S11获得的铝胚，
S13：对经过所述步骤S12的铝胚执行热轧延工艺，
S14：对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，
S15：对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，以使该铝胚完全再结晶而软化，
S16：对经所述步骤S15的铝胚执行第二次冷轧延工艺，该第二次冷轧延厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％，
S17：对经所述步骤S16的铝胚进行最终退火热处理，最终退火热处理的温度为210℃～250℃，最终退火热处理的时间为2h～5h。
2.如权利要求1所述的一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S12中，预热温度为480℃～530℃。
3.如权利要求2所述的一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S13中，所述热轧延工艺温度为300℃～480℃。
4.如权利要求3所述的一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S14中，对经步骤S13的铝胚执行第一次冷轧延工艺，第一次冷轧延的厚度减薄量为该次轧制前铝胚厚度的25％～40％。
5.如权利要求4所述的一种耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金的制备方法，其特征在于，步骤S15中，对经步骤S14的铝胚执行中间退火热处理，中间退火热处理温度为280℃～320℃，所述中间退火热处理时间为2h～5h，以使该铝胚完全再结晶而软化。
6.如权利要求1-5之一方法获得的耐弯曲、耐腐蚀的高强度铝镁合金。
7.如权利要求6所述的铝镁合金，其特征在于，其断裂伸长率大于10％，其屈服强度大于或等于210MPa。
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