一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法技术

一种短流程制备高强高耐蚀Al‑Mg‑Zn铝合金的形变热处理方法，属于铝合金及其制备工艺领域。本发明专利技术在将时效析出强化型Al‑Mg‑Zn系铝合金热轧后的板材直接进行固溶淬火，淬火后在60～120℃温度下进行15～30h的预时效处理，然后在室温～200℃范围内进行10％～60％的控温轧制变形，轧制后在120～160℃温度下进行3～15h的最终时效处理。本发明专利技术通过引入一种形变热处理方法，与常规工艺相比，省去了再结晶退火工艺，缩短了最终时效处理保温时间，不仅缩短了板材制备工艺流程，同时大大提高了板材的强度(足以媲美7050‑T7651)和抗晶间腐蚀性能。该形变热处理工艺方法对于开发新型高强度，抗腐蚀舰船和特种车辆用时效析出强化型Al‑Mg‑Zn合金具有重要参考价值。

Thermomechanical treatment of Al-Mg-Zn aluminum alloy with high strength and high corrosion resistance by short process

A deformation heat treatment method for preparing Al_Mg_Znaluminum alloy with high strength and corrosion resistance by short process belongs to the field of aluminum alloy and its preparation technology. The present invention has a solid solution quenching of hot rolled sheet after aging precipitation strengthened Al Mg Zn aluminum alloy. After quenching, the pre aging treatment is 15 ~ 30h at 60~120 centigrade temperature, and then 10% to 60% temperature controlled rolling deformation is carried out within the range of room temperature to 200 degrees C, and 3 to 15h at 120~160 centigrade temperature after rolling. Final aging treatment. By introducing a deformed heat treatment method, it saves the recrystallization annealing process compared with the conventional process, shortens the heat preservation time of the final aging treatment, shortens the sheet preparation process and greatly improves the strength of the sheet (comparable to 7050 T7651) and the intergranular corrosion resistance. This deformable heat treatment process is of great reference value for the development of a new type of high strength, corrosion resistant ship and special vehicle for aging precipitated Al Mg Zn alloy.

