[发明专利]Zn合金化的5086型高强度铝合金及其制备方法

说明书

一种Zn合金化的5086型高强度铝合金及制备方法，所述的合金由铝、镁、锌、锰(Mn)、锆和锶组成，其中，镁的质量百分比为3.46～3.92％，锌的质量百分比为1.28～1.62％，锰的质量百分比为0.77％，锆的质量百分比为0.191～0.24％，锶的质量百分比为0.002～0.0026％，其余为铝和少量杂质元素。该合金的制备依次包括：(1)熔铸、(2)均匀化退火(420±5℃×2h+460±5℃×2h+500±5℃×2h+520±5℃×10h)(3)热压缩(430±5℃保温2h)(4)热轧制组成(先将试样在470±5℃保温2h，轧机轧辊加热至100±5℃，多次轧制)(5)退火(250±5℃×2h)。本发明的拉伸强度最高可以达到326.8MPa，硬度达到104.8HV，延伸率达到17.65％，晶间腐蚀深度为73.05μm。

技术领域

本发明涉及一种铝合金材料及制备方法，尤其是一种Zn合金化的铝合金及其制备方法，具体地说是一种Zn合金化的5086型高强度铝合金及其制备方法。

背景技术

5086型铝合金(3.5％-4.5％Mg，0.25％Zn，0.2％-0.7％Mn，0.0026％Sr，0.2％Zr)由于其比强度较高，具有优良的导热性、抗蚀性以及较好的焊接性能，在汽车、航空航天及轨道交通等领域应用广泛，是汽车等交通工具轻量化的重要材料。

当前应用于工业设备以及行业装备中的5086型铝合金有着较好的抗腐蚀性能，但是力学性能方面有进一步提高的潜力与必要，即在提高强度的同时，又要保证其抗腐蚀性能。一般来说通过合金中Zn和Mg可以作为主要合金元素会在合金中形成弥散的MgZn₂强化相，Mg含量高时可以提高合金强度，但β(Al₃Mg₂)相的析出会导致合金的耐蚀性严重降低；而合适的塑性变形加工工艺可以提高合金的位错密度，在提高合金强度的同时也能使β(Al3Mg2)相均匀析出，有效改善抗腐蚀性能；Zn含量的增加，使其与Al、Mg元素结合形成Al-Mg-Zn三元析出相，这种第二相对位错、空位等缺陷产生钉扎作用，从而使合金强度得到提高，同时Zn元素在铝合金中可以形τ(Mg₃₂(Al,Zn)₄₉)相来抑制β(Al₃Mg₂)相的生成，从而改善耐蚀性能。所以5086型铝合金一方面通过固溶强化提高强度，另一方面可以通过Zn的合金化提高其抗晶间腐蚀性能。

铸态组织中由于大量合金元素的添加以及杂质元素的存在，合金在凝固时易形成大量的非平衡金属间化合物，例如各种晶内偏析、晶间偏析，以及存在于晶界和枝晶网络间的低熔点共晶相。这些非平衡共晶相的形成将严重影响合金的后续变形加工并具有一定的遗传特性，而均匀化退火使铸锭从非平衡状态向平衡状态转变，从而提高合金的综合性能。

到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权Zn合金化的5086型高强度铝合金及制备方法将合金强度提升到329.4～367MPa，同时又能够保证高抗晶间腐蚀性能，这严重制约了铝合金零部件在航空，航海，以及军工和民生方面的使用，所以亟待解决这一问题以至于研究出具有较高强度，同时又具备优良耐蚀性能的新型5086型铝合金。

发明内容

本发明的目的是针对目前5086型铝合金综合性能尚不够理想的问题，发明一种通过控制Zn在合金中的含量及合金化程度，并通过熔铸-均匀化退火-热压缩-热轧制加工工艺来有效提高5086型铝合金的强度同时保证其较高的抗腐蚀性能。

本发明技术方案之一是：

一种Zn合金化的5086型高强度铝合金，其特征在于：它由铝(Al)、镁(Mg)、锌(Zn)、锰(Mn)、锆(Zr)和锶(Sr)组成，其中，镁(Mg)的质量百分比为3.46～3.92％，锌(Zn)的质量百分比为1.28～1.62％，锰(Mn)的质量百分比为0.77％，锆(Zr)的质量百分比为0.191～0.24％，锶(Sr)的质量百分比为0.002～0.0026％，其余为铝和少量杂质元素。