[发明专利]一种锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系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材料及其制备方法，尤其是一种新型6000系铝合金及其制备方法，具体地说是一种锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金及其制备方法。

背景技术

6000系铝合金自问世以来，因其具有的中等强度、良好的耐腐蚀性、可焊接性以及氧化效果好等特性在生产生活中得到了广泛的应用，尤其在要求具有一定强度和较高的耐腐蚀性结构件领域有着较多的应用，如船舶、轨道交通等领域。

众所周知，合金化及微合金化是提高铝合金组织与性能的有效手段。锆（Zr）元素是目前铝合金中常用的也是很有效的微合金化元素。向铝合金中加入微量锆（Zr），能起到阻碍再结晶和晶粒长大，提高合金强度、硬度、抗腐蚀性和焊接性等作用。锶（Sr）元素是铝合金中的一种很有效的长效变质剂，Zr和Sr的复合微合金化可以在不降低合金铸造性能、强度、抗腐蚀性的同时，大幅提高合金的塑性和韧性。

现阶段，6000系铝合金进行热处理时需要的固溶温度一般在560℃左右，固溶温度较高，在热处理过程中变形量较大，并且其较低的镁、硅元素含量势必造成合金的耐热性较差。迄今为止，尚未有一种强度塑性高、抗腐蚀性良好并且固溶温度低的锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金可供使用，一定程度上制约了我国高性能铝合金及其制品产业的发展。

发明内容

本发明的目的是针对现有6000系铝合金热处理时固溶温度较高、耐热性差的问题，通过调整合金成分，提高合金中镁元素和硅元素的含量，发明一种强度高、塑性好、抗腐蚀性良好、固溶温度低以及耐热性好的锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金。

本发明的技术方案之一是：

一种锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金，其特征在于：它主要由铝（Al）、镁（Mg）、硅（Si）、铜（Cu）、锰（Mn）、锆（Zr）和锶（Sr）组成；其中，镁（Mg） 的质量百分比为1.76~3.38 %，硅（Si）的质量百分比为1.81~2.55 %，铜（Cu）的质量百分比为0.874~0.907%，锰（Mn）的质量百分比为0.467~0.497%，锶（Sr）的质量百分比为0.001~0.0011%，锆（Zr）的质量百分比为0.421~0.423%，余量为铝和少量杂质元素，各组份的质量百分比之和为100%。

本发明的技术方案之二是：

一种锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金的制备方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将Al-Si中间合金熔化后升温至850±10℃，然后依次加入Al-Cu中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Zr中间合金、Al-Sr中间合金、纯Al、纯Mg，等全部中间合金或金属熔化后加入六氯乙烷精炼直至没有气体溢出，静置保温5~10 min后去渣并浇铸成锭；最后，进行后处理。

所述的Al-Si中间合金中Si的质量百分比为10.21%，Al-Cu中间合金中Cu的质量百分比为50.12%， Al-Zr中间合金中Zr的质量百分比为4.11%，Al-Sr中间合金中Sr的质量百分比为9.89%，Al-Mn中间合金中Mn的质量百分比为 10.02%。

所述的浇铸成锭合金的后处理包括490±10℃´ 24±1h的均质化退火、500±10℃预热后的锻压加工、420±10℃´ 2±0.5h保温后的ECAP加工、520±10℃´2±0.5h的固溶处理和191±5℃´ 4±0.5h的时效处理。

本发明的有益效果是：

（1）本发明获得了一种锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金，与其他6000系铝合金相比，该铝合金的固溶温度较低，固溶温度在520℃以下，并且耐热性好，热处理过程中产生的变形量较小。

（2）本发明锆和锶复合微合金化的高镁高硅6000系铝合金具有强度高、塑性好、抗腐蚀性良好等特点，综合性能较好。如实施例一中铝合金的抗拉强度可以达到392.4MPa，屈服强度可以达到到299.7MPa，强度较高；延伸率大于10.1%，塑性较好；按国标GB/T 7998-2005（铝合金晶间腐蚀测定方法）其晶间腐蚀最大深度为226.3mm，晶间腐蚀等级为四级，与其他6000系铝合金相比抗腐蚀性能较好。

（3）本发明通过大量的试验获得了理想的制备方法，尤其是通过采用按次序加入各中间合金及纯金属的方法来控制各组份含量，按本发明的工艺能容易地得到符合要求的铝合金材料。