CN109182862B - 一种耐腐蚀镁铝合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀镁铝合金，涉及铝合金技术领域，由以下成分制成：Al、Fe、Si、稀土元素、Zr、铜、Mn，其余为镁；本发明制备的镁铝合金具有优异的耐腐蚀性能，经济效益显著。

Description

一种耐腐蚀镁铝合金
技术领域
本发明属于铝合金技术领域，具体涉及一种耐腐蚀镁铝合金。
背景技术
镁铝合金因其具有良好的成形性、可焊性和抗冲击性，被应用于大型舰艇的上层建筑、航空母舰的飞行甲板和海洋船的船体结构上，尤其在舰船的船体结构上应用最广。但是在实际应用过程中发现，镁铝合金的抗腐蚀性能易出现不稳定的情况，主要原因是受到了合金成分、应变速率、pH 值、环境温度等因素的影响较大，长期存在于海洋上时，易发生腐蚀行为，影响产品性能与寿命。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种耐腐蚀镁铝合金。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种耐腐蚀镁铝合金，按重量百分比计由以下成分制成：Al28-31%、Fe0.016-0.018%、Si≤0.06%、稀土元素0.11-0.13%、Zr0.22-0.26%、铜1.5-2.5%、Mn0.4-0.6%，其余为镁。
进一步的，所述稀土元素为Y。
进一步的，所述稀土元素Y重量为Zr元素重量的一半。
进一步的，所述Si元素在镁铝合金中重量份比≥0.03%。
进一步的，所述镁铝合金为按各元素质量百分比通过将原料进行熔炼铸造得到的铸锭，然后对铸锭进行热处理，即可。
进一步的，所述熔炼在电阻炉中进行，熔炼的温度为810℃。
进一步的，所述热处理为经过固溶处理，固溶热处理工艺为 475℃保温1.5小时，再进行室温水淬，淬火后进行时效，时效工艺为在112℃保温5小时，然后再调节温度至168℃，保温6小时，再调节温度至124 ℃，保温15小时，即可。
有益效果：虽然现有技术中已有通过在镁铝合金中添加稀土元素来提高镁铝合金的性能，但是，在镁铝合金加入一定量稀土元素后，因稀土元素原子容易在液-固界面前沿的液相中聚集，造成凝固温度降低，生长速度增大，二次枝晶间距变小，会导致镁铝合金耐酸腐蚀性降低。虽然镁铝合金中的Ｆe能一定程度上提高合金高温力学性能的作用，但因其以针状β-Ｆe相、骨骼状α－Ｆｅ相存在，且当其含量（质量分数，下同）超过０.01％后，针状β-Ｆe相会在外载作用下导致应力集中而成为裂纹源，显著降低镁铝合金的力学性能。显然镁铝合金Ｆｅ含量过高，就会因熔体Ｆe含量超标而导致铸件力学性能显著下降，为了减弱或消除镁铝中Ｆe元素的有害作用，通常采用添加低Ｆe含量来消除弊端。因此，本发明通过对镁铝合金中元素种类以及用量进行大量实验研究,通过调整镁铝合金中的硅元素、稀土元素Y和锆元素的含量，同时稀土元素Y含量限定为锆元素含量的一半时，能在熔体中将针状β-Ｆe相转变成细小骨骼状α-Ｆe相，即对铁相进行变质，使其β-Ｆe相全部转变成骨骼状α-Ｆe相，由于稀土元素Y与锆元素的协同作用，能够进行再变质，细化α-Ｆe相，在确保铸件力学性能的前提下，能够在不影响铸件力学性能的前提下，扩展镁铝合金对其Ｆe含量的允许量，提高镁铝合金熔铸质量，镁铝合金耐腐蚀性能得到明显的提高，提高了镁合金高温力学性能，同时，研究通过硅与锆的协同作用，能够显著细化枝晶组织，再稀土元素Y的作用下，有利于改善共晶硅分布，同时，锆元素在组织中形成块状的含锆的化合物相，且锆元素主要分布于晶界处，从而能够显著的提高镁铝合金的屈服强度、抗拉强度、伸长率和硬度。
具体实施方式
实施例1
一种耐腐蚀镁铝合金，按重量百分比计由以下成分制成：Al28%、Fe0.016%、Si0.03%、稀土元素0.11%、Zr0.22%、铜1.5%、Mn0.4%，其余为镁。
进一步的，所述稀土元素为Y。
进一步的，所述稀土元素Y重量为Zr元素重量的一半。
进一步的，所述Si元素在镁铝合金中重量份比≥0.03%。
进一步的，所述镁铝合金为按各元素质量百分比通过将原料进行熔炼铸造得到的铸锭，然后对铸锭进行热处理，即可。
进一步的，所述熔炼在电阻炉中进行，熔炼的温度为810℃。
