CN113862533A - 一种铝合金及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种铝合金及其制备方法，该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 3.2％～6.8％，Mn 0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.04％～0.35％或Sc 0.04％～0.50％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.20％≤Zr+Sc≤0.50％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。按合金成分配料，将原料融化，经炉内精炼，经充分静置后，浇注成所需规格的合金锭。与现有技术相比，该铝合金材料的显微组织均匀、性能稳定，极限抗拉强度可达450MPa以上，屈服强度350MPa以上，延伸率高于10％，同时具备较低的腐蚀敏感性。该材料制品可用于航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域的结构零件。

Description

一种铝合金及其制备方法
技术领域
本发明是一种铝合金及其制备方法，属于金属材料工程领域。
背景技术
含有基础元素Mg的铝合金是5000系铝合金，一般还添加少量Mn、Cr、Si等元素提高其强度，该系合金具有优良的耐腐蚀性能及焊接性能，其强度较低，一直在用于制造航空航天零件。近年来该系合金的研究致力于通过添加微量元素Sc可以有效提高材料强度。国内外研究机构和企业公开了Al-Mg-Sc合金新合金、新工艺的研究成果。其中包括通过Sc、Zr、Ti复合添加的方式来减少价格昂贵的Sc的使用量，Sc元素的加入可使合金高温组织稳定性高；含有Mg、Mn、Sc、Zr、Ti、Be等多种元素的铝合金管材和4～20mm板材；在常规铝镁合金的基础上添加了稀土金属Sc，通过连续轧制、冷拉拔制备成直径为0.15-0.4mm的铝合金丝。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种铝合金及其制备方法，所述铝合金是一种新型的Al-Mg-Mn-Cu-Cr-Si-Fe-Ti系合金材料，采用该材料生产的新型铝合金制品具有优异的强度及塑性，极限抗拉强度可达450MPa以上，屈服强度350MPa以上，延伸率高于10％,同时具备较低的腐蚀敏感性。因此，该种铝合金材料制品可用于航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器等领域的结构元件。
本发明是通过以下技术方案来实现上述技术指标的：
本发明技术方案所述的铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 3.2％～6.8％，Mn 0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.04％～0.35％或Sc 0.04％～0.50％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.20％≤Zr+Sc≤0.50％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。上述技术方案中对杂质元素Zn的控制的作用是能够获得高强耐蚀性能。
在一种实施中，该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 5.5％～6.1％，Mn0.4％～0.7％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.1％,Fe 0.05～0.15％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.18％～0.25％或Sc 0.20％～0.28％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.30％≤Zr+Sc≤0.50％，杂质Zn≤0.05％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。通过优选的该实施方案能够获得高强高塑性、耐腐蚀、优良焊接性能的铝合金。
在一种实施中，该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 5.0％～6.0％，Mn0.4％～0.9％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.10％～0.18％或Sc 0.10％～0.18％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.20％≤Zr+Sc≤0.30％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。通过优选的该实施方案能够获得高强高塑性、耐腐蚀、低成本铝合金。
在一种实施中，该合金中仅添加Zr元素时，其重量百分比为0.04％～0.20％。
