[发明专利]一种高强度耐腐蚀稀土铝合金材料及制备方法

摘要

本发明提供一种高强度耐腐蚀铝合金材料及制备方法。本发明在高强度Al‐Zn‐Mg合金的基础上，分别添加适量的Cu及稀土Ce、Sc、Er元素，配制出一种新型Al‐Zn‐Mg‐Cu‐Ce‐Sc‐Er铝合金材料。此种材料具有强度高、塑韧性好、耐腐蚀、疲劳性能良好等优点，可广泛应用于航空、航天、舰船和交通运输工具的结构材料。材料的生产制备方法简单易行，其加工工艺易于控制，原材料充足易得，生产成本低廉，具有非常广阔的生产应用前景。

主权项

制备一种高强度耐腐蚀稀土铝合金材料的方法，其特征在于：具体按如下步骤进行：步骤1：将20Kg工业用铝、4～12Kg的Al‑Zn中间合金、0.17～1.33Kg的Al‑Cu均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至760～800℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温至730～750℃，保温10min后，停止加热，得到一次合金化铝合金熔体；步骤2：将20Kg工业用铝与1～5KgAl‑Ce中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至820～860℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温至760～780℃，保温10min后，停止加热，得到二次合金化铝合金熔体；步骤3：将10～48Kg工业用铝、5～25KgAl‑Sc中间合金、0.7～4KgAl‑Er中间合金均匀混合后，装入熔炼炉炉膛，加热炉体至830～850℃使物料充分熔化，后将铝合金熔体降温至730～760℃，保温10min后，停止加热，得到三次合金化铝合金熔体；步骤4：将步骤2所得的二次合金化铝合金熔体通过漏斗加入步骤3得到的三次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在750～760℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌30min后，得到四次合金化铝合金熔体；步骤5：将步骤4得到的4次合金化铝合金熔体，通过漏斗加入步骤1得到的一次合金化铝合金熔体中，加热炉体，使炉体在730～750℃保温10min后，开启电磁搅拌器，搅拌30min后，得到五次合金化铝合金熔体；步骤6：用干燥的铝箔紧密包裹1～3Kg金属Mg块，利用压勺将包裹的金属Mg块压入步骤5中所得的五次合金化铝合金熔体，得到综合合金化铝合金熔体；步骤7：在730℃开启电磁搅拌器，经过30min的电磁搅拌，加热熔炼炉，使炉体在740～760℃保温10min后，加入0.50Kg六氯乙烷精炼剂进行精炼并除渣，得到精炼后铝合金熔体；步骤8：将步骤7所得的精炼后铝合金熔体在700～720℃保温静置30min后，缓慢倒入矩形