一种高损伤容限铝镁合金及制备工艺.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110093540A(43)申请公布日2019.08.06(21)申请号201910470480.0(22)申请日2019.05.31(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人梁上上文胜平黄晖高坤元聂祚仁(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张立改(51)Int.Cl.C22C21/06(2006.01)C22C1/03(2006.01)C22F1/047(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种高损伤容限铝镁合金及制备工艺(57)摘要一种高损伤容限铝镁合金及制备工艺，属于金属合金材料技术领域。合金成分：Mg5.0％-6.5％；Mn0.5％-1.0％；Zr0.1％-0.3％；Er0.1％-0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al。在780～810℃先将纯铝熔化，再加入Al-Mn、Al-Er、Al-Zr中间合金，待熔化后加入纯镁，加入六氯乙烷除气并搅拌，浇注得到合金铸锭。对铸锭进行均匀化热处理，先于280±10℃保温10h，再升温至450±10℃保温24h，出炉空冷。均匀化热处理后于400～450℃下进行热粗轧，然后在230℃保温1h，保温轧制，热轧与温轧总变形量为60-95％。本发明提高了合金的损伤容限性能。CN110093540ACN110093540A权利要求书1/1页1.一种高损伤容限铝镁合金，其特征在于，其成分质量百分含量为Mg，5.0％-6.5％；Mn，0.5％-1.0％；Zr，0.1％-0.3％；Er，0.1％-0.3％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al。2.制备权利要求1所述的一种高损伤容限铝镁合金的方法，其特征在于，在780～810℃温度范围内先将纯铝熔化，再加入Al-Mn、Al-Er、Al-Zr中间合金，待中间合金熔化后加入纯镁，加入六氯乙烷除气并搅拌，待合金中各元素分布均匀后进行浇注，得到合金铸锭；然后对合金铸锭进行均匀化热处理，先将铸锭置于280±10℃保温10h，再升温至450±10℃保温24h，保温结束后出炉空冷；将均匀化热处理后的合金铸锭置于400～450℃下进行热粗轧，对热轧态合金在230℃保温1h，在保温温度下轧制，400～450℃热粗轧与230℃温轧总变形量为60-95％。2CN110093540A说明书1/3页一种高损伤容限铝镁合金及制备工艺技术领域[0001]本发明涉及一种具有高损伤容限的Al-Mg-Mn-Er-Zr合金及制备工艺，属于金属合金材料技术领域。背景技术[0002]铝合金由于具有良好的力学性能、加工性能、导电性、焊接性以及耐腐蚀性，尤其适用于一些在较强腐蚀环境条件下使用的结构体。因而广泛应用在船舶及船用设备等领域中，对减轻船体质量、提高航行速度和耐海水腐蚀的能力、减少能耗有着重要作用。其中，5XXX系铝合金可以直接与海水接触。目前，欧美国家用于船舶建造的5XXX系铝合金主要有5083、5086、5454、5383等牌号，其强度相对较低，不能达到高强船用铝合金技术要求。而且，现有的铝合金材料的强度和耐损伤性能难以兼备，实现铝合金强度与耐损伤性能匹配非常关键。显微组织既影响屈服强度，又影响其耐损伤性能。对AA6063进行大塑性变形，晶粒尺寸由初始的100μm减小到1μm，屈服强度由210MPa增加到360MPa，疲劳裂纹扩展速率也随之加快。通过低温挤压对Al-7.5Mg合金进行大塑性变形，晶粒尺寸由100μm降到0.24μm，屈服强度由139MPa增加到553MPa，疲劳裂纹扩展速率也随之加快。以上合金均通过大塑性变形细化晶粒，虽然增加了强度但同时也增加了疲劳裂纹扩展速率，均没有实现强度与耐损伤性能的匹配。[0003]提高5XXX系铝合金中的Mg含量也可以增加合金的强度，而且可以使得合金在没有大的形变强化的情况下(如热轧、热挤压态，或者高温焊接后)仍保持较高的强度。目前对5XXX系铝合金的研究往往聚焦于中高Mg铝合金的研究，对Mg含量较高的高镁5XXX系铝合金的研究鲜有报道。将Er、Zr元素复合添加到Al基体中，是提高铝合金综合性能的一种有效方法。热处理过程中析出的Al3(Er,Zr)弥散相能起到弥散强化的作用和提高合金再结晶温度。同时，Al3(Er,Zr)粒子在后续的轧制过程中会进一步阻碍合金的回复和再结晶，提高合金的力学性能。Mn作为Al-Mg系合金中常用的合金元素，能提高合金的延伸率和再结晶温度，并能对合金产生一定的强化效果。Al6Mn弥散相能够阻碍再结晶晶粒的长大，可起到细化再结晶晶粒的作用。Al6Mn弥散相还能溶解杂质铁(Fe)，形成Al6(Mn,Fe)相，减小Fe对合金的有害影响。但如何提高