[发明专利]一种高强耐蚀Al-Mg合金

说明书

 

技术领域

本发明具体涉及一种Al-Mg合金，尤其是一种高强耐蚀Al-Mg合金。

背景技术

近年来，我国交通运输业发展迅速，交通工具轻量化已成为一种必然趋势，而铝合金取代钢铁材料是交通工具轻量化的重要有效途径。

在汽车、货车、高铁、货运火车、轮船等交通工具的制造中5083铝合金应用最广，成为交通工具制造中的重要材料。5083铝合金具有质量轻、中等强度、易成型、耐腐蚀等特征，降低了交通工具自重，提高了其运载能力，降低了能耗。

但是目前的5083铝合金在应用中还存在一些问题。根据GBT3880.2-2006 的力学性能指标要求可知，常用的5083-O铝合金要求抗拉强度σ_b≥275Mpa、屈服强度σ_0.2≥125 Mpa、伸长率δ≥15％，这在交通工具制造中强度略有不足。此外，对于轮船、集装箱等长期在海水中或沿海服役的设备，现有的5083铝合金耐蚀性能还不能完全满足要求。

发明内容

鉴于目前交通工具制造中所用合金存在的强度不够、耐蚀性不足的问题，本发明提供了一种新型Al-Mg合金，具有高强、耐蚀的特性。

本发明提供的高强耐蚀Al-Mg合金，化学成分重量百分比为：Fe≤0.3%；Si≤0.25%；Cu≤0.1%；Mn=0.4~1.2%；Mg=4.5~6.0%；Zn=0.25~0.55%；Cr=0.10~0.3%；Zr≤0.15%；Ti≤0.15%；余量为Al。其中单个杂质≤0.05％，合计杂质≤0.15％。

作为优选，合金化学成分重量百分比为：Fe≤0.26%；Si≤0.2%；Cu≤0.1%；Mn=0.46~1.12%；Mg=4.6~5.7%；Zn=0.35~0.52%；Cr=0.10~0.23%；Zr=0.04~0.14%；Ti=0.04~0.14%；余量为Al。

作为优选，其中Fe=0.2~0.26%、Si=0.12~0.18%、Cu=0.04~0.08%。

作为本发明特别优选的方案，合金化学成分重量百分比为：Fe=0.2~0.26%；Si=0.12~0.16%；Cu=0.05~0.06%；Mn=0.6~1.12%；Mg=5.5~5.7%；Zn=0.42~0.49%；Cr=0.15~0.23%；Zr=0.06~0.14%；Ti=0.04~0.13%；余量为Al。

在此基础上，更优选的，Mn=0.8~1.0%。进一步的，Zr=0.1~0.14%、Ti =0.1~0.13%。

本发明Al-Mg合金与现有的5083铝合金相比，Mg含量提高为4.5~6.0%，Mg可在基体中产生固溶强化，提高合金强度；Mn含量略有增加，控制为0.4~1.2%，在这个范围Mn可以形成MnAl₆起到弥散强化作用，又不至于对延伸率产生明显的不利影响。

由于Mg含量的明显增加，会导致在基体中析出大量β(Mg₂Al₃) 相，如不采取其他措施，β(Mg₂Al₃) 相一旦在晶界处成网状分布，成为腐蚀通道，合金的耐蚀性能将急剧恶化。而本发明将Zn加入合金中，可形成τ(Al₂Mg₃Zn₃)相，τ(Al₂Mg₃Zn₃)相能够促使β(Mg₂Al₃)相均匀弥散的在合金晶内和晶界析出，减少其连续分布，明显提高合金的耐蚀性能。因此，与现有技术相比，本发明Zn含量明显提高，控制为0.25~0.55%。

但加入Zn后，合金熔体在凝固过程中容易形成“锌花”，“锌花”会恶化材料性能。因此现有的Al-Mg合金生产中，Zn很少以合金成分加入。为了解决这个问题，本发明中加入Ti的同时加入Zr，Ti、Zr具有明显的晶粒细化效果，而且Ti、Zr混合加入效果更好，晶粒细化既可以提高材料强度又不降低延伸率，Ti、Zr使得晶粒细化后又可以避免“锌花”产生。

综上，本发明通过提高Mg含量以提高合金强度，提高Zn含量避免因过多的Mg恶化材料性能，加入Zr、Ti细化晶粒来避免产生“锌花”。