[发明专利]一种耐晶间腐蚀的高Mg含Er 铝合金冷轧板材的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于有色金属技术领域，具体涉及一种改善高Mg含Er铝合金冷轧板材耐晶间腐蚀性能的稳定化退火工艺，该工艺在不明显降低合金强度的同时，显著改善合金的耐晶间腐蚀性能。 

背景技术

Al-Mg系合金广泛应用于航空、航天及交通运输等领域，提高合金强度且保证其耐腐蚀性能一直是Al-Mg系合金研究的核心问题。Al-Mg合金属于不可热处理强化的变形铝合金，其强化手段主要依靠镁(Mg)原子固溶强化和冷作硬化。Al-Mg合金的强度随Mg含量的增大而提高，但Mg质量百分含量超过3.5％时，合金即使在室温下长期服役过程中，也会由于基体中过饱和的Mg减少而发生时效软化，强度下降，而且易于沿晶界连续析出β相(Mg₂Al₃)形成晶间网膜，造成严重的晶间腐蚀和应力腐蚀。冷作硬化主要是通过冷加工提高合金的强度，但冷变形量越大，合金的形变储能越高，热力学上越不稳定，因此对Mg含量较高的冷变形Al-Mg合金必须进行稳定化退火处理，使其力学性能保持稳定，控制β相质点的析出位置、分布形态使β相在晶界不连续析出，从而改善合金的长期耐晶间腐蚀性能。 

由于以上两种强化手段有限，为了满足船舶舰艇等领域对Al-Mg系合金力学性能不断提高的要求，Al-Mg系合金得到进一步研究开发。研究发现微合金化能有效提高合金的力学性能。近年来研究发现添加微量Er到铝合金中，可以细化晶粒，可在合金基体中形成细小弥散的析出相，钉扎位错，提高合金的力学性能。 

Al-Mg系合金通过微合金化，再进行适当的冷变形和稳定化退火工艺的结 合，可使其强度较高且稳定，耐晶间腐蚀性能良好，其优良的综合性能可以保证产品长期运行稳定性及使用安全性。目前国内外对5052、5754、5083合金的热处理工艺研究较多，尤其是H116，H2n，H3n状态。但是对于大冷变形的高Mg含Er铝合金板材的稳定化退火工艺鲜见报道。 

发明内容

本发明的目的在于解决高Mg铝镁系合金耐长期晶间腐蚀性能较差这一问题，通过稳定化退火热处理，使合金在保持较高强度的同时，具有良好的耐长期晶间腐蚀性能。 

本发明所提供的一种耐晶间腐蚀高Mg含Er铝合金冷轧板材的热处理工艺，高Mg含Er铝合金热轧板，其各组分质量百分含量分别为Mg 5.8％-6.8％，Mn 0.4％-0.8％，Er 0.15％-0.25％，Zr 0.15％-0.25％，不可避免杂质含量＜4％，余量为Al，包括以下步骤： 

1)合金热轧板经中间退火后进行冷精轧，最终冷变形量为75％-90％。 

2)对步骤1)所得高Mg含Er铝合金冷轧板进行稳定化退火，退火温度为235℃-245℃，保温时间3.5-4小时，空冷至室温。 

步骤1)中间退火工艺优选为350℃/2h后进行冷精轧，冷精轧工艺优选控制每道次压下量在10％-25％，最终冷变形量为75％-90％。 

本发明技术方案的优点在于： 

本发明对合金成分进行了优选，在Al-Mg合金中添加了微量元素Mn、Zr、Er，提高了合金的组织性能稳定性。微量Er的添加使合金在随后的工艺加热过程中析出细小的Al₃Er次生相，钉扎位错，细化晶粒，增强合金冷作硬化的效果。 

通过对高Mg含Er铝合金冷轧板在100℃-245℃温度范围内，每隔20℃或25℃选取温度进行退火，并且在同一退火温度下分别进行不同时间的退火处理， 这一处理可消除合金冷变形后的残余应力，降低位错密度，使合金强度保持较高且稳定。但更重要的是，本发明在此基础上对退火温度和时间进一步筛选限定，避免β相在晶界上的连续析出，降低了合金中晶界和晶内的电势差，从而在保持合金强高强度的同时明显提高合金的耐晶间腐蚀性能。 

总之，本发明所述的高Mg含Er铝合金冷轧板的稳定化退火工艺，使合金保持较高强度的同时，具有良好的耐长期晶间腐蚀性能，保证产品长期服役过程中运行的稳定性及使用安全性，是一种很有应用前景的热处理制度。 

附图说明

图1为高Mg含Er铝合金冷轧板显微硬度与退火温度关系曲线； 

图2为高Mg含Er铝合金冷轧板100℃不同退火时间的失重变化曲线； 

图3为高Mg含Er铝合金冷轧板125℃不同退火时间的失重变化曲线； 

图4为高Mg含Er铝合金冷轧板150℃不同退火时间的失重变化曲线； 

图5为高Mg含Er铝合金冷轧板175℃不同退火时间的失重变化曲线；