[发明专利]一种Al-Mg-Nd-Sc铝合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝镁系铝合金，特别是指一种含稀土元素钕、钪的Al-Mg-Nd-Sc铝合金；属于高性能结构的金属材料领域。

背景技术

Al-Mg合金具有低密度、中强度、良好的焊接性能和腐蚀性能，在航空航天及交通运输领域应用广泛，与高强的Al-Cu系和Al-Zn系相比，其强度还是有待进一步提高。而稀土元素不仅有细化晶粒的作用，还可以抑制再结晶，提高其高温热稳定性、耐蚀性等。目前在Al-Mg合金中添加稀土元素Sc的研究较多，Al₃Sc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。由于Sc的成本较高，因此在加Sc的同时也可以在合金中添加少量Zr，形成弥散的Al₃(Sc-Zr)粒子，其强化作用与Al₃Sc粒子类似。也有直接用稀土元素Er代替Sc加入Al-5Mg合金中来提高Al-5Mg合金的强度。而稀土元素Nd对有色金属的作用，目前多数报道都是对镁合金的，铝合金的极少。稀土Nd的加入能显著提高AM60合金的力学性能，并使合金组织得到细化。有文献还显示，微量合金元素Nd的添加延缓了Al-Si-Cu-Mg合金的时效过程，细化了强化相。但是目前尚未有关Nd在Al-Mg系铝合金中应用的报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理、组分之间合金化效果明显、强度高的Al-Mg-Nd-Sc铝合金。

本发明---一种Al-Mg-Nd-Sc铝合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Mg：5.5～9.5，

Zn：0.05～0.25，

Ti：0.05～0.1，

Nd：0.1～1.0，

Sc：0.1～1.0，其余为Al。

本发明---一种Al-Mg-Nd-Sc铝合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Mg：6.5～7.5，

Zn：0.10～0.15，

Ti：0.05～0.08，

Nd：0.1～0.5，

Sc：0.1～0.5，其余为Al。

本发明---一种Al-Mg-Nd-Sc铝合金，由下述组分(重量百分比)组成：

Mg：7.0，

Zn：0.12，

Ti：0.06，

Nd：0.2，

Sc：0.2，其余为Al。

本发明中，由于稀土Nd和Sc的加入使得Al-Mg合金晶粒显著细化，而且当Nd、Sc复合添加时晶粒最细；稀土Nd和Sc的加入，使Al-Mg合金的强度有所提高，其中Nd、Sc复合添加时强度最高，冷轧后Al-Mg-Nd-Sc合金的抗拉强度(σ_b)提高约55MPa，屈服强度(σ_0.2)提高约30MPa，而延伸率(δ)变化不大；同时Nd、Sc的加入，形成Al₃Sc、Al₁₆Mg₇Nd质点，这些质点起到了阻碍位错移动和钉扎亚晶界的作用，因而抑制了Al-Mg合金再结晶，且合金的再结晶温度提高了约50℃。

综上所述，本发明组分配比合理、组分之间合金化效果明显、强度高，将Nd、Sc元素复合加入Al-Mg合金中，能显著细化合金晶粒，提高合金的强度，比单独添加Nd或Sc的效果好，同时还能抑制再结晶。Al-Mg合金是一种重要的工业铝合金，由于Nd的价格比较便宜，在Al-Mg-Sc合金中添加Nd不会大幅度提高生产成本，相应能提高其合金强度，可广泛应用于航空航天、交通运输等诸多领域。

附图说明

附图1(a)为Al-Mg合金的均匀化后的显微组织。

附图1(b)为Al-Mg-0.2Nd合金的均匀化后的显微组织。

附图1(c)为Al-Mg-0.2Sc合金的均匀化后的显微组织。

附图1(d)为Al-Mg-0.2Nd-0.2Sc合金的均匀化后的显微组织。

附图2为Al-Mg合金和Al-Mg-0.2Nd-0.2Sc合金的硬度与退火温度关系曲线；

附图3(a)为Al-Mg合金在冷轧后进行325℃再结晶退火后的显微组织。

附图3(b)为Al-Mg-0.2Nd-0.2Sc合金在冷轧后进行325℃再结晶退火后的显微组织。

其中：附图2中，1----Al-Mg合金的硬度与退火温度关系曲线；2---Al-Mg-0.2Nd-0.2Sc合金的硬度与退火温度关系曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。