CN111961931B - 一种高强耐腐蚀5系铝合金及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强耐腐蚀5系铝合金，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.2‑2.4％Mg、0.04‑0.06％Si、0.1‑0.2％Mn、Cu≤0.1％、Zn≤0.1％、Fe≤0.1％、0.1‑0.2％Cr、0.15‑0.2％Ti，0.4‑0.6％Ni，0.04‑0.06％V，0.02‑0.03％W，0.1‑0.2％Co，余量为Al和其他不可避免的杂质元素；Ni/V/W的比例为40‑60∶4‑6∶2‑3，Cu、Zn和Fe元素质量分数之和≤0.1％。

Description

一种高强耐腐蚀5系铝合金及其制备方法

技术领域

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种高强耐腐蚀5系铝合金及其制备方法。

背景技术

目前5系铝合金具有较高的强度、良好的塑性、抗蚀性及焊接性，5系铝合金属Al-Mg系不可热处理可强化铝合金，具有中等强度，使用范围广泛，特别是建筑业该合金使用较多。在保证型材具有较高强度的同时又要保证产品表面质量，各家厂商都有不同的成型工艺，其中影响型材表面质量的因素有很多，如铸锭表面质量、模具结构、挤压工艺等，但影响型材性能的重要因素是挤压工艺及热处理工艺。因而在5系铝合金型材的挤压生产过程中，合理设计铝合金成分，合理选择的挤压工艺参数及热处理工艺参数，在改善铝合金型材表面质量的同时提高铝合金拉伸性能及耐腐蚀性能，才能满足客户需求。

为了对铝合金的耐腐蚀进行提高，通常会加入一些其他金属元素，但是通常情况下，不进行调和的直接加入会导致铝合金的力学性能下降，同时腐蚀性能并不能实现满意的提高，因此需要一种耐腐蚀的铝合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强耐腐蚀5系铝合金，通过对原有配方的改进，对基本元素进行优化，同时配合热处理工艺，提升了耐腐蚀性能和力学性能。

为了解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高强耐腐蚀5系铝合金，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.2-2.4％Mg、0.04-0.06％Si、0.1-0.2％Mn、Cu≤0.1％、Zn≤0.1％、Fe≤0.1％、0.1-0.2％Cr、0.15-0.2％Ti，0.4-0.6％Ni，0.04-0.06％V，0.02-0.03％W，0.1-0.2％Co，余量为Al和其他不可避免的杂质元素；Ni/V/W的比例为40-60∶4-6∶2-3，Cu、Zn和Fe元素质量分数之和≤0.1％。

进一步地，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.3％Mg、0.05％Si、0.15％Mn、Cu0.03％、Zn0.03％、Fe0.03％、0.15％Cr、0.18％Ti，0.5％Ni，0.05％V，0.025％W，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。

进一步地，Ni/V/W的比例为50∶5∶2.5。

进一步地，Co是以纳米粉体的形式加入。

一种高强耐腐蚀5系铝合金的制备方法，包括以下步骤：(a)熔炼中间合金：将纯铝锭装炉，炉气温度设定为750-780℃，待纯铝锭熔化后保温20-40min进行扒渣，然后纯镁锭和除W以外的其他金属按照块重及尺寸从大到小依次加入到熔炼炉中，然后将炉气温度提升10-20℃至全部熔化后，加入W粉末，搅拌均匀，将合金熔液的温度降低至500-600℃，加入V和纳米Co，搅拌均匀后，然后以1℃/min的速度升温至780℃，精炼10min，降温至720度后，依次进行静置、扒渣和铸造，得到铸锭；(2)均匀化处理：将铸锭进行均匀化处理，得到均匀化后的铸锭；(3)热挤压及热处理：对均匀化后的铸锭进行热挤压，得到挤压型材，随后对挤压型材进行高强耐腐蚀5系铝合金的热处理方法。

进一步地，所述步骤二中所述均匀化处理的处理温度为560-600℃，时间为8h。

进一步地，热挤压出口温度控制为510-520℃，在线淬火，随后型材拉伸，拉伸率为10-15％，拉伸后进行人工时处理，工艺为185-195℃/5-8h。

本发明具有以下有益效果：

与现有技术不同，本发明的基础元素选用常见的元素，成本低廉。通过加入Ni/V/W和Co，具有良好的平衡效果，可以进一步提高在5系合金体系中的耐腐蚀性和强度。

具体实施方式

为便于更好地理解本发明，通过以下实例加以说明，这些实例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。

