CN109988926A - 一种耐蚀、可焊的合金及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种耐蚀、可焊的合金及其制备方法。该合金含Mg 6.5～8.5％，Mn 0.5～1.4％，Zr 0.02～0.20％，Ti 0.03～0.15％，Be 200～1000ppm以及其他从元素Sc 0.02～0.25％，Zn 0.1～0.25％、Cr 0.05～0.25％，Ag 0.1～0.8％中选出的任意1～4种，杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。本发明中的新型合金具有较高的强度、良好的耐蚀性能、可焊接性能以及成形性能，可以用于制备多种形式的变形产品，满足全铝舰船用材的需求。
Description
技术领域
本发明涉及一种合金及其制备方法，该合金具有较高的强度、优良的耐蚀性能及可焊接性能，非常适合全铝舰船使用。属于有色金属及其加工领域。
背景技术
合金金具有良好的耐蚀性能及可焊接性能，是舰船轻量化的首选材料，然而由于不可热处理强化，合金的强度一般都相对较低，为了满足使用需求，工业上一般采用增加合金中某些组份含量来提高固溶强化效果，进行适当的冷变形，引入形变强化来提高合金的强度。但随着这些组份含量的增加，伴随的是合金冶金质量控制难度增大，同时，合金的热成形及冷成形性能迅速恶化，因此，某些领域用的合金中某些组份的含量必须控制在一定值以下。同样，形变强化也会导致合金的耐蚀性能及成形性能的降低，因此一方面需将变形量控制在合理的范围，另一方面需要稳定化处理工艺来恢复合金的性能。
发明内容
本发明的目的是：提供一种更高强度、耐蚀、可焊接的铝合金及其制备方法，该合金强度等级为450MPa，具备良好的耐蚀性能和可焊接性能。
实现本发明目的的技术方案如下：
1、在熔化炉中制备主合金化元素Mg 6.5～8.5％，Mn 0.5～1.4％，微合金化元素Zr 0.02～0.20％，Ti 0.03～0.15％，Be 200～1000ppm以及其他微合金化元素Sc 0.02～0.25％，Zn 0.1～0.25％、Cr 0.05～0.25％，Ag 0.1～0.8％中的任意1～4种，杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al的Al-Mg合金坯料；
2、在熔铸时合金中Ti元素的加入采取分步加入的方式，熔炼过程中以中间合金的方式加入0.03～0.10％的Ti，然后在浇铸过程中采用Al-Ti-B丝在线加入的方式加入0.03～0.05％的Ti；此外，在熔炼过程中采取先气体精炼然后再真空精炼的措施，真空保持时间20～50min；
3、将制备的坯料放入空气循环加热炉内进行均匀化处理，均匀化处理温度500～530℃，保温时间24～30h；
4、均匀化处理后的铸锭进行表面扒皮或铣面处理，然后在空气炉内进行加热温度为：扁锭390～420℃，圆锭450～470℃，保温时间8～12h；
5、扁锭进行热轧加工时，在轧制至规定厚度之前预留15％～30％的余量，待板材温度降低至240℃～280℃温度范围轧制到规定厚度，终轧温度控制在200℃～230℃；采取挤压或锻造方式加工时，初始挤压/锻造温度不低于450℃，终了温度不低于380℃；
6、热加工后的板材、型材或锻件进行中间退火处理，采取分级加热的方式，一级加热温度470～500℃，保温1～2h，随后降温至380～420℃，保温2～4h。
7、退火后产品进行冷变形处理，其中板材采用冷轧方式，变形量15％～30％；挤压材采取拉伸方式，拉伸量4％～10％；锻件采取冷压方式，变形量5％～15％；
8、对冷变形的产品进行稳定化处理，采取分级加热的方式，一级加热温度240℃～320℃，保温1～2h；随后降温至100～120℃，保温2～4h。
9、对稳定化处理后的产品进行二次冷变形处理，其中板材采用冷轧或冷拉的方式，变形量1％～4％；挤压材采取拉伸方式，拉伸量1％～5％；锻件采取冷压方式，变形量0.5％～4.5％。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的技术方案中，熔铸过程中Ti元素的两次加入以及两种精炼方式的使用，降低了对纯铝原料成分精度要求，可以使用工业化普通纯铝进行生产，大大降低了成本；
2、本发明提供的技术方案添加所述含量的Mg，以及Mn、Zr、Sc、Ag、Cr、Zn、Be等微合金化元素，结合热加工工艺及退火工艺，获得了适当的再结晶组织，实现了在提高合金强度的同时又保持了较低的各向异性；
3、本发明提供的技术方案采取的大变形量冷变形+稳定化处理+二次冷变形的方式，实现了以通过冷变形量和稳定化工艺的组合获得多种强度和耐蚀性能相匹配的状态；
4、本发明提供的技术方案合金的成分及制备工艺具有较大的窗口，可以保证工业化生产中的顺利实施。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于下述实施例。
实施例一
将按照表1中所列成分制备的扁锭(全部成分合金中杂质Fe、Si质量分数不超过0.4％)，Al、Mg、Zn、Ag采用纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag的方式加入，Mn、Sc、Zr、Be以及初次加入的0.03～0.10％的Ti都以中间合金方式加入。充分熔化搅拌后在720～740℃进行氩气或六氯乙烷精炼除气，扒渣，待温度降低至720℃左右进行真空精炼，真空度1500～3000Pa，时间35min。然后在700～720℃温度范围进行浇铸，浇铸前以Al-Ti-B丝的方式在线加入0.03～0.05％的Ti。
将获得的扁锭在520℃下进行均匀化处理，保温24h后随炉缓冷至250～280℃取出空冷；将均匀化处理后的扁锭进行铣面处理，然后加热到420℃开始轧制，采取大变形量轧制，预留25％的变形量，待板材温度降低至260℃后轧制到规定厚度。
