[发明专利]含铒的铝-镁-锰变形铝合金的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝-镁-锰系变形铝合金的热处理工艺，特别涉及一种针对含铒的变形铝合金材料采用稳定化退火的热处理工艺。

背景技术

铝镁系合金具有优异的塑性、耐蚀性和焊接性能，可广泛应用于航空、航天及交通运输等领域。但由于该系合金的强度不高，其实际应用受到一定的限制。该系合金为热处理不可强化铝合金，一般采用加工硬化和微合金化等方法来提高其综合性能。由于加工硬化对合金强度的提高有限，目前普遍关注的是微合金化的方法。近年来的研究表明，稀土元素铒(Er)是铝镁系合金有效的微合金化元素，在Al-Mg-Mn合金中添加稀土Er，稀土元素Er的加入能提高其耐蚀能力和表面质量，并有助于合金组织的改善。在Al-(2～6)Mg合金中加入0.005～1％(重量百分比wt.％)的稀土元素，可以不同程度的改善合金的综合性能。稀土元素Er的加入可改变Al-Mg-Mn合金中Mg元素的分布状况，还能促进合金的树状枝晶发达，使枝晶间距显著减少。在Al-Mg-Mn合金中加入Er元素，能降低合金的应力松弛速率，减少合金中的残余应力的影响；合金中的Al₃Er粒子既可以抑制再结晶、形成非常细小弥散的亚结构，又能通过析出强化效应而使合金强度大幅度提高。

铝-镁合金是热处理不可强化，一般在退火、冷作硬化加稳定化处理状态下使用。冷变形的铝-镁合金自由能升高而处于不稳定状态，Mg含量较高(＞3.5％)的铝-镁合金，在室温下长期存放时，易产生“时效软化”现象。一般采用短时间加热的稳定化处理方法消除这一现象。

对于含Er的Al-Mg-Mn合金的稳定化退火工艺又表现出其自身的特点，Er的添加能改善合金的组织，对稳定化退火过程中β相的分布和形状产生影响，从而影响合金的力学性能、耐腐蚀性能；因此，对于添加稀土元素Er的铝-镁-锰合金冷轧板确定稳定化制度时，应对冷变形程度、热处理温度等因素进行综合考虑，使显微组织中的析出物呈细小颗粒状均匀地分布于晶内和晶界上，使得合金具有较好的强塑性结合的同时具有优良的耐腐蚀性能。

国内外学者对铝合金的热处理工艺研究较多，对于5A02、5A03、5A05、5A06等原苏联体系铝合金的热处理工艺比较成熟。5052、5754、5083等比较常见的状态是H2n、H3n工艺研究较多，但是对于添加了微量稀土元素铒的铝-镁-锰变形铝合金合金热处理工艺鲜见报道，尤其H321、H116等状态的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对变形后的含铒的铝-镁-锰系变形铝合金的热处理工艺，经稳定化退火工艺，含铒的铝-镁-锰系变形铝合金的强塑性及耐腐蚀性能得到很好的结合，使用范围广泛。

本发明针对在Al-Mg合金中添加了微量元素Mn、Zr、Er提高组织性能稳定性，抑制或减缓β相的沿晶沉淀和促进晶内分解，冷变形率较大的合金冷轧板进行了稳定化退火处理，对材料进行了不同退火温度，不同退火时间的优化，本发明是对添加了微量稀土元素的变形量较大的合金冷轧板适宜的稳定化退火工艺。

本发明提供的含铒的铝-镁-锰系变形铝合金的热处理工艺，包括以下步骤：

1)熔炼含铒的铝-镁-锰系合金，合金由Al，Mg，Mn，Zr，Er组成，其各组分质量百分含量为Mg：3.5～5.5％；Mn：0.3～1％；Zr：0.05～1.5％；Er：0.01～1％；不可避免杂质≤0.5％，余量为Al；将合金浇铸成合金铸锭；

2)将合金铸锭均匀化退火，先于280℃保温8h，在于470℃保温10h；

3)将均匀化退火后的合金直接进行热轧，始终沿宽方向轧制，约4-20mm/道次，多道次；根据热轧情况中间可再次退火，中间退火温度为470℃，保温1h；

4)热轧板经过约0.5～1mm/道次，多道次，冷轧成薄板；

5)将冷轧板进行稳定化退火，于100～400℃保温1～48h后，空冷至室温；其中，优选将冷轧板于125～250℃保温1～8h后，空冷至室温。

本发明的优点是：

1、试验合金为稀土微合金化的铝-镁-锰系合金冷轧板。各种微量元素在合金中都将起到各自积极的作用。