实施例1

一种高强耐腐蚀5系铝合金，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.3％Mg、0.05％Si、0.15％Mn、Cu0.03％、Zn0.03％、Fe0.03％、0.15％Cr、0.18％Ti，0.5％Ni，0.05％V，0.025％W，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。Co是以纳米粉体的形式加入。

一种高强耐腐蚀5系铝合金的制备方法，包括以下步骤：(a)熔炼中间合金：将纯铝锭装炉，炉气温度设定为760℃，待纯铝锭熔化后保温30min进行扒渣，然后纯镁锭和除W以外的其他金属按照块重及尺寸从大到小依次加入到熔炼炉中，然后将炉气温度提升20℃至全部熔化后，加入W粉末，搅拌均匀，将合金熔液的温度降低至550℃，加入V和纳米Co，搅拌均匀后，然后以1℃/min的速度升温至780℃，精炼10min，降温至720度后，依次进行静置、扒渣和铸造，得到铸锭；(2)均匀化处理：将铸锭进行均匀化处理，得到均匀化后的铸锭；(3)热挤压及热处理：对均匀化后的铸锭进行热挤压，得到挤压型材，随后对挤压型材进行高强耐腐蚀5系铝合金的热处理方法。所述步骤二中所述均匀化处理的处理温度为580℃，时间为8h。热挤压出口温度控制为510-520℃，在线淬火，随后型材拉伸，拉伸率为10％，拉伸后进行人工时处理，工艺为190℃/7h。

实施例2

一种高强耐腐蚀5系铝合金，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.2％Mg、0.06％Si、0.1％Mn、Cu0.03％、Zn0.03％、Fe0.03％、0.1％Cr、0.2％Ti，0.4％Ni，0.06％V，0.02％W，0.2％Co，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。制备方法相同。

实施例3

一种高强耐腐蚀5系铝合金，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.4％Mg、0.04％Si、0.2％Mn、Cu0.03％、Zn0.03％、Fe0.03％、0.2％Cr、0.15％Ti，0.6％Ni，0.04％V，0.03％W，0.1％Co，余量为Al和其他不可避免的杂质元素。制备方法相同。

对比例1

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入W。

对比例2

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入V。

对比例3

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是Ni。

对比例4

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入Co。

对比例5

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入Ni/V/W。

对比例6

与实施例1的制备工艺基本相同，唯有不同的是不加入Ni/V/W和Co。

对实施例1-3和对比例1-6制得的标准样品，进行测定断裂伸长率和拉伸强度，晶间腐蚀深度，剥落腐蚀等级，测定结果如下表所示。

由上表可知：由实施例1-3和对比例1-3可知，Ni/V/W存在互相促进协同的关系，缺一不可，由对比例4可知，Co的加入可以促进性能提升，由对比例5，6可知，Ni/V/W，Co之间会有一定相互促进协同的效果。

以上内容不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (1)

1.一种高强耐腐蚀5系铝合金，其特征在于，所述高强耐腐蚀5系铝合金包括以下成分：2.3％Mg、0.05％Si、0.15％Mn、Cu0.03%、Zn0.03%、Fe0.03%、0.15％Cr、0.18％Ti，0.5％Ni，0.05%V，0.025%W，余量为Al和其他不可避免的杂质元素；Co是以纳米粉体的形式加入；

所述高强耐腐蚀5系铝合金的制备方法，包括以下步骤：（1）熔炼中间合金：将纯铝锭装炉，炉气温度设定为750-780℃，待纯铝锭熔化后保温20-40min进行扒渣，然后纯镁锭和除W以外的其他金属按照块重及尺寸从大到小依次加入到熔炼炉中，然后将炉气温度提升10-20℃至全部熔化后，加入W粉末，搅拌均匀，将合金熔液的温度降低至500-600℃，加入V和纳米Co，搅拌均匀后，然后以1℃/min的速度升温至780℃，精炼10min，降温至720度后，依次进行静置、扒渣和铸造，得到铸锭；（2）均匀化处理：将铸锭进行均匀化处理，得到均匀化后的铸锭；（3）热挤压及热处理：对均匀化后的铸锭进行热挤压，得到挤压型材，随后对挤压型材进行高强耐腐蚀5系铝合金的热处理；

热挤压出口温度控制为510-520℃，在线淬火，随后型材拉伸，拉伸率为10-15%，拉伸后进行人工时处理，工艺为185-195℃/5-8h；

所述步骤二中所述均匀化处理的处理温度为560-600℃，时间为8h。