含铒的铝－镁－锰变形铝合金的热处理工艺制造技术

含铒的铝－镁－锰变形铝合金的热处理工艺，属于（金属合金）领域。现有的铝合金热处理工艺存在长时间使用后强度下降，耐腐蚀性能降低等问题。本发明专利技术的目的在于提供一种针对含铒的铝－镁－锰系冷轧薄板的热处理工艺，该热处理工艺方法是通过均匀化退火、热轧、冷轧、稳定化退火等工艺步骤实现的。所述的稳定化退火工艺，将冷轧薄板在１００～４００℃的温度退火，保温１～４８ｈ；优选退火温度为１２５～２５０℃，保温１～８ｈ。本发明专利技术热处理工艺，含铒的铝－镁－锰冷轧薄板的强塑性保持在较高的水平的同时，合金获得较优异的耐腐蚀性能，经过处理后的合金可以长时间使用而其性能基本保持不变，使用范围广泛。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝-镁-锰系变形铝合金的热处理工艺，特别涉及一种针对 含铒的变形铝合金材料采用稳定化退火的热处理工艺。技术背景铝镁系合金具有优异的塑性、耐蚀性和焊接性能，可广泛应用于航空、 航天及交通运输等领域。但由于该系合金的强度不高，其实际应用受到一定 的限制。该系合金为热处理不可强化铝合金， 一般采用加工硬化和微合金化 等方法来提高其综合性能。由于加工硬化对合金强度的提高有限，目前普遍关注的是微合金化的方法。近年来的研究表明，稀土元素铒(Er)是铝镁系合金 有效的微合金化元素，在Al-Mg-Mn合金中添加稀土Er，稀土元素Er的加入 能提高其耐蚀能力和表面质量，并有助于合金组织的改善。在Al-(2 6)Mg合 金中加入0.005 1%(重量百分比wt.。/。)的稀土元素，可以不同程度的改善合金 的综合性能。稀土元素Er的加入可改变Al-Mg-Mn合金中Mg元素的分布状 况，还能促进合金的树状枝晶发达，使枝晶间距显著减少。在Al-Mg-Mn合 金中加入Er元素，能降低合金的应力松弛速率，减少合金中的残余应力的影 响；合金中的Al3Er粒子既可以抑制再结晶、形成非常细小弥散的亚结构，又 能通过析出强化效应而使合金强度大幅度提高。铝-镁合金是热处理不可强化， 一般在退火、冷作硬化加稳定化处理状态下使 用。冷变形的铝-镁合金自由能升高而处于不稳定状态，Mg含量较高(>3.5%) 的铝-镁合金，在室温下长期存放时，易产生时效软化现象。 一般采用短 时间加热的稳定化处理方法消除这一现象。对于含Er的Al-Mg-Mn合金的稳定化退火工艺又表现出其自身的特点， Er的添加能改善合金的组织，对稳定化退火过程中P相的分布和形状产生影 响，从而影响合金的力学性能、耐腐蚀性能；因此，对于添加稀土元素Er的 铝-镁-锰合金冷轧板确定稳定化制度时，应对冷变形程度、热处理温度等因素进行综合考虑，使显微组织中的析出物呈细小颗粒状均匀地分布于晶内和晶 界上，使得合金具有较好的强塑性结合的同时具有优良的耐腐蚀性能。国内外学者对铝合金的热处理工艺研究较多，对于5A02、 5A03、 5A05、 5A06等原苏联体系铝合金的热处理工艺比较成熟。5052、 5754、 5083等比 较常见的状态是H2n、 H3n工艺研究较多，但是对于添加了微量稀土元素铒 的铝-镁-锰变形铝合金合金热处理工艺鲜见报道，尤其H321、 H116等状态 的。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种针对变形后的含铒的铝-镁-锰系变形铝合金 的热处理工艺，经稳定化退火工艺，含铒的铝-镁-锰系变形铝合金的强塑性及 耐腐蚀性能得到很好的结合，使用范围广泛。本专利技术针对在Al-Mg合金中添加了微量元素Mn、 Zr、 Er提高组织性能 稳定性，抑制或减缓P相的沿晶沉淀和促进晶内分解，冷变形率较大的合金 冷轧板进行了稳定化退火处理，对材料进行了不同退火温度，不同退火时间 的优化，本专利技术是对添加了微量稀土元素的变形量较大的合金冷轧板适宜的 稳定化退火工艺。本专利技术提供的含铒的铝-镁-锰系变形铝合金的热处理工艺，包括以下步骤1) 熔炼含铒的铝-镁-锰系合金，合金由A1， Mg， Mn， Zr， Er组成，其 各组分质量百分含量为Mg: 3.5 5.5%; Mn: 0.3~1%; Zr: 0.05-1.5%; Er:0.01~1%;不可避免杂质《0.5%，余量为A1;将合金浇铸成合金铸锭；2) 将合金铸锭均匀化退火，先于280'C保温8h，在于47(TC保温10h;3) 将均匀化退火后的合金直接进行热轧，始终沿宽方向轧制，约4-20mm/ 道次，多道次；根据热轧情况中间可再次退火，中间退火温度为47(TC，保温lh;4) 热轧板经过约0.5 lmm/道次，多道次，冷轧成薄板；5)将冷轧板进行稳定化退火，于100-400TM呆温1 48h后，空冷至室温； 其中，优选将冷轧板于125 25(TC保温1 8h后，空冷至室温。 本专利技术的优点是1、 试验合金为稀土微合金化的铝-镁-锰系合金冷轧板。各种微量元素在 合金中都将起到各自积极的作用。