一种高强耐蚀Al-Mg-Mn合金板材及其短流程加工方法技术

本发明专利技术属于铝合金板材设计与加工领域，具体涉及一种高强耐蚀Al

【技术实现步骤摘要】
一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材及其短流程加工方法


[0001]本专利技术属于铝合金板材设计与加工领域，具体涉及一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材及其短流程加工方法。

技术介绍

[0002]高Mg含量的5xxx系铝合金因具有低密度、高比强度、良好的耐腐蚀性能等诸多优点，目前已被广泛应用于船舶领域和汽车工业。然而，随着轻量化技术的不断发展，高端装备对5xxx系合金性能的要求愈加苛刻。与此同时，节能减排和绿色制造已成为新时代的发展主题，也是铝及铝合金的未来发展方向。
[0003]在铝加工领域，连铸连轧等铝合金板材短流程加工直接将铝熔体进行连续铸造成板坯，然后利用余热进行轧制成板材，相对于传统的铸坯轧制工艺，省去了轧制预热、切边铣面等工艺，显著节约了能耗与成本，是铝加工的未来发展方向之一。然而，现有技术中，铝合金板材的短流程加工还存在成分偏析与强塑性较低等问题，这种高性能与短流程之间的矛盾一直制约着铝合金板材短流程加工工艺的大规模应用。
[0004]因此，亟待开发一种能够满足高端装备服役要求的高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金及其配套的短流程加工方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，其将短流程加工与微合金化相结合，不仅省去了轧制升温预热和切边铣面等流程，缩短了加工流程，节约了能耗与成本，而且能够在提高铝合金板材强度的同时，有效改善板材的延伸率和耐腐蚀性，解决短流程加工Al
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Mg
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Mn合金板材的强韧性和耐腐蚀性不足，因而无法大规模应用的问题。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材，其具有高强高韧，高耐蚀的特点，适于高端装备用铝合金材料的使用要求。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现：
[0008]一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，包括以下步骤：
[0009](1)在Al
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Mg
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Mn基础合金中添加微合金化元素，于720～750℃进行微合金化熔炼，然后浇铸得到铸坯；所述微合金化元素选自Zr、Sc、Er中的两种或三种；
[0010](2)将步骤(1)所得铸坯冷却至400～410℃，然后直接利用余温将铸坯进行三道次连续降温轧制变形处理，得到三连轧板材，再将三连轧板材于390～410℃进行一次退火处理，随后冷却；所述三道次连续降温轧制变形处理中，第一道轧制的温度为400～410℃，第二道轧制的温度为280～290℃，第三道轧制的温度为70～85℃；
[0011](3)将步骤(2)冷却后的板材进行多道次冷轧处理，然后在170～180℃进行二次退火处理，随后冷却，即得所述高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材。
[0012]本专利技术的高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，在Al
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Mg
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Mn基础合金引
入微合金化元素(Zr、Sc、Er中的两种或三种)进行微合金化处理，能够实现短流程Al
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Mg
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Mn合金板材组织细化和均匀化，尤其有助于依托后续的二次退火工艺以有效析出纳米相，从而改善板材的强韧性。
[0013]进一步地，本专利技术直接利用铸坯余温进行三道次连续降温轧制变形处理，与常规工艺相比，一方面，省去了铸坯先降温再升温的轧前预热等工艺过程，缩短了板材制备工艺流程，节约了能耗和成本；另一方面，采用三道次的连续降温轧制，能够在满足连铸连轧实际生产要求的同时保障微合金化处理效果的遗传性，从而达到短流程Al
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Mg
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Mn合金最终板材强韧性与耐腐蚀性提升的目的。
[0014]随后，本专利技术在三连轧后辅以一次退火工艺，能够有效促进纳米强化相的析出，大幅度提高Al
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Mg