在一种实施中，该合金中仅添加Sc元素时，其重量百分比为0.10％～0.28％。
在一种实施中，该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 3.2％～6.8％，Mn0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.04％～0.18％，Sc 0.04％～0.38％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。
本发明技术方案还提供了一种制备上述铝合金的方法，该方法的步骤如下：
步骤一、按上述合金成分配料；
步骤二、在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700℃～780℃；
步骤三、对完全熔化的金属液进行精炼，精炼时金属温度维持在700℃～750℃的范围内；
步骤四、精炼后应进行充分静置；
步骤五、充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在690℃～730℃的范围内，浇铸速度为15～200mm/分钟；
步骤六、在加热炉内对合金铸锭进行均匀化退火处理，均匀化温度为400℃～450℃；
步骤七、将均匀化后的铸锭扒皮后，进行轧制加工成6mm以上板材，轧制过程中坯料保持在390℃～430℃，成形后得到该铝合金毛坯。
在一种实施中，步骤七中所述的将均匀化后的铸锭扒皮后，轧制过程中坯料保持在380℃～420℃。
在一种实施中，在成形该铝合金毛坯的过程中经过一次或多次退火，退火温度为200℃。
本发明技术方案提出的是一种新型Al-Mg-Mn-Cu-Cr-Si-Fe-Ti系合金，基础元素包括：按重量百分比计Mg 3.2％～6.8％,Mn0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr0.05～0.15％，Si0.04～0.2％,Fe0.05～0.3％，Ti0.02～0.08％，并通过Zr或Sc或Zr/Sc复合等微合金化配合制备工艺获得高强、高塑、耐蚀、可焊接等综合性能铝合金。
本发明技术方案中通过加入适量的Mg和Si元素形成Mg2Si强化相，提高合金强度水平；加入适量的Cu元素，进一步提高其强度；通过添加Si、Fe元素，促进铝液的流动特性；增加Cu、Fe、Mn元素，也有利于减少疏松数量、降低疏松尺寸，改善材料的冶金质量；适量的Cr可以抵抗Cu对耐蚀性的不利影响，与微量Ti元素一起在铸造时产生均质细晶，起变质作用；
本发明还采用元素Zr或Sc或Zr/Sc复合等微合金化方案，获得含有一定组分亚晶“织构”的混晶组织，改善了材料强塑综合性能。本发明采用元素Zr、Sc、Zr/Sc复合等微合金化方案时，按重量百分比计算满足Zr 0.04％～0.35％，Sc 0.04％～0.50％，且0.20％≤Zr+Sc≤0.50％，可获得高强、高塑、耐蚀、可焊接等综合性能。
按本发明合金配料，经熔炼、铸造、均匀化、锻造(或轧制，或挤压)，可生产用于制造航空航天、核工业、交通运输、体育用品、兵器的零件。
本发明所述合金材料在挤压型材时可实现拉弯、滚弯等工艺，在航空零件制造过程中可经过一次或多次退火，退火温度为320℃。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明技术方案作进一步地详述：
实施例
本实施例中，该铝合金的化学成分及重量百分比如下表1、2的列所示，每一个铸锭号代表一种该铝合金的化学成分及配比。并通过上述工艺过程完成浇铸。其中：表1为浇铸出的φ320mm圆锭，表2为200×600mm扁锭。表1中，铸锭号508与509的合金Zr+Sc＜0.20％；表2中，铸锭号513与514的合金Zr+Sc＜0.20％。
表1 φ320mm圆铸锭合金成分
Figure BDA0003288769770000041
表2 200×600mm扁铸锭合金成分
Figure BDA0003288769770000042
Figure BDA0003288769770000051
扁锭经均匀化后，热轧成形，轧制厚板尺寸为30mm(厚度)×600mm(宽度)×6000mm(长度)，厚板纵向室温拉伸性能见表3。Zr+Sc＜0.20％时，性能明显较低。
表3厚板纵向室温拉伸性能
Figure BDA0003288769770000052
圆锭经均匀化后，锻造成形，锻件尺寸为200mm(厚度)×600mm(宽度)×1000mm(长度)。锻件纵向室温拉伸性能见表4。Zr+Sc＜0.20％时，性能明显较低。
表4锻件纵向室温拉伸性能
Figure BDA0003288769770000053
Figure BDA0003288769770000061
铸锭号为518～521的圆锭经均匀化后，挤压成形，型材壁厚尺寸为2.0mm。型材纵向纵向室温拉伸性能见表5。
表5挤压型材纵向室温拉伸性能
Figure BDA0003288769770000062
挤压型材采用氩弧焊焊接后，纵向焊接接头室温拉伸性能见表6。
表6挤压型材焊接接头室温拉伸性能
Figure BDA0003288769770000063

Claims (9)

