[发明专利]高强度耐腐蚀铝合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金，具体涉及一种高强度铝合金，属于金属材料冶炼技术领域。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之伸入，目前铝合金也是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AL-Cu-Mg系列，一般含有少量的Mn，可热处理强化，其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al-Cu-Mg-Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al-Zn-Mg-Si 系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。

铝合金具有密度小、比强度和比刚度较高、耐蚀性好及导电导热性优良、回收容易、低温性能好等特点，广泛应用于交通运输、航空航天、电子电器等领域。铝合金的主要合金元素有硅、铜、镁、锌等，不同的合金元素及其用量对合金的组织性能都有不同的影响。

Al-Zn-Mg-Cu系铝合金是20世纪60年代以航空航天用材为背景研制并发展起来的一类高性能铝合金，具有轻质、高强度、高韧性和低成本等一系列优点，广泛应用于航空、交通运输、舰艇和兵器等领域，具有极高的应用价值。然而传统的Al-Zn-Mg-Cu系铝合金，由于铝合金中的Zn含量控制在5.5％左右，导致铝合金的强度还有待提高，且铝合金的综合性能不佳。

现有技术中的铝合金材料，仍然有强度不足的缺点，另一方面，铝在开孔器中的易氧化性，导致其易受到腐蚀而影响材料的使用寿命，现有的技术中，常对铝合金材料进行表面处理，如常见的表面处理工艺：阳极氧化、电解着色、电泳涂漆、粉末涂漆、氟碳喷涂，拉丝等，这些表面处理工艺均起到一定的耐腐蚀效果，但仍难以满足现有建筑材料对使用寿命的要求，而且在长期使用后，铝合金型材表面磨损露出铝合金基材，铝合金基材本身的抗氧化性能不能满足建筑材料的使用要求。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种强度高、耐腐蚀的铝合金及其制备方法，不仅提高了铝合金的强度，而且耐腐蚀性强，延长了铝合金的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高强度耐腐蚀铝合金，以铝合金的总量为基准，按重量百分比计，所述高强度高韧性铝合金含有以下元素：Zn 1.15～2.31％，Ti 0.26～1.38％，Mg 0.26～0.81％，Si 0.26～0.87％，Cu 0.01～0.05％，Mo 0.008～0.24％，W 0.05～0.18％， N 0.06～0.16％，稀土元素0.006～0.028％，其余为Al和不可避免的杂质。

铝合金中，影响铝合金性能的最重要因素就是合金中各元素的配比，为了进一步提高铝合金的强度和耐腐蚀性，优选的，以铝合金的总量为基准，按重量百分比计，所述高强度高韧性铝合金含有以下元素：Zn 1.15～2.31％，Ti 0.45～1.08％， Mg 0.26～0.81％，Si 0.45～0.8％，Cu 0.01～0.05％，Mo 0.015～0.018％，W 0.05～0.18％， N 0.08～0.1％，稀土元素0.012～0.018％，其余为Al和不可避免的杂质。

通过Zn、Ti、Mg、Si等元素与铝生成合金，并控制Zn、Ti、Si的含量，提高了铝合金的强度，开发出了高强度的铝合金，改善了铝合金型材的耐腐蚀性，为了进一步提高铝合金的强度和耐腐蚀性，优选的，以铝合金的总量为基准，按重量百分比计，所述Zn、Ti、Si的总量为2.5～4％。

为了提高铝合金的强度，进一步的，所述铝合金中含有氮化物，所述金属氮化物的含量为0.05～0.12％。

根据本发明，稀土金属能与体系中的W、Mo、Cu的铝化物形成新的多元弥散相，这种新的多元弥散相能强烈钉扎位错和亚晶界，显著抑制基体的再结晶，保留了以小角度晶界为主的纤维状组织，从而改善了铝合金型材的腐蚀性能，所述稀土元素为本领域技术人员所常知的稀土金属，优选的，所述稀土元素为钪、钇、铌、镧系元素中的至少一种。

对本发明所述高韧性耐蚀铝合金进行性能检测，其抗拉强度为450～520MPa，屈服强度为280～360MPa。