进一步的，所述热处理为经过固溶处理，固溶热处理工艺为 475℃保温1.5小时，再进行室温水淬，淬火后进行时效，时效工艺为在112℃保温5小时，然后再调节温度至168℃，保温6小时，再调节温度至124 ℃，保温15小时，即可。
实施例2
一种耐腐蚀镁铝合金，按重量百分比计由以下成分制成：Al31%、Fe0.018%、Si0.06%、稀土元素0.13%、Zr0.26%、铜2.5%、Mn0.6%，其余为镁。
进一步的，所述稀土元素为Y。
进一步的，所述稀土元素Y重量为Zr元素重量的一半。
进一步的，所述Si元素在镁铝合金中重量份比≥0.03%。
进一步的，所述镁铝合金为按各元素质量百分比通过将原料进行熔炼铸造得到的铸锭，然后对铸锭进行热处理，即可。
进一步的，所述熔炼在电阻炉中进行，熔炼的温度为810℃。
进一步的，所述热处理为经过固溶处理，固溶热处理工艺为 475℃保温1.5小时，再进行室温水淬，淬火后进行时效，时效工艺为在112℃保温5小时，然后再调节温度至168℃，保温6小时，再调节温度至124 ℃，保温15小时，即可。
实施例3
一种耐腐蚀镁铝合金，按重量百分比计由以下成分制成：Al30%、Fe0.017%、Si0.05%、稀土元素0.12%、Zr0.24%、铜1.8%、Mn0.5%，其余为镁。
进一步的，所述稀土元素为Y。
进一步的，所述稀土元素Y重量为Zr元素重量的一半。
进一步的，所述Si元素在镁铝合金中重量份比≥0.03%。
进一步的，所述镁铝合金为按各元素质量百分比通过将原料进行熔炼铸造得到的铸锭，然后对铸锭进行热处理，即可。
进一步的，所述熔炼在电阻炉中进行，熔炼的温度为810℃。
进一步的，所述热处理为经过固溶处理，固溶热处理工艺为 475℃保温1.5小时，再进行室温水淬，淬火后进行时效，时效工艺为在112℃保温5小时，然后再调节温度至168℃，保温6小时，再调节温度至124 ℃，保温15小时，即可。
对比例1：与实施例1区别仅在于不添加硅。
对比例2：与实施例1区别仅在于不添加稀土元素Y。
对比例3：与实施例1区别仅在于将稀土元素Y替换为Ce。
对比例4：与实施例1区别仅在于不添加锆。
盐雾腐蚀实验
根据 GB/T 12967.3-2008模拟大气腐蚀环境，分析镁铝合金的耐盐雾腐蚀性能。盐雾试样（实施例与对比例）尺寸为 60mm×30mm×2mm，实验前经除油、除锈后，清洗后冷风吹干，称量。在YWX/Q-250B盐雾腐蚀箱里，采用挂片连续喷雾的方式进行盐雾实验，NaC1浓度(5±0.5)%，pH 3.0～3.1，温度(50±1)℃，盐雾腐蚀时间48h，检测表明最大腐蚀深度，对比：
表1
最大腐蚀深度/μm
实施例1 1.326
实施例2 1.085
实施例3 1.164
对比例1 5.285
对比例2 22.557
对比例3 13.598
对比例4 18.887
由表1可以看出本发明制备的镁铝合金具有良好的耐腐蚀性能，同时可以看出稀土元素Ce与其它元素之间的协同作用效果明显不如稀土元素Y。
以实施例1为基础试样，对比稀土元素Y与锆元素质量比对镁铝合金耐腐蚀性能的影响，试验参照上述试验：
表2
稀土元素Y与锆元素质量比 最大腐蚀深度/μm
1:1 2.003
2:1 6.879
1:2 1.326
由表2可以看出，稀土元素Y与锆元素质量比能够明显的影响镁铝合金的耐腐蚀性能。
通过进一步试验还发现，当硅元素百分比含量超过0.06%时，镁铝合金的拉伸强度会一定程度上降低，当硅元素百分比含量低于0.03%时，镁铝合金的硬度会有一定程度上降低。

Claims (1)

1.一种耐腐蚀镁铝合金，其特征在于，按重量百分比计由以下成分制成：Al28-31%、Fe0.016-0.018%、Si≤0.06%、稀土元素0.11-0.13%、Zr0.22-0.26%、铜1.5-2.5%、Mn0.4-0.6%，其余为镁；所述稀土元素为Y；所述稀土元素Y重量为Zr元素重量的一半；所述Si元素在镁铝合金中重量份比≥0.03%；所述镁铝合金为按各元素质量百分比通过将原料进行熔炼铸造得到的铸锭，然后对铸锭进行热处理，即可；所述熔炼在电阻炉中进行，熔炼的温度为810℃；所述热处理为经过固溶处理，固溶热处理工艺为 475℃保温1.5小时，再进行室温水淬，淬火后进行时效，时效工艺为在112℃保温5小时，然后再调节温度至168℃，保温6小时，再调节温度至124 ℃，保温15小时，即可。
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