[发明专利]一种微量添加Er的高镁铝合金均匀化退火及挤压变形工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种微量添加Er的高镁铝合金均匀化退火和挤压变形工艺，属 于有色金属合金技术领域。

技术背景

高镁的Al-Mg系铝合金具有较低的密度、良好的耐蚀性、压力加工性与焊 接性能，广泛应用在航海、航空、船舶等领域。但随着钛合金、复合材料的快速 发展，铝合金正面临前所未有的挑战，全面提升铝合金综合性能的重点越来越聚 焦在微合金化上。在Al-Mg系合金中添加微量稀土元素能有效改善合金的微观 组织结构，改善并提升铝合金的强韧性、抗腐蚀和疲劳等综合性能。在所有微合 金化元素中，现有研究表明，Er的添加不仅使得材料性能得到明显的改善，还 能够使合金材料成本降低，这使得发展新型工业规模含Er高性能铝合金成为可 能。目前，含Er铝合金已经成为通过微合金化方法来提高铝合金综合性能的一 个重要方向。纵观微量元素在Al-Mg合金中的强化机制，细化晶粒从而产生细 晶强化，弥散析出的第二相粒子产生析出强化，阻碍再结晶钉扎位错和亚结构而 产生亚结构强化，从而大幅度改善合金性能。

高镁铝合金化程度较高，在凝固过程中由于快速冷却以及非平衡结晶的作 用，常会形成严重的枝晶偏析，并在铸锭内部形成很大的内应力，晶内和晶界成 分不均匀性也比较显著，这对后续的热加工过程会造成不利的影响，所以在热加 工以前铸锭必须要经过适宜的均匀化处理。较高的温度，较大的挤压比能使合金 的粗大组织破碎细化成为较为均匀的变形组织，从而能够提高合金的强度。而较 高的温度也能够保证合金能够顺利挤出而不产生开裂。但温度较高也会导致变形 组织细化程度不够而使得合金的强度得不到提高。温度越低，在相同挤压比的情 况下，对挤压力的要求就更高，因此，选择合适的挤压温度非常重要，既能使得 合金在挤压后保证较高的强度和腐蚀性能而又不至于在挤压时发生开裂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种添加微量Er元素的高镁Al-Mg合金及适用于提 高该铝合金强度和耐蚀性能的均匀化退火及挤压变形工艺。通过适宜的均匀化及 挤压工艺，获得高强耐蚀的高镁含Er铝合金材料。

本发明提出的微量添加Er的高镁铝合金质量组分为：Mg，5.5％-6.5％；Mn， 0.7％-1.1％；Zr，0.02％-0.12％；Si<0.4％；Fe<0.4％，Er，0.1-0.3％，余量为 Al及不可避免的杂质。所提供的均匀化工艺通过调整均匀化处理的温度和时间， 调整合金弥散粒子的析出，控制晶界上非平衡相的数量，使合金组织有利于后续 的热挤压过程。所提供的热挤压工艺能够保证合金在热挤压过程中能够顺利挤 出，并保证合金具有较高的强度的同时也具有良好的抗失重和耐剥落腐蚀性能。

本发明所提出的适用于一种微量添加Er的Al-Mg合金的单级及双级均匀化 退火及挤压工艺，其特征在于，包括以下步骤：

1)对于该微量添加Er的高镁铝合金水冷的铸锭进行均匀化退火处理，单级均匀 化退火处理：450±10℃保温24h，开门炉冷；或双级均匀化退火处理：第一级 为280±10℃保温10h，第二级为450±10℃保温24h，开门炉冷。

2)对均匀化后的铸锭进行感应加热，头部温度为470℃，尾部温度为460℃，到 温后进行挤压，挤压温度460-480℃，挤压比为70-80，挤压速率0.4mm/min。

本发明采用单级或双级均匀化退火工艺，合理的均匀化制度有利于Al₃(Er,Zr) 粒子的弥散析出，能够基本消除铸态合金晶界上的非平衡相，尤其是对于本发明 第二相变化比较复杂的高合金化合金更为重要。铝合金凝固时存在枝晶偏析，必 须通过均匀化退火降低或消除晶内化学成分和组织的不均匀性，同时消除凝固时 产生的内应力，提高合金热变形和冷变形的能力，改善其力学性能。

对于本发明提出的热挤压工艺，其挤压温度为460-480℃，挤压速度为 0.4mm/min，较高的温度及较低的挤压速度能够保证合金能够顺利挤出，使合金 在具有较高强度的同时也具有良好的耐蚀性能。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。

表1为不添加Er元素及微量添加Er元素的铝镁合金均匀化退火再挤压的拉伸数 据；

表2为不添加的Er元素的合金单级均匀化退火再挤压及添加Er元素的铝镁合金 经过双级均匀化再热挤压后，失重测试数据；