【技术实现步骤摘要】
一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法
本专利技术属于铝合金及其制备领域，尤其涉及一种可工业化生产、短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法。技术背景能源危机和环境污染已成为新时代的主题，为减少能源消耗和环境污染，轻量化势在必行。高Mg含量的5xxx系铝合金以其良好的抗腐蚀性能、成型性、可焊性和中等强度而作为特种车辆以及船舶轻量化的首选材料。目前已经成熟应用的材料包括有AA5083、AA5383和AA5059等合金。其中美国铝业协会1999年登记注册的AA5059合金在AA5083的基础上大幅提高了合金中的Mg、Zn及Cu的含量，在保持材料延伸率和抗腐蚀性能基本不变的前提下，显著提高了合金的屈服强度和抗拉强度。该合金以其优异的综合性能正逐步占据特种车辆及船舶材料领域的市场。我们目前已经授权的专利(申请号201410577461.5)基于Al-Zn-Mg(7xxx系)合金脱溶沉淀成球状GP区→η′→η(MgZn2)，球状GP区→T′→T(Al2Mg3Zn3)，固溶时效处理起析出强化作用的思想，提出了可时效强化型高Zn含量5xxx系铝合金的思路，并大幅度提高了5xxx系铝合金的抗拉强度和屈服强度，但是其抗腐蚀性能受到了影响。为解决这一问题，我们在已经申请的专利(申请号201710262367.4)中提出了一种新型的热处理工艺，在保证合金力学性能基本不变的基础上显著改善了合金的抗晶间腐蚀性能。本专利技术在此基础上提出了一种新的形变热处理工艺，不仅省去了冷轧前的再结晶退火工艺、缩短了最终时效处理保温时间，实现了短流程制备该铝合金板材，节约了能源和成本，还显著提高了合金板材的强度和抗腐蚀性能。
技术实现思路
为克服现有不足，针对时效析出强化型Al-Mg-Zn合金板材制备流程长，耗能大，且相比于7xxx系铝合金，仍然存在强度不足；相比于5xxx系铝合金，仍然存在抗腐蚀性能相差过大的问题。开发了一种能短流程制备出高强、高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金板材的形变热处理工艺。一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，合金及其质量百分比为：Mg4.0-6.0wt％、Zn2.0-4.0wt％、Mn≤1.0wt％、Cu≤0.3wt％、Cr≤0.2wt％、Zr≤0.3wt％、Ti≤0.2wt％、Fe≤0.4wt％、Si≤0.4wt％，余量为Al；按所述铝合金成分进行熔炼铸造，再将所得铸锭进行均匀化退火、热轧、固溶淬火、低温时效、冷轧以及最终时效处理。进一步地，所述均匀化退火工艺为双级均匀化工艺，具体是将铝合金铸锭以20～40℃/h的升温速率加热至410～440℃保温5～10h，然后再以20～40℃/h的升温速率加热至460～500℃保温15～30h，之后以20～40℃/h的降温速率随炉冷却到室温。进一步地，所述铝合金铸锭热轧工艺方法为：将铸锭加热到470℃～500℃保温，铸锭热透后进行变形量为90％以上的热变形，终轧温度大于400℃。进一步地，所述铝合金热轧板材固溶淬火处理工艺具体为：将热轧板在485～510℃保温30～60min，然后进行水淬。进一步地，所述铝合金板材低温时效处理工艺具体为：将水淬后的板材放入60～100℃的热处理炉中进行15～30h的预时效处理。进一步地，所述铝合金板材的冷轧工艺具体为：轧制温度范围为室温～200℃，变形量为10％～60％。进一步地，所述铝合金板材的最终时效处理工艺具体为：将控温轧制后的板材放入120～160℃的热处理炉中进行3～15h的最终时效处理。通过上述技术方案，本专利技术具有如下的优越性：(1)本专利技术的制备方法，省去了再结晶退火工艺，缩短了最终时效处理保温时间，大大缩短了合金板材的制备工艺流程，节约了能源和成本；(2)本专利技术的制备方法，大大提高了该合金板材的强度(与7050-T7651合金板材相媲美)；(3)本专利技术的制备方法，大大提高了该合金板材的抗腐蚀性。本专利技术的制备方法，非常适用于特种车辆及船用铝合金材料的进一步开发和生产等。附图说明图1为本专利技术工艺方法的简单流程示意图；图2为腐蚀形貌金相照片；(a)对比例1；(b)实施例3；(c)实施例6；(4)实施例9.具体实施方式现在参考下面的实施例来说明本专利技术。在实验室范围内制备了Al-Mg-Zn合金，合金的化学成分如表1。表1实施专利技术合金化学成分(wt％)MgZnMnCuCrZrTiFeSi5.253.10.440.160.150.10.720.20.1合金铸锭经过热轧，开轧温度490℃，终轧温度400℃，热轧总变形率为93％。表2实施本专利技术所用的制备工艺方法对比例1：将热轧板材进行375℃/75min再结晶退火，然后进行15％冷轧、495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h+140℃/25h双级时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例1：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、15％室温轧制、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例2：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、30％室温轧制、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例3：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、50％室温轧制、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例4：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、140℃控温轧制，轧制总变形量为15％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例5：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、140℃控温轧制，轧制总变形量为30％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例6：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、140℃控温轧制，轧制总变形量为50％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例7：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、180℃控温轧制，轧制总变形量为15％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例8：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、180℃控温轧制，轧制总变形量为30％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。实施例9：将热轧板材进行495℃/50min固溶处理、水淬、90℃/24h预时效、180℃控温轧制，轧制总变形量为50％、140℃/7h最终时效，时效后进行硬度、拉伸测试和晶间腐蚀测定，实验结果如表3。从表3中可以看出，经过本专利技术所述的形变热处理制备方法，合金的抗拉强度、屈服强度分别提高了60-70MPa、80-90MPa，最大腐蚀深度从202μm降低到20-70μm，虽然延伸率降低了，但本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种短流程制备高强高耐蚀Al‑Mg‑Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，合金及其质量百分比为：Mg 4.0‑6.0wt％、Zn 2.0‑4.0wt％、Mn≤1.0wt％、Cu≤0.3wt％、Cr≤0.2wt％、Zr≤0.3wt％、Ti≤0.2wt％、Fe≤0.4wt％、Si≤0.4wt％，余量为Al；按所述铝合金成分进行熔炼铸造，再将所得铸锭进行均匀化退火、热轧、固溶淬火、低温时效、冷轧以及最终时效处理。

【技术特征摘要】
1.一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，合金及其质量百分比为：Mg4.0-6.0wt％、Zn2.0-4.0wt％、Mn≤1.0wt％、Cu≤0.3wt％、Cr≤0.2wt％、Zr≤0.3wt％、Ti≤0.2wt％、Fe≤0.4wt％、Si≤0.4wt％，余量为Al；按所述铝合金成分进行熔炼铸造，再将所得铸锭进行均匀化退火、热轧、固溶淬火、低温时效、冷轧以及最终时效处理。2.根据权利要求1所述短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，所述均匀化退火工艺为双级均匀化工艺，具体是将铝合金铸锭以20～40℃/h的升温速率加热至410～440℃保温5～10h，然后再以20～40℃/h的升温速率加热至460～500℃保温15～30h，之后以20～40℃/h的降温速率随炉冷却到室温。3.根据权利要求1所述短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，所述铝合金铸锭热轧工艺方法为：将铸锭加热到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，丁清伟，侯陇刚，庄林忠，张济山，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11