CN109988947B

CN109988947B - 耐蚀、可焊的合金及其制备方法

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Publication number: CN109988947B
Application number: CN201711470497.3A
Authority: CN
Inventors: 李国爱; 陆政; 王少华; 孙进宝; 郝敏
Original assignee: AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Current assignee: AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials
Priority date: 2017-12-29
Filing date: 2017-12-29
Publication date: 2021-09-21
Anticipated expiration: 2037-12-29
Also published as: CN109988947A

Abstract

一种耐蚀、可焊的合金及其制备方法。该法包括熔炼、均匀化、热加工及稳定化处理工艺，所述合金成分及重量百分比为：Mg 3.5～5.5％，Mn 0.2～1.2％，Zr 0.02～0.20％，Cr 0.05～0.25％、Ti 0.03～0.15％和Sc 0.01～0.25％、Zn 0.1～0.25％或Ag 0.1～0.8％，杂质Si≤0.40％,Fe≤0.40％；其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。本发明的合金具有中等强度，良好的塑性，优良的耐蚀性能和焊接性能，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

耐蚀、可焊的合金及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种合金及其制备方法，具体讲涉及一种强度中等、耐蚀性能优良的合金。

背景技术

目前，技术的发展，对船体钢材提出了更高的要求。由于舰船对密封性要求较高，同时多在江河、海洋等环境下使用，需要作为船身结构材料使用的合金具有良好的耐蚀性能和可焊接性能，而现有的舰船合金属于不可热处理强化的合金。

然而随着近些年来舰船对结构重量要求越来越严格，迫切需要强度更高、各向性能更为均匀的耐蚀合金板材，由于现有的舰船合金强度在300MPa等级，而通过进一步增大冷变形提高强度一方面会使合金的塑性恶化，难以成形，另一方面也会加大合金的各向异性，无法满足使用需求。因此，需要提供一种满足舰船需的更高强度的耐蚀可焊接合金。

发明内容

本发明的目的是：提供一种中强、耐蚀、可焊接的合金及其制备方法，该合金强度等级为400MPa，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：

一种耐蚀、可焊的合金，其改进之处在于，含有以下重量百分比的成分：Mg 3.5～5.5％，Mn 0.2～1.2％，Zr 0.02～0.20％，Cr 0.05～0.25％、Ti 0.03～0.15％，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。

本发明的第一优选技术方案中，含有以下重量百分比的成分：Mg 4.5～5.0％，Mn0.3～1.0％，Zr 0.10～0.15％，Cr 0.15～0.20％、Ti 0.05～0.10％；和Sc、Zn或Ag，其中Sc，0.01～0.25％，Zn0.1～0.25％，Ag0.1～0.8％；杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，，其它单个杂质≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al