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Mn合金板材的强度，并保证板材的延伸率，改善板材的耐腐蚀性能。更进一步地，本专利技术通过冷轧增加合金板材变形程度，进一步细化板材组织，增加纳米析出相驱动力。更进一步地，冷轧后施加二次退火处理，能够在基本保持板材高强度的同时，实现其延伸率的有效提升。
[0015]因此，本专利技术提出的上述高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，各步骤设计合理，通过将短流程加工与微合金化相结合，并采用连铸连轧配合二次退火工艺，能够在缩短加工流程、节约能耗与成本的基础上，有效改善合金板材的力学性能与耐腐蚀性能，达到改善合金板材综合性能的目的，极大地满足了船舶和特种车辆结构件对高强耐蚀铝合金板材的应用需求。
[0016]作为优选的方案，步骤(1)中，微合金化熔炼具体是：将Al
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Mg
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Mn基础合金、含微合金元素的中间合金依次置于720～750℃温度下进行微合金化熔炼。
[0017]优选地，步骤(1)中，浇铸所得铸坯的温度为500～520℃。
[0018]进一步地，所述铸坯的质量百分比组成为：Mg 4.6％～4.7％、Mn 0.6％～0.7％、Cr0.05％～0.25％、Ti 0.1％～0.15％、Zr 0.2％～0.3％、Sc 0～0.3％、Er 0～0.4％，余量为Al。
[0019]优选地，所述铸坯的质量百分比组成为：Mg 4.6％～4.7％、Mn 0.6％～0.7％、Cr 0.05％～0.25％、Ti 0.1％～0.15％、Zr 0.2％～0.3％、Sc 0.2～0.3％、Er 0.1～0.4％，余量为Al。
[0020]更优选地，所述铸坯的质量百分比组成为：Mg 4.7％、Mn 0.6％、Cr 0.25％、Ti 0.15％、Zr 0.3％、Sc 0.2、Er 0.1％，余量为Al。
[0021]进一步地，步骤(2)中，所述三道次连续降温轧制变形处理中，每道次轧制的变形量相同，三道次轧制相对铸坯的总变形量为55％～65％。本专利技术采用三道次连续降温轧制变形处理，能够在满足连铸连轧实际生产要求的同时保障微合金化处理效果的遗传性，从而达到短流程Al
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Mg
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Mn合金最终板材强韧性与耐腐蚀性提升的目的。
[0022]优选地，步骤(2)中，所述一次退火处理的时间为5～7h，更优选为6h。
[0023]进一步地，步骤(3)中，所述多道次冷轧处理的冷轧道次为5～7次；多道次冷轧处理的轧制温度为25～35℃，每道次冷轧的变形量相同；多道次冷轧处理后所得合金板材相对铸坯的总本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在Al
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Mg
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Mn基础合金中添加微合金化元素，于720～750℃进行微合金化熔炼，然后浇铸得到铸坯；所述微合金化元素选自Zr、Sc、Er中的两种或三种；(2)将步骤(1)所得铸坯冷却至400～410℃，然后直接利用余温将铸坯进行三道次连续降温轧制变形处理，得到三连轧板材，再将三连轧板材于390～410℃进行一次退火处理，随后冷却；所述三道次连续降温轧制变形处理中，第一道轧制的温度为400～410℃，第二道轧制的温度为280～290℃，第三道轧制的温度为70～85℃；(3)将步骤(2)冷却后的板材进行多道次冷轧处理，然后在170～180℃进行二次退火处理，随后冷却，即得所述高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材。2.如权利要求1所述的高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，其特征在于，步骤(1)中，微合金化熔炼具体是：将Al
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Mg
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Mn基础合金、含微合金元素的中间合金依次置于720～750℃温度下进行微合金化熔炼；所述铸坯的质量百分比组成为：Mg 4.6％～4.7％、Mn 0.6％～0.7％、Cr 0.05％～0.25％、Ti 0.1％～0.15％、Zr 0.2％～0.3％、Sc 0～0.3％、Er 0～0.4％，余量为Al。3.如权利要求2所述的高强耐蚀Al
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Mg
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Mn合金板材的短流程加工方法，其特征在于，所述铸坯的质量百分比组成为：Mg 4.7％、Mn 0.6％、Cr 0.25％、Ti 0.15％、Zr 0.3％、Sc 0.2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：关绍康，徐聪，卢广玺，黄明超，薛耀东，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：