Er在Al-Mg合金中，能明显细化该合金的铸态组织，通过在凝固过程 中形成的初生AbEr相，作为非均质形核的核心，提高形核率，细化铸态组 织。半连续铸造的合金铸锭，部分Er溶入基体形成不稳定的过饱和固溶体， 在凝固降温及随后的工艺加热过程中又以细小的次生Al3Er相的形式析出。初 生Al3Er相可明显细化原始铸态晶粒，而且细小的次生Al3Er相也可有效抑制 再结晶晶粒的形核和长大，因此使得合金再结晶晶粒明显细化。适量的Er的 添加可以增强合金的抗拉强度和屈服强度而延伸率基本保持不变，而且可以 净化除杂，提高合金的耐腐蚀性能。合金中的Mn部分固溶于基体，其余以MnAl6相的形式存在于组织中。 Mn可以提高合金的再结晶温度，阻碍晶粒粗化，并使合金强度略有提高，尤 其对屈服强度更明显。在高Mg合金中，添加Mn可以使Mg在基体中的溶解 度降低，减少焊缝裂纹倾向，提高焊缝和基体金属的强度。Zr和Al结合形成Al3Zr金属间化合物，这种金属间化合物有两种结构和 形态从熔体中直接析出的Al3Zr为四方结构，可显著细化合金的铸态晶粒； 另一种是铸锭均匀化过程中析出的球形粒子，具有Ll2结构，与基体共格，具 有强烈抑制热加工过程中再结晶的作用。含量较高时，则是通过包晶反应形 成以(A1)和残留Al3Zr为形核核心，细化合金晶粒。此外，含Zr合金淬火敏 感性不强，合金的淬透性提高。总的来说，微量Zr可提高合金的强度、断裂 韧性和抗应力腐蚀性能。2、 冷变形的铝-镁合金自由能升高而处于不稳定状态，Mg含量较高的铝 -镁合金，在室温下长期存放时，易产生时效软化现象。采用低温短时间加热的稳定化处理可消除这一现象，确定稳定化制度时，应对冷变形程度、 热处理温度等因素进行综合考虑，使显微组织中的析出物呈细小颗粒状均匀 地分布于晶内和晶界上。稳定化处理后的材料力学性能稳定，耐应力腐蚀性 能良好。铝-镁-锰系铝合金的耐腐蚀性能良好，在工业区和海洋暴露中均有较 高的耐蚀性。合金的耐蚀性与P(Mg2Al3)相的析出和分布有关，因为P相的标准电位为-1.24V，相对于a(Al)固溶体是阴极区，在电解质中它首先被溶 解。若P相沿晶界析出而形成网膜时，则合金的耐蚀性降低。含Mg量较低的 5005、 5052、 5A02、 5A03等合金，基本是单相固溶体和析出少量、分散的P 相，故合金的耐蚀性很高。Mg含量超过4.5Q/。的铝-镁合金，0相的数量增多， 生产工艺、热处理条件及使用过程中的受热情况，均能影响e相的析出和分 布，影响合金的耐蚀性。3、本专利技术的含Er的铝-镁-锰系变形铝合金的稳定化退火工艺，增强了第 二相强化和弥散强化的作用，合金中e(Mg2Al3)相的析出和分布更有利于合 金的耐腐蚀性能，经过本专利技术热处理工艺处理的含铒的铝-镁-锰系变形铝合金 冷轧板，其力学性能与传统工艺相比，可以得到更好的强度，塑性和耐腐蚀 性能的结合。材料在满足传统工艺条件下合金的力学性能的基础上，提高了 合金的耐腐蚀性能，有利于该材料的工业应用。本专利技术所涉及的铝-镁-锰系铝合金冷轧板成型后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含铒的铝－镁－锰变形铝合金的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：　１）熔炼含铒的铝－镁－锰系合金，合金由Ａｌ，Ｍｇ，Ｍｎ，Ｚｒ，Ｅｒ组成，其各组分质量百分含量为Ｍｇ：３．５～５．５％；Ｍｎ：０．３～１％；Ｚｒ：０．０５～１．５％；Ｅｒ：０．０１～１％；不可避免杂质≤０．５％，余量为Ａｌ；将合金浇铸成合金铸锭；　２）将合金铸锭均匀化退火，先于２８０℃保温８ｈ，在于４７０℃保温１０ｈ；　３）将均匀化退火后的合金直接进行热轧，始终沿宽方向轧制，约４－２０ｍｍ／道次，多道次；根据热轧情况中间可再次退火，中间退火温度为４７０℃，保温１ｈ；　４）热轧板经过约０．５～１ｍｍ／道次，多道次，冷轧成薄板；　５）将冷轧板进行稳定化退火，于１００～４００℃保温１～４８ｈ后，空冷至室温。

【技术特征摘要】
1、一种含铒的铝-镁-锰变形铝合金的热处理工艺，其特征在于，包括以下步骤1)熔炼含铒的铝-镁-锰系合金，合金由Al，Mg，Mn，Zr，Er组成，其各组分质量百分含量为Mg3.5～5.5％；Mn0.3～1％；Zr0.05～1.5％；Er0.01～1％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al；将合金浇铸成合金铸锭；2)将合金铸锭均匀化退火，先于280℃保温8h，在于470℃保温10h；3)将均匀化退火后...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂祚仁，林双平，黄晖，张志军，王旭东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]