CN107354412A - 一种含Zr的Al‑Zn‑Mg合金双级均匀化工艺 - Google Patents
一种含Zr的Al‑Zn‑Mg合金双级均匀化工艺 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于有色金属材料技术领域,尤其涉及一种含Zr的Al‑Zn‑Mg合金双级均匀化工艺。所述Al‑Zn‑Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.1%~0.15%,该双级均匀化工艺包括以下步骤:(1)第一级均匀化:将所述Al‑Zn‑Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为401~450℃,t1为1~24h;(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为450~480℃,t2为12~48h。本发明通过改变Al‑Zn‑Mg合金中Zr元素的含量和双级均匀化工艺,能够析出均匀、细小和密集的Al3Zr粒子,由经该工艺处理后的Al‑Zn‑Mg合金得到的合金型材,具有良好的力学和腐蚀性能。
Description
技术领域
本发明属于有色金属材料技术领域,尤其涉及一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺。
背景技术
Al-Zn-Mg合金材料是具有良好的质强比、断裂韧性、挤压性能、焊接性能,是一种理想的中高强耐疲劳的结构材料,作为轨道和地铁列车及大型汽车用薄壁高精度复杂实心和空心型材,对车辆的行驶安全至关重要。为了保持车体行驶的稳定性,要求材料具有较高的强度,此外在车体的运行过程当中会受到各种载荷的冲击作用以及在不同的环境中材料会遭受不同程度的腐蚀,因而对材料的冲击韧性和材料的腐蚀性能的提高显得尤为重要,材料在熔铸过程当中存在枝晶偏析和粗大的共晶组织,晶内和晶界的化学成分和组织分布不均匀,这些组织会恶化产品的力学和腐蚀性能,因而需要对熔铸后得到的铸锭进行均匀化处理。
Al-Zn-Mg合金通常情况下是在低于最低非平衡固相线温度20℃~30℃下进行,由于温度较高,能够较为彻底消除之枝晶偏析和非平衡凝固共晶组织,然而低温相则容易发生过烧,影响产品的性能,此外,通过一级均匀化获得Al3Zr相较为稀疏、粗大且不均匀,不利于抑制材料在挤压过程当中再结晶的发生。在合金中Zr元素的百分含量对Al3Zr相的析出有重大的影响,含量不足时析出动力不够,析出的Al3Zr相较少,百分比太大时,在高温的条件下,Al3Zr相容易发生长大,析出的Al3Zr相过为粗大不利于抑制再结晶的发生。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该工艺能够析出均匀、细小和密集的Al3Zr粒子,由经该工艺处理后的Al-Zn-Mg合金所生产的合金型材具有良好的力学和腐蚀性能。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.1%~0.15%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为401~450℃,t1为1~24h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为450~480℃,t2为12~48h。
优选的,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.12%~0.13%。
优选的,所述T1为410~430℃,t1为5~15h。
更优选的,所述T1为415~420℃,t1为8~10h。
优选的,所述T2为465~475℃,t2为20~30h。
更优选的,所述T2为470~480℃,t2为23~25h。
本发明提供了一种所述双级均匀化工艺的优选方案,即,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.13%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为410~420℃,t1为8~10h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为465~475℃,t2为24~26h。
本发明提供了另一种所述双级均匀化工艺的优选方案,即,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.12%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为405~415℃,t1为6~8h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为470~480℃,t2为23~25h。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有以下有益效果:
本发明通过改变Al-Zn-Mg合金中Zr元素的含量和双级均匀化工艺,能够析出均匀、细小和密集的Al3Zr粒子,进而抑制该Al-Zn-Mg合金在后续挤压加工过程当中的再结晶,减少了大角度再结晶界的数量。经该工艺处理后的Al-Zn-Mg合金再依次经过常规的热变形、固溶处理和时效处理等工序得到合金型材,经性能测试得知该合金型材具有良好的力学和腐蚀性能。
附图说明
图1为由实施例1的Al-Zn-Mg合金得到的合金型材的晶内TEM(透射电子显微镜)图样;
图2:由对比例的Al-Zn-Mg合金得到的合金型材的晶内TEM(透射电子显微镜)图样;
其中,1:析出的Al3Zr粒子。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)将该Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量设置为0.13%(具体设置方式为常规技术手段),并将该Al-Zn-Mg合金熔铸为铸锭;
(2)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为415℃,t1为9h;
(3)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为470℃,t2为25h。
实施例2
本实施例提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)将该Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量设置为0.12%,并将该Al-Zn-Mg合金熔铸为铸锭;
(2)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为410℃,t1为7h;
