[发明专利]一种高强耐蚀高韧Al-Mg-Zn-Ag(-Cu)铝合金的制备方法

说明书

一种高强耐蚀高韧Al‑Mg‑Zn‑Ag(‑Cu)铝合金，属于有色金属制备领域。在现有Al‑Mg‑Zn系合金基础上添加微量Ag和Cu元素，其化学成分的质量百分数为：Mg：4.0～6.5，Zn：3.0～5.5，Ag：0.05～0.8，Cu：≤1.0，Mn：≤0.15，Ti：≤0.15；Zr：≤0.20，余量为Al及不可避免的杂质，其中，按质量比须达到：(Zn+Cu)/Mg1.0；上述铝合金采用熔炼铸造、均匀化退火、铣面、热轧、冷轧、再结晶退火、冷轧、固溶淬火处理、最终形变热处理等工艺制备。依据上述工艺制备的Al‑Mg‑Zn‑Ag(‑Cu)合金不仅强度高，且耐蚀与断裂韧性有所提升，可应用于汽车、飞机等交通载具。

技术领域

本发明属于有色金属制备领域，特别涉及一种高强耐蚀高韧Al-Mg-Zn-Ag(-Cu)合金及其制备方法。

背景技术

由于节能减排的现实要求，社会经济发展对于交通载具轻量化的需求越发紧迫。

5XXX系Al-Mg合金由于具有优良耐蚀性、良好可焊性、中等强度以及比强度高的特点，是实现交通载具轻量化的首选材料之一，特别是在特种车辆和船舶结构材料等方面，如AA5083和AA5383以及在AA5383基础上进一步提高Mg、Zn、Mn含量开发的AA5059合金。其中Mg、Mn的添加提高了强度，Zn的添加提高了耐蚀性能。由于强度、耐蚀性能的提升，AA5059合金逐渐占据了大型车辆和船舶用铝合金市场。以上三种合金的公开成分按质量百分比为：AA5083合金：Mg为4.0～4.9％，Mn为0.4～1.0％，Cr为0.05～0.25％，Zn为≤0.25％，Cu≤0.1％，Ti为≤0.15％，Fe为≤0.4％，Si为≤0.4％；AA5383合金：Mg为4.0～5.2％，Mn为0.7～1.0％，Cr为≤0.25％，Zn为≤0.4％，Cu为≤0.2％，Ti为≤0.15％，Fe为≤0.25％，Si为≤0.25％，Zr为≤0.2％；AA5059合金：Mg为5.0～6.0％，Mn为0.6～1.2％，Cr为≤0.25％，Zn为0.4～0.9％，Cu为≤0.25％，Ti为≤0.2％，Fe为≤0.5％，Si为≤0.45％，Zr为0.05～0.25％。

专利CN-103866167-B公开了一种同时提高Mg和Zn含量的Al-Mg合金，在H321态，相对于较低Mg、Zn含量的参考合金，发明合金的抗拉强度提高了4％、屈服强度提高了4～6％，且晶间腐蚀质量损失降低了30％～45％，同时剥落腐蚀等级不变。

上述合金虽然在强度耐蚀性等方面有一定改进，但是性能提升不明显，特别是强度方面。CN-104313413-A公布了一种进一步提高Zn含量至2.5～4.0％并添加0.4～1.2％Cu的Al-Mg-Zn合金，该合金利用时效析出T相强化原理，大幅提高合金强度，同时相对于传统H131冷轧板材具有更加优异的强度及延伸率。而专利CN-104694797-A公布的Al-Mg-Zn合金实施例中将Mg提高至7.2％以上，Zn含量提高至3.0～5.0％，同时实施例中添加了较高含量的Cu，以此增强合金强度。不过，上述发明存在如下问题：断裂韧性未涉及，限制了发明合金的应用推广；高Mg合金中Cu含量较高，在热轧过程中合金存在成形问题；过量提高Mg含量，使得发明合金中固溶的Mg原子浓度大幅提高，合金PLC效应会得到放大，此外还会降低合金晶间腐蚀的抗力，恶化耐蚀性能。专利CN-112877554A公开了一种Al-Mg-Zn-Cu合金制备方法，通过提高(Zn+Cu)/Mg质量比、采用中间形变热处理工艺，将以T相强化的Al-Mg-Zn-Cu合金强度提高至7000系合金水平，同时保持较高的韧性、耐蚀性与可焊性，不过，由于采用了形变热处理工艺，即在时效处理过程中进行冷轧处理，使合金制造复杂化。

由此可见，上述发明尽管提高了Al-Mg-Zn系铝合金的强度，但是存在降低其他性能以及制备工艺复杂等缺点。因此，如何在不增加工艺复杂性的前提下制备出相对于现有Al-Mg-Zn系合金强度有所提高、耐蚀和断裂韧性等性能不降低甚至有所提高的合金，对于Al-Mg-Zn系合金工业化应用具有重要的推动作用。

发明内容