[发明专利]一种具有高耐蚀性的7N01铝合金型材及其制备和应用

说明书

本发明涉及铝合金生产制造技术领域，具体说是一种具有高耐蚀性的7N01铝合金型材及其制备和应用。按元素重量百分比计，7N01铝合金型材成分范围为，Zn:4.0～5.0％；Mg:1.0～2.0％；Mn:0.2～0.7％；Si:0.08～0.20％；Cr:≤0.30％；Zr:≤0.25％；Ti:≤0.20％；余量为铝和不可避免的杂质。本发明通过合理的控制7N01铝合金型材中的Si含量，提高了7N01铝合金型材的耐蚀性。与此同时，本发明打破了7N01铝合金型材传统的成分设计中认为杂质元素Si含量越低，性能越好的设计理念，降低了工业生产控杂的难度，并大幅度降低了工业冶炼的成本。

技术领域：

本发明涉及铝合金生产制造技术领域，具体说是一种具有高耐蚀性的7N01铝合金型材及其制备和应用。

背景技术：

铝合金因其具有密度低、强度高、加工性好、美观等特点，而成为当今轻质材料的研究热点，同时是高速列车车体轻量化的首选材料。20世纪50年代，日本率先提出发展高速铁路，并建成了世界上第一条时速200公里的铁路——新干线。随后，世界各国竞相投入高速铁路的研究，并得到了突飞猛进的发展。为了保持技术的领先，日本也在不断改进其高速铁路相关技术，包括铝合金车体的研究。7N01铝合金是日本独立开发的Al-Zn-Mg系合金，其研制始于20世纪70年代，型材作为结构材料专门应用于日本新干线高速铁路铝合金车体。由于7N01铝合金的挤压性能好，能挤压形状复杂的薄壁型材，且焊接性能好，焊缝质量高，是最理想的中强焊接结构材料之一。一般情况下，7N01铝合金型材主要应用于端面梁、车端缓冲器、底座、门槛、侧面构件骨架、车架枕梁等。

铝合金的应力腐蚀在较早时期就被研究者们发现，它是指在拉应力和腐蚀介质的共同作用下，伴随着裂纹的萌生和扩展引起的延时破坏。7N01铝合金型材经过人工时效后晶界处的析出相(MgZn₂)呈连续分布时，具有较高的应力腐蚀敏感性。为降低应力腐蚀敏感性，研究者们探索了许多方式，包括人工过时效、添加稀土元素等。人工过时效虽然提高了合金的耐应力腐蚀性能，但合金力学性能损失比较严重；添加稀土元素能显著抑制合金的再结晶，从而降低沿晶界腐蚀开裂的趋势，但由于其具有较高的成本，工业应用受到限制。因此，新的提高7N01铝合金型材耐蚀性的方法仍值得研究。

发明内容：

本发明的目的是设计一种具有高耐蚀性的7N01铝合金型材成分范围，通过调节杂质元素Si的含量，在保持较高力学性能的前提下提高7N01铝合金型材的耐晶间腐蚀及应力腐蚀能力。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种具有高耐蚀性的7N01铝合金型材，按元素重量百分比计，7N01铝合金型材成分范围为，Zn:4.0～5.0％；Mg:1.0～2.0％；Mn:0.2～0.7％；Si:0.08～0.20％；Cr:≤0.30％；Zr:≤0.25％；Ti:≤0.20％；余量为铝和不可避免的杂质。

所述的具有高耐蚀性的7N01铝合金型材的制备方法，采用如下步骤：

1)合金原料在800～830℃下熔炼，680～700℃浇铸，得到7N01铝合金铸锭；

2)铸锭置于460～480℃保温20～30h进行均匀化处理，空冷至室温；

3)铸锭置于440～460℃保温1～2h，保证铸锭心部烧透，随后进行热挤压得到挤压型材，在线淬火；

4)挤压型材室温自然停放60～80h；

5)挤压型材置于95～105℃保温10～14h，空冷至室温；

6)挤压型材置于165～175℃保温1～4h，空冷至室温。

所述的具有高耐蚀性的7N01铝合金型材的制备方法，步骤1)中，优选铸造方法为金属型重力铸造。