CN107502841A - 一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法，其特征在于它由前处理和后处理组成，所述的前处理为等通道转角挤压,所述的后处理为后续强化热处理。其中前处理为将锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金加热至400±5℃，保温2±0.5h后，再放入模具中进行ECAP挤压处理。后续强化热处理包括：520±5℃´2±0.5h固溶、191±5℃´4±0.5 h时效处理。使用本发明前处理方法处理的合金，再经过后续的固溶‑时效处理。本发明方法简单，操作方便，经本发明处理后的合金耐腐蚀性得到显著提高，同时合金的其他各项性能也得以保持或提高。

Description

一种提高锆和锶复合微合金化的高镆高硅6000系铝合金耐腐 蚀性的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种提高铝合金材料耐腐蚀性能的方法，尤其是一种提高锆和锶复合 微合金化的高镁高硅新型6000系铝合金耐腐蚀性的方法，具体地说是综合利用ECAP、固溶、 时效技术来提高新型铝合金耐腐蚀性的方法。

背景技术

[0002] 近年来，世界各大铝厂为了具备高端铝合金市场的竞争力，分别推出了适用于相 同部位，具备类似性能但不同牌号的铝合金。6000系的铝合金是综合性能好的铝合金，强度 中等并且具有类似的抗腐蚀性和焊接性。6000系铝合金的良好的综合性能使其在航空航 天、武器装备、轨道交通领域等许多领域都有良好的应用前景。

[0003] 等通道转角挤压简称ECAP，相比较传统的塑性加工方法，具有极大的优势：I、ECAP 不但能够有效细化晶粒，而且可以细化第二相颗粒，并且能够使第二相颗粒均匀分布在基 体中，从而可以有效提高材料的各方面性能。2、挤压过程几乎无变形，因而可以重复挤压 获得组织均匀的亚微晶组织或纳米尺寸的超细晶材料。3、ECAP挤压通过模具拐角处产生的 是纯剪切变形，这比传统塑性加工所获得的变形量更大。

[0004] 合金化及微合金化是提高铝合金组织与性能的有效手段。锆(Zr)元素是目前铝合 金中常用的也是很有效的微合金化元素。向铝合金中加入微量锆(Zr)，能起到阻碍再结晶 和晶粒长大，提高合金强度、硬度和焊接性等作用。锶(Sr)元素是铝合金中的一种很有效的 长效变质剂，可以有效细化合金中的化合物相。因此，Zr和Sr的复合微合金化可以在不降低 合金铸造性能、强度同时，提高合金的塑性和韧性。

[0005] 现阶段，6000系铝合金进行热处理时需要的固溶温度一般在560°C左右，固溶温度 较高，在热处理过程中变形量较大，并且其较低的镁、硅元素含量势必造成合金的耐热性较 差。迄今为止，我国对锆和锶复合微合金化高镁高硅6000系铝合金研究较少，锆和锶复合微 合金化高镁高硅6000系铝合金塑性变形和强化处理工艺一直受制于西方国家，这一定程度 上制约了我国航空航天、武器装备等工业的发展。因此结合提高锆和锶复合微合金化高镁 高硅6000系合金的几种后续加工主要方法来改善该合金的耐腐蚀性，对其发展具有重要的 实际意义。

发明内容

[0006] 本发明的目的是针对锆和锶复合微合金化高镁高硅6000系合金的耐腐蚀性较差 的问题，发明一种提高其耐腐蚀性的加工方法。

[0007] 本发明的技术方案是： 一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法，其特征在于 它由前处理和后处理组成，所述的前处理为等通道转角挤压，所述的后处理为后续强化热 处理。

[0008] 所述的等通道转角挤压是将经过浇铸沉淀、均质化退火、锻压加工后切割取样，加 热至400 ± 5 °C，保温2 ± 0.5h后放入模具中进行等通道转角挤压处理。

[0009] 所述的后续强化热处理为固溶处理+时效处理。

[0010] 所述的固溶处理是指对经过等通道转角挤压后的试样进行520±5°CX2±0.5h的 强化固溶处理;所述时效处理是指将经过固溶处理的试样在常温下立即进行水淬，水淬温 度为25 ± 5 °C，然后进行191 ± 5 °C X 4 ± 0.5h的时效处理。

[0011] 所述的锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金主要由铝(Al)、镁(Mg)、硅 (Si)、铜(Cu)、锰(Mn)、锆(Zr)和锶(Sr)组成，其中，镁(Mg)的质量百分比为1.76〜3.38 %， 硅(Si)的质量百分比为1.81〜2.55%，铜(Cu)的质量百分比为0.874〜0.907%，锰(Mn)的质量 百分比为0.467〜0.497%，锶（Sr)的质量百分比为0.001〜0.0011%，锆（Zr)的质量百分比为 0.421〜0.423%，余量为铝和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。

[0012] 本发明的有益效果： (1)经本发明方法处理的合金，耐腐蚀性得到大幅度提高。ECAP工艺不但能够有效细化 晶粒，而且可以细化第二相颗粒，并且能够使第二相颗粒均匀分布在基体中，从而可以有效 提高材料的耐腐蚀性等各项性能。以实施例一为例，锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000 系铝合金经过ECAP挤压加工后，晶间腐蚀深度由295.4μπι (对比例一)减小到226.3μπι。再如 实施例二，其晶间腐蚀深度由370.6μπι (对比例二)减小到148.5μπι。

[0013] (2)经本发明方法处理的合金，合金的其他部分性能得以保持或提高。

[0014] (3)本发明所述锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金的耐腐蚀性的提高 方法，操作简单，设备要求低，具备很好的应用前景。

