[发明专利]一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法

说明书

一种短流程制备高强高耐蚀Al‑Mg‑Zn铝合金的形变热处理方法，属于铝合金及其制备工艺领域。本发明在将时效析出强化型Al‑Mg‑Zn系铝合金热轧后的板材直接进行固溶淬火，淬火后在60～120℃温度下进行15～30h的预时效处理，然后在室温～200℃范围内进行10％～60％的控温轧制变形，轧制后在120～160℃温度下进行3～15h的最终时效处理。本发明通过引入一种形变热处理方法，与常规工艺相比，省去了再结晶退火工艺，缩短了最终时效处理保温时间，不仅缩短了板材制备工艺流程，同时大大提高了板材的强度(足以媲美7050‑T7651)和抗晶间腐蚀性能。该形变热处理工艺方法对于开发新型高强度，抗腐蚀舰船和特种车辆用时效析出强化型Al‑Mg‑Zn合金具有重要参考价值。

技术领域

本发明属于铝合金及其制备领域，尤其涉及一种可工业化生产、短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法。

技术背景

能源危机和环境污染已成为新时代的主题，为减少能源消耗和环境污染，轻量化势在必行。高Mg含量的5xxx系铝合金以其良好的抗腐蚀性能、成型性、可焊性和中等强度而作为特种车辆以及船舶轻量化的首选材料。目前已经成熟应用的材料包括有AA5083、AA5383和AA5059等合金。其中美国铝业协会1999年登记注册的AA5059合金在AA5083的基础上大幅提高了合金中的Mg、Zn及Cu的含量，在保持材料延伸率和抗腐蚀性能基本不变的前提下，显著提高了合金的屈服强度和抗拉强度。该合金以其优异的综合性能正逐步占据特种车辆及船舶材料领域的市场。

我们目前已经授权的专利(申请号201410577461.5)基于Al-Zn-Mg(7xxx系)合金脱溶沉淀成球状GP区→η′→η(MgZn₂)，球状GP区→T′→T(Al₂Mg₃Zn₃)，固溶时效处理起析出强化作用的思想，提出了可时效强化型高Zn含量5xxx系铝合金的思路，并大幅度提高了5xxx系铝合金的抗拉强度和屈服强度，但是其抗腐蚀性能受到了影响。为解决这一问题，我们在已经申请的专利(申请号201710262367.4)中提出了一种新型的热处理工艺，在保证合金力学性能基本不变的基础上显著改善了合金的抗晶间腐蚀性能。

本发明在此基础上提出了一种新的形变热处理工艺，不仅省去了冷轧前的再结晶退火工艺、缩短了最终时效处理保温时间，实现了短流程制备该铝合金板材，节约了能源和成本，还显著提高了合金板材的强度和抗腐蚀性能。

发明内容

为克服现有不足，针对时效析出强化型Al-Mg-Zn合金板材制备流程长，耗能大，且相比于7xxx系铝合金，仍然存在强度不足；相比于5xxx系铝合金，仍然存在抗腐蚀性能相差过大的问题。开发了一种能短流程制备出高强、高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金板材的形变热处理工艺。

一种短流程制备高强高耐蚀Al-Mg-Zn铝合金的形变热处理方法，其特征在于，合金及其质量百分比为：Mg 4.0-6.0wt％、Zn 2.0-4.0wt％、Mn≤1.0wt％、Cu≤0.3wt％、Cr≤0.2wt％、Zr≤0.3wt％、Ti≤0.2wt％、Fe≤0.4wt％、Si≤0.4wt％，余量为Al；按所述铝合金成分进行熔炼铸造，再将所得铸锭进行均匀化退火、热轧、固溶淬火、低温时效、冷轧以及最终时效处理。

进一步地，所述均匀化退火工艺为双级均匀化工艺，具体是将铝合金铸锭以20～40℃/h的升温速率加热至410～440℃保温5～10h，然后再以20～40℃/h的升温速率加热至460～500℃保温15～30h，之后以20～40℃/h的降温速率随炉冷却到室温。

进一步地，所述铝合金铸锭热轧工艺方法为：将铸锭加热到470℃～500℃保温，铸锭热透后进行变形量为90％以上的热变形，终轧温度大于400℃。

进一步地，所述铝合金热轧板材固溶淬火处理工艺具体为：将热轧板在485～510℃保温30～60min，然后进行水淬。