(3)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为475℃,t2为24h。
实施例3
本实施例提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)将该Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量设置为0.1%,并将该Al-Zn-Mg合金熔铸为铸锭;
(2)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为450℃,t1为5h;
(3)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为465℃,t2为48h。
实施例4
本实施例提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)将该Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量设置为0.15%,并将该Al-Zn-Mg合金熔铸为铸锭;
(2)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为405℃,t1为24h;
(3)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为450℃,t2为12h。
对比例
本对比例提供了一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,该双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)将该Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量设置为0.13%,并将该Al-Zn-Mg合金熔铸为铸锭;
(2)均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至470℃,升温及保温时间之和为26h。
试验例
将实验例1~3和对比例所述工艺得到的Al-Zn-Mg合金铸锭,均依次经同样的热变形、固溶处理和时效处理等常规处理工序得到合金型材,将分别得到的Al-Zn-Mg合金型材进行组织和性能测试,测试结果如表1、图1和图2所示。其中Rf代表再结晶分数,Rm代表抗拉强度,A代表延伸率,ak代表冲击韧性值,ISSRT代表应力腐蚀敏感系数,ISSRT从0到1,表示应力腐蚀敏感性逐渐增加。
表1 Al-Zn-Mg合金型材性能测试表
合金型材 | Rf(%) | Rm(MPa) | A(%) | ak(J/cm2) | ISSRT(%) |
实施例1 | 43.5 | 380.5 | 13.1 | 40.5 | 3.5 |
实施例2 | 45.0 | 378.9 | 13.5 | 39.2 | 3.8 |
实施例3 | 45.3 | 380.0 | 13.3 | 41.0 | 3.6 |
实施例4 | 44.5 | 379.5 | 13.2 | 40.0 | 3.9 |
对比例 | 51.2 | 371.5 | 12.6 | 38.0 | 7.5 |
由表1、图1和图2可以看出,在含Zr元素为0.1%~0.15%的Al-Zn-Mg合金中,双级均匀化工艺相对于传统的单级均匀化工艺,能够通过析出均匀、细小、密集分布的Al3Zr相获得再结晶分数较少的Al-Zn-Mg合金,并提高了合金型材的强韧力学性能和应力腐蚀性能。
根据实施例可知,本发明的工艺方法满足生产要求,本发明能够获得具备优良力学性能和腐蚀综合性能的Al-Zn-Mg铝合金挤压型材,实施例1、实施例2和对比例就证明了这一点。
本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的,而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用,并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (8)
1.一种含Zr的Al-Zn-Mg合金双级均匀化工艺,其特征在于,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.1%~0.15%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为401~450℃,t1为1~24h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为450~480℃,t2为12~48h。
2.根据权利要求1所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.12%~0.13%。
3.根据权利要求1所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述T1为410~430℃,t1为5~15h。
4.根据权利要求3所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述T1为415~420℃,t1为8~10h。
5.根据权利要求1所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述T2为465~475℃,t2为20~30h。
6.根据权利要求5所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述T2为470~480℃,t2为23~25h。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.13%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为410~420℃,t1为8~10h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为465~475℃,t2为24~26h。
8.根据权利要求1~6中任一项所述的双级均匀化工艺,其特征在于,所述Al-Zn-Mg合金中Zr元素的质量百分含量为0.12%,所述双级均匀化工艺包括以下步骤:
(1)第一级均匀化:将所述Al-Zn-Mg合金的铸锭由室温升至T1,升温及保温时间之和为t1,其中T1为405~415℃,t1为6~8h;
(2)第二级均匀化:将经过步骤(1)处理后的铸锭由T1升至T2,升温及保温时间之和为t2,其中T2为470~480℃,t2为23~25h。
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