提高Al-Zn-Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性方法技术

本发明专利技术涉及Al

【技术实现步骤摘要】
提高Al
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Zn
‑
Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性方法


[0001]本专利技术涉及Al
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Zn
‑
Mg合金挤压型材，具体涉及一种添加V提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性能的方法。

技术介绍

[0002]Al
–
Zn
–
Mg合金拥有较高的比强度、良好的断裂韧性、良好的耐腐蚀性能，良好的加工成型性以及优良的焊接性能。可以通过压力加工，如挤压、轧制等方式，生产出各种规格的挤压材、板材和锻件。作为轻质结构材料，Al
‑
Zn
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Mg合金挤压材现已广泛的应用于轨道交通、汽车等重要领域。随着轨道交通事业的发展，兼备强度、韧性、耐蚀性和抗疲劳性的Al
‑
Zn
‑
Mg系合金挤压材作为重要的轻量化结构材料得到了广泛应用。进一步提升Al
‑
Zn
‑
Mg合金挤压材的服役寿命对于保障轨道交通运输安全和可靠具有重要意义。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性能的方法，通过成分设计和工艺优化进一步提升Al
‑
Zn
‑
Mg合金挤压材的服役寿命。
[0004]一种提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金抗疲劳裂纹扩展性能的方法，包括：将Al
‑
Zn
‑
Mg合金铸锭进行多级均匀化退火处理，然后均匀化退火处理后的铸锭进行高挤压比热挤压获得Al
‑
Zn
‑
Mg合金热挤压型材；再将所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金热挤压型材依次进行固溶处理、人工时效处理。
[0005]根据本专利技术实施例，按质量百分比计，所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金中V(钒元素)的含量为0.05
‑
0.1％，具体例如0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％。研究发现，若V的含量低于0.05％，弥散相析出量较少，在防止再结晶程度和细化晶粒上的作用有限，对合金的拉伸性能的改善也是有限的。与不含V的合金相比，V含量低于0.05％的合金的中值疲劳强度的提高也是有限的，添加V含量低于0.05％对疲劳性的改善作用有限，抗疲劳裂纹扩展性能改善不明显。若V的含量高于0.1％，弥散相的析出量增多，大量弥散相的存在延缓了再结晶过程并提高了再结晶温度表现出较高的再结晶阻力，细化了晶粒；与和不含V的合金相比，拉伸强度明显改善，同时，随着V的过量添加，合金的拉伸强度的提高是有限的。同时，合金的中值疲劳强度提高，然而合金中微观第二相分布变差，虽然合金的具有较高的抗再结晶能力，但是容易形成疲劳裂纹源的微观粗大颗粒增多，合金的抗疲劳裂纹扩展性能会下降。
[0006]专利技术人发现，适当添加V元素，高挤压比热挤压过程中铝基体中形成的细小弥散的含V相阻碍再结晶晶界的迁移，抑制再结晶发生，形成{111}Al变形织构为主的晶粒组织，细小弥散的含V相和变形织构共同阻碍裂纹扩展。
[0007]根据本专利技术实施例，按质量百分比计，所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金铸锭的组成如下：Zn：4.05
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5.05％，Mg：0.75
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1.5％，Cu：0.1
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0.2％，Mn：0.25
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0.35％，Zr：0.1
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0.2％，Cr：0.2
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0.3％，Ti：0.05
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0.1％，V：0.05
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0.1％，Si：0.05
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0.15％，Fe：0.05
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0.2％，余量为Al。
[0008]根据本专利技术实施例，所述多级均匀化退火处理包括：依次在350
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410℃下均匀化5
‑
10h，在410
‑
450℃下均匀化1
‑
6h，在460
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490℃下均匀化10
‑
24h。研究发现，在上述条件下进行多级均匀化退火处理可以消除铸锭在生产过程中的内应力，使微观组织变得均匀，消除枝晶，改善第二相的分布，使合金内部的弥散相析出更加均匀，从而提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金的抗疲劳裂纹扩展性能。
[0009]具体地，所述多级均匀化退火处理包括：在380℃下均匀化8h，在430℃下均匀化4h，在475℃下均匀化16h。
[0010]根据本专利技术实施例，所述热挤压包括将多级均匀化退火处理的铸锭加热到420
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490℃，挤压筒温度为420
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490℃，挤压材挤出速度为4
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20m/min，挤压比大于或等于10。研究发现，在上述条件下进行高挤压比热挤压处理可以改善第二相的分布，使合金内部的弥散相析出更加均匀、密集、细小，位错的钉扎效应更加显著，提高晶粒的均匀性，可进一步提高Al
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Zn
‑
Mg合金挤压材的抗疲劳裂纹扩展性能。
[0011]根据本专利技术实施例，所述热挤压时挤压材挤出速度为5
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18m/min。
[0012]根据本专利技术实施例，所述热挤压的挤压比为10、11或12。
[0013]具体地，所述热挤压包括将多级均匀化退火处理的铸锭加热到450
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470℃，挤压筒温度为450
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470℃，挤压材挤出速度为5
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15m/min，挤压比为12。
[0014]根据本专利技术实施例，所述固溶处理的温度为450
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490℃，固溶处理的时间为1
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3h。具体地，所述固溶处理的温度为475℃，固溶处理的时间为1h。固溶处理完成后，水冷至室温。
[0015]根据本专利技术实施例，所述人工时效处理为：在90
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130℃下时效10
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20h。具体例如在120℃时效15h。
[0016]本专利技术还包括上述方法制备得到的Al
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Zn
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Mg合金挤压型材。
[0017]本专利技术提供的提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金挤压材抗疲劳裂纹扩展性能的方法，将Al
‑
Zn
‑
Mg合金铸锭进行多级均匀化退火处理，然后均匀化退火处理后的铸锭进行高挤压比的热挤压获得Al
‑
Zn
‑
Mg合金型材；最后将所述Al
‑
Zn
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金抗疲劳裂纹扩展性能的方法，其特征在于，包括：将Al
‑
Zn
‑
Mg合金铸锭进行多级均匀化退火处理，然后均匀化退火处理后的铸锭进行热挤压获得Al
‑
Zn
‑
Mg合金热挤压型材；再将所述Al
‑
Zn
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Mg合金热挤压型材依次进行固溶处理、人工时效处理；按质量百分比计，所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金中V的含量为0.05
‑
0.1％。2.根据权利要求1所述提高Al
‑
Zn
‑
Mg合金抗疲劳裂纹扩展性能的方法，其特征在于，按质量百分比计，所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金中V的含量为0.05
‑
0.1％；可选地，按质量百分比计，所述Al
‑
Zn
‑
Mg合金铸锭的组成如下：Zn：4.05
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5.05％，Mg：0.75
‑
1.5％，Cu：0.1
‑
0.2％，Mn：0.25
‑
0.35％，Zr：0.1
‑
0.2％，Cr：0.2
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0.3％，Ti：0.05
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0.1％，V：0.05
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0.1％，Si：0.05
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0.15％，Fe：0.05
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0.2％，余量为Al。3.根据权利要求1或2所述提高Al
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Zn
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Mg合金抗疲劳裂纹扩展性能的方法，其特征在于，所述多级均匀化退火处理包括：依次在350
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410℃下均匀化5
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10h，在410
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450℃下均匀化1
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6h，在460
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490℃下均匀化10
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙琳，李伟，吴双连，田爱琴，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：