本发明的第二优选技术方案中，3.1在熔化炉中制备所述合金坯料；

3.2于空气循环加热炉内对制备的坯料均匀化处理后，坯料表面经过扒皮或铣面后进入加热炉加热；

3.3加热后的坯料热轧、挤压和锻造，获得变形产品；

3.4将热加工后的变形产品放入退火炉进行中间退火；

3.5退火后的产品进行冷轧、冷拉和冷压变形处理；

3.6将冷变形的产品放入退火炉进行稳定化处理，处理后进行矫形、锯切即成为成品。

本发明的第三优选技术方案中，所述步骤3.1中在熔炼过程中合金中Ti元素的加入包括：

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。

本发明的第四优选技术方案中，于所述步骤3.1中在熔炼过程中，气体精炼后再真空精炼，真空10～40min。

本发明的第五优选技术方案中，所述步骤3.2中铸锭采用高温均匀化处理包括：

500～550℃下保温时间24～30h；表面扒皮或铣面处理后加热。

本发明的第六优选技术方案中，对扁锭400～440℃下加热，圆锭440～460℃下加热，各保温8～12h。

本发明的第七优选技术方案中，所述步骤3.3中包括：

以热轧方式加工，在230℃～330℃下按15％～30％变形量变形，终轧温度200℃～280℃；或

挤压或锻造方式加工，初始挤压/锻造温度不低于450℃，终了温度不低于350℃；

本发明的第八优选技术方案中，所述步骤3.4中间退火中采取分级加热：

一级加热温度460～500℃，保温1～2h，随后降温至350～420℃，保温2～4h。

本发明的第九优选技术方案中，所述步骤3.5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％。

本发明的第拾优选技术方案中，所述步骤3.6中稳定化处理采取分级加热：

一级加热温度210℃～300℃，保温1～2h；和

降温至100～130℃，保温2h。

与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下优异效果：

1、本发明提供的技术方案，在熔铸过程中两次加入Ti元素以及使用两种精炼方式，降低了对原料纯铝成分精度的要求，使用工业化普通纯铝，大大降低了成本；

2、本发明提供的技术方案中，在Mg、Mn含量增加的同时，联合添加适量的Zr、Cr、Sc等微合金化元素，并结合热加工工艺及退火工艺，获得了适当的再结晶组织，实现了在提高合金的强度的同时又能保持较低的各向异性。；

3、本发明提供的技术方案中设计合金的成分及制备工艺充分考虑了现有技术水平，具有较大的可利用窗口，可以在工业化生产中顺利实施。

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。另有说明除外，本发明中各组分的百分比均为重量百分比。

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采用纯Al、纯Mg、纯Zn的方式加入，Mn、Sc、Zr以及初次加入的0.05～0.10％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240℃后轧制到规定厚度。

将热轧的板材进行退火处理，首先在490℃保温1h，然后降温至380℃保温3h，出炉空冷至室温。

对板材进行总变形量为25％的冷轧处理，道次变形量适轧制情况调整，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210℃，保温1.5h，然后降温至120℃，保温3h。

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400MPa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采用纯Al、纯Mg、纯Zn的方式加入，Mn、Sc、Zr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500℃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440℃开始挤压，挤压比5～20。

将挤压后的型材进行退火处理，首先在480℃保温1h，然后降温至360℃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210℃～230℃，保温2h；随后降温至110～120℃，保温3h。

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400MPa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

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 4.5～5.0％，Mn 0.3～1.0％，Zr 0.10～0.15％，Cr 0.15～0.20％、Ti 0.05～0.10％；和Sc、Zn或Ag，其中Sc，0.01～0.25％，Zn0.1～0.25％，Ag0.1～0.8％；杂质元素含量Si≤0.40％,Fe≤0.40％，其它单个杂质≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al ；

所述合金是由下述步骤的方法制备的：

3.1在熔化炉中制备所述合金坯料；

3.3加热后的坯料进行挤压或锻造处理，获得变形产品；

3.4将热加工后的变形产品放入退火炉进行中间退火；

3.5退火后的产品进行冷拉或冷压变形处理；

3.6将冷变形的产品放入退火炉进行稳定化处理，处理后进行矫形、锯切即成为成品；

所述步骤3.3中包括：

挤压或锻造处理的加工参数为：初始挤压/锻造温度不低于450℃，终了温度不低于350℃；

所述步骤3.2中铸锭采用高温均匀化处理包括：

500～550℃下保温时间24～30h；表面扒皮或铣面处理后加热；

所述步骤3.4中间退火中采取分级加热：一级加热温度460～500℃，保温1～2h，随后降温至350～420℃，保温2～4h；

所述步骤3.5中冷变形处理包括：

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％；

所述步骤3.6中稳定化处理采取分级加热：一级加热温度210℃～300℃，保温1～2h；和降温至100～130℃，保温2h。

2.如权利要求1所述的合金，其特征在于所述步骤3.1中在熔炼过程中合金中Ti元素的加入包括：

熔炼过程中以中间合金的方式加入0.03～0.10％的Ti；

3.如权利要求1所述的合金，其特征在于所述步骤3.1中在熔炼过程中，气体精炼后再真空精炼，真空10～40min。

4.如权利要求3所述的合金，其特征在于：对扁锭400～440℃下加热，圆锭440～460℃下加热，各保温8～12h。