将热轧的板材进行退火处理，首先在480℃保温1h，然后降温至400℃保温3h，出炉空冷至室温。
对板材进行总变形量为20％的冷轧处理，道次变形量视轧制情况调整，尽量采取大道次变形。冷轧后将板材放入空气炉内进行稳定化处理，一级加热温度270℃，保温1.5h，然后降温至110℃，保温3h，稳定化处理后进行2.0％左右的冷拉伸变形。
对处理后的板材进行性能测试，如表1所示，可以发现板材的强度均在450MPa以上，晶间腐蚀及剥落腐蚀均优于现有的5083等合金。
表1依据本发明制备合金的性能
实施例二
将按照表2中所列成分制备的圆锭(全部成分合金中杂质Fe、Si质量分数不超过0.4％)，Al、Mg、Zn、Ag采用纯Al、纯Mg、纯Zn、纯Ag的方式加入，Mn、Sc、Zr、Be以及初次加入的0.03～0.10％的Ti都以中间合金方式加入。充分熔化搅拌后在720～740℃进行氩气或六氯乙烷精炼除气，扒渣，待温度降低至720℃左右进行真空精炼，真空度1000～3000Pa，时间30min。然后在700～720℃温度范围进行浇铸，浇铸前以Al-Ti-B丝的方式在线加入0.03～0.05％的Ti。
将获得的圆锭在510℃下进行均匀化处理，保温24h后随炉缓冷至250～280℃取出空冷；将均匀化处理后的圆锭进行扒皮处理，然后加热到450℃开始挤压，挤压比5～25。
将挤压后的型材进行退火处理，首先在470℃保温1h，然后降温至390℃保温2h，出炉空冷至室温。
对型材进行4％～10％的冷拉伸，然后将型材进行稳定化处理，采取分级加热的方式，一级加热温度240℃～280℃，保温1.5h；随后降温至100～120℃，保温3h，稳定化处理后进行1.0～3.0％的冷拉伸变形。
对处理后的型材进行性能测试，如表2所示，可以发现型材的强度均在450MPa以上，晶间腐蚀及剥落腐蚀均优于现有的5083等合金。
表2依据本发明制备合金的性能
表3各实施例合金的组分表
Claims (12)
1.一种耐蚀、可焊的合金，其特征在于，该合金含有以下重量百分比的成分：Mg 6.5～8.5％，Mn 0.5～1.4％，Zr 0.02～0.20％Ti 0.03～0.15％，Be 20～1000ppm，杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
2.一种权利要求1所述耐蚀、可焊的合金的制备方法，其特征在于：
2.1在熔化炉中制备所述合金坯料；
2.2于空气循环加热炉内对制备的所述合金坯料均匀化处理，对处理后的所述坯料表面扒皮或铣面后在加热炉加热；
2.3将加热后的所述坯料热轧、挤压和锻造处理，得变形产品；
2.4于退火炉中对热加工后的变形产品进行中间退火；
2.5将退火后的产品冷轧、冷拉和冷压冷变形处理；
2.6将经冷变形的产品放入退火炉进行稳定化处理后矫形、二次冷变形、锯切得成品。
3.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.1中，在熔铸过程中所述合金中加入Ti元素的步骤包括：
熔炼过程中以中间合金的方式加入0.03～0.10％的Ti；
然后在浇铸过程中采用Al-Ti-B丝在线加入的方式加入0.03～0.05％的Ti。
4.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.1中的熔炼过程包括气体精炼然后再真空精炼20～50min。
5.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.2中铸锭的高温均匀化处理包括，490～530℃下均匀化处理24～30h；表面扒皮或铣面处理后加热。
6.如权利要求5所述的一种合金的制备方法，其特征在于为：对于扁锭390～420℃下加热，对圆锭450～470℃下加热，各为8～12h。
7.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.3中的加工包括：
热轧方式加工时，在240℃～280℃温度范围按15％～30％的变形量变形，200℃～230℃下终轧；或
挤压或锻造方式加工时，在不低于450℃下初始挤压/锻造温度，终了温度不低于380℃。
8.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.4中间退火为分级加热的方式，一级加热温度470～500℃，保温1～2h，随后降温至380～420℃，保温2～4h。
9.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.5中冷变形处理包括：
板材采用冷轧方式，变形量15％～30％；
挤压材采取拉伸方式，拉伸量4％～10％；或
锻件采取冷压方式，变形量5％～15％。
10.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.6中稳定化处理包括：
240℃～320℃下加热1～2h；100～120℃下保温2～4h。
11.如权利要求2所述的一种合金的制备方法，其特征在于所述步骤2.6中二次冷变形处理包括：
对于板材采用冷轧或冷拉的方式，变形量1％～4％；
挤压材采取拉伸方式，拉伸量1％～5％；或
锻件采取冷压方式，变形量0.5％～4.5％。
12.如权利要求1所述的一种耐蚀、可焊的合金，其特征在于，含有以下重量百分比的成分：Mg 7.0％，Mn 1.0％，Zr 0.13％，Ti 0.10％，Be 700ppm；Sc、Zn、Cr和Ag中的Sc质量百分比0.02～0.25％，Zn重量百分比0.1～0.25％，Cr重量百分比0.05～0.25％，Ag重量百分比0.1～0.8％；杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
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