1.一种铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg3.2％～6.8％，Mn 0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.04％～0.35％或Sc 0.04％～0.50％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.20％≤Zr+Sc≤0.50％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。
2.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 5.5％～6.1％，Mn 0.4％～0.7％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.1％,Fe 0.05～0.15％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.18％～0.25％或Sc0.20％～0.28％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.30％≤Zr+Sc≤0.50％，杂质Zn≤0.05％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
3.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 5.0％～6.0％，Mn 0.4％～0.9％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.10％～0.18％或Sc 0.10％～0.18％中的一种或两种，且Zr和Sc同时添加时，0.20％≤Zr+Sc≤0.30％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％，余量为Al。
4.根据权利要求1、2或3所述的铝合金，其特征在于：该合金中仅添加Zr元素时，其重量百分比为0.04％～0.20％。
5.根据权利要求1、2或3所述的铝合金，其特征在于：该合金中仅添加Sc元素时，其重量百分比为0.10％～0.28％。
6.根据权利要求1所述的铝合金，其特征在于：该铝合金的化学成分及重量百分比为：Mg 3.2％～6.8％，Mn 0.2％～1.1％，Cu 0.02％～0.1％，Cr 0.05～0.15％，Si 0.04～0.2％,Fe 0.05～0.3％，Ti 0.02～0.08％，Zr 0.04％～0.18％，Sc 0.04％～0.38％，杂质Zn≤0.2％，其它杂质单个≤0.05％，其它杂质总量≤0.15％，余量为Al。
7.一种制备权利要求1所述的铝合金的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：
步骤一、按上述合金成分配料；
步骤二、在熔炼炉内进行熔化，熔化温度为700℃～780℃；
步骤三、对完全熔化的金属液进行精炼，精炼时金属温度维持在700℃～750℃的范围内；
步骤四、精炼后应进行充分静置；
步骤五、充分静置后开始浇铸，炉口温度维持在690℃～730℃的范围内，浇铸速度为15～200mm/分钟；
步骤六、在加热炉内对合金铸锭进行均匀化退火处理，均匀化温度为400℃～450℃；
步骤七、将均匀化后的铸锭扒皮后，进行轧制加工成6mm以上板材，轧制过程中坯料保持在390℃～430℃，成形后得到该铝合金毛坯。
8.根据权利要求7所述的制备所述铝合金的方法，其特征在于：步骤七中所述的将均匀化后的铸锭扒皮后，轧制过程中坯料保持在380℃～420℃。
9.根据权利要求7所述的制备所述铝合金的方法，其特征在于：在成形该铝合金毛坯的过程中经过一次或多次退火，退火温度为200℃。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115747585A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种耐热铝合金件及其制备方法
CN115961188A (zh) * 2022-12-17 2023-04-14 清苑县中久有色金属合金制造有限公司 一种耐腐蚀铝合金锭

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104294111A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 大力神铝业股份有限公司 一种运煤敞车用铝合金板材的制造方法
CN104981554A (zh) * 2013-01-25 2015-10-14 爱励轧制产品德国有限责任公司 铝镁合金板产品的成型方法
CN107787376A (zh) * 2015-06-25 2018-03-09 海德鲁铝业钢材有限公司 高强度且成形优良的AlMg带材及其生产方法
CN109988947A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 中国航发北京航空材料研究院 耐蚀、可焊的合金及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104981554A (zh) * 2013-01-25 2015-10-14 爱励轧制产品德国有限责任公司 铝镁合金板产品的成型方法
DE112014000563T5 (de) * 2013-01-25 2015-10-22 Aleris Rolled Products Germany Gmbh Verfahren zum Gestalten eines Al-Mg-Legierungsplattenprodukts
CN104294111A (zh) * 2013-07-16 2015-01-21 大力神铝业股份有限公司 一种运煤敞车用铝合金板材的制造方法
CN107787376A (zh) * 2015-06-25 2018-03-09 海德鲁铝业钢材有限公司 高强度且成形优良的AlMg带材及其生产方法
CN109988947A (zh) * 2017-12-29 2019-07-09 中国航发北京航空材料研究院 耐蚀、可焊的合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邢焰等: "《航天器材料》", 31 May 2018 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115747585A (zh) * 2022-11-25 2023-03-07 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种耐热铝合金件及其制备方法
CN115747585B (zh) * 2022-11-25 2024-03-01 航天科工(长沙)新材料研究院有限公司 一种耐热铝合金件及其制备方法
CN115961188A (zh) * 2022-12-17 2023-04-14 清苑县中久有色金属合金制造有限公司 一种耐腐蚀铝合金锭

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