[0015] (4)本发明公开了一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀 性的方法，一定程度上打破了国外对高性能铝合金的技术封锁，促进了我国高性能铝合金 产业的发展。

附图说明

[0016] 图1是实施例一经过等通道转角挤压-固溶-时效处理后的锆和锶复合微合金化的 尚儀尚娃6000系错合金晶间腐蚀图片。

[0017] 图2是对比例一经过冷压-固溶-时效处理后的锆和锶复合微合金化的高镁高硅 6000系错合金晶间腐蚀图片。

[0018] 图3是实施例二经过等通道转角挤压-固溶-时效处理后的锆和锶复合微合金化的 尚儀尚娃6000系错合金晶间腐蚀图片。

[0019] 图4是对比例二经过冷压-固溶-时效处理后的锆和锶复合微合金化的高镁高硅 6000系错合金晶间腐蚀图片。

具体实施方式

[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

[0021] 实施例一 如图1、2所示。

[0022] 一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法，锆和锶 复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金的实测质量分数为六1-3.381%-2.555卜0.874(：11- 0.476Mn -0.42IZr -0. OOlSr，该铝合金经常规工艺浇铸沉淀、均质化退火、锻压加工后，切 割取样，将试样加热至400±5°C，保温2±0.5h后再放入凹模通道夹角Φ=110°的模具中进 行等通道转角挤压处理以细化铝合金晶粒;然后，对经过等通道挤压加工后的合金进行520 ±5°CT2 h的强化固溶处理，固溶结束后立即水淬，水温为25±5°C。水淬处理后，对合金进 行191±5°CX4 ±0.5h的时效处理。最后对力学性能进行测量，对其进行晶间腐蚀实验，以 得到其峰值时效时各方面的性能指标，并与仅进行冷压-强化固溶及时效处理的试样(对比 例一)对比。

[0023] 实验结果如下(表1):

实验结果表明，对比冷压-强化固溶及时效处理工艺(对比例一），等通道转角挤压及后 续的强化固溶时效处理对厶1-3.381%-2.555丨-0.874(：11 -0.476111-0.42121-0.00151合金 的延伸率影响不大，即材料塑性变化不大，抗拉强度和屈服强度略有提高。但其抗晶间腐蚀 能力有大幅度提高，材料的耐腐蚀性显著增强。

[0024] 实施例二。

[0025] 如图3、4所示。

[0026] —种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法，其实测 质量分数为Al-I · 76Mg-l · 81Si-0 · 907CU-0 · 497Mn-0 · 423Zr -0 · 001 ISr，该铝合金经常规工 艺浇铸沉淀、均质化退火、锻压加工后，切割取样，将其加热至400±5°C，保温2±0.5h后再 放入凹模通道夹角Φ=11〇°的模具中进行等通道转角挤压处理以细化铝合金晶粒;然后，对 经过等通道挤压加工后的合金进行520±5°CT2 h的强化固溶处理，固溶结束后立即水淬， 水温为25 ± 5°C。水淬处理后，对合金进行191°C X 4 h的时效处理。最后对其力学性能进行 测量，对其进行晶间腐蚀实验，以得到其峰值时效时各方面的性能指标，并与进行冷压-强 化固溶及时效处理的试样(对比例二)对比。

[0027] 实验结果如下(表2):

实验结果表明，对比冷压-强化固溶及时效处理工艺(对比例二），等通道转角挤压及后 续的强化固溶时效处理对Al-I · 76Mg-l · 81Si-0 · 907CU-0 · 497Mn-0 · 423Zr -0 · 001 ISr合金 的延伸率影响不大，即材料塑性变化不大，抗拉强度也变化不大，屈服强度略有下降。但其 抗晶间腐蚀能力有大幅度提高，即材料的耐腐蚀性显著增强。

[0028] 实施例三。

[0029] 本实施例的锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金的实测质量分数为八1_ 2 · 51Mg-2 · 12Si-0 · 886CU-0 · 484Mn-0 · 421Zr-0 · OOlSr，其余与实施例一相同，实测的耐腐蚀 性介于实施例一与实施例二之间。

[0030] 本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1. 一种提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性的方法，其特征在 于它由前处理和后处理组成，所述的前处理为等通道转角挤压，所述的后处理为后续强化 热处理。

2. 根据权利要求1所述的提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性 的方法，其特征是所述的等通道转角挤压是将经过浇铸沉淀、均质化退火、锻压加工后切割 取样，加热至400 ± 5 °C，保温2 ± 0.5h后放入模具中进行等通道转角挤压处理。

3. 根据权利要求1所述的提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性 的方法，其特征是所述的后续强化热处理为固溶处理+时效处理。

4. 根据权利要求3所述的提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性 的方法，其特征是所述的固溶处理是指对经过等通道转角挤压后的试样进行520 ± 5°C X 2 ±〇.5h的强化固溶处理;所述时效处理是指将经过固溶处理的试样在常温下立即进行水 淬，水淬温度为25 ± 5 °C，然后进行191 ± 5 °C X 4 ± 0.5h的时效处理。

5. 根据权利要求1所述的提高锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金耐腐蚀性 的方法，其特征是所述的锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金主要由铝(Al)、镁 (Mg)、硅(Si)、铜(Cu)、锰(Mn)、锆(Zr)和锶(Sr)组成，其中，镁(Mg)的质量百分比为1.76〜 3.38 %，硅(Si)的质量百分比为1.81〜2.55%，铜(Cu)的质量百分比为0.874〜0.907%，锰(Mn) 的质量百分比为〇. 467〜0.497%，锶(Sr)的质量百分比为0.001〜0.0011%，锆(Zr)的质量百分 比为0.421〜0.423%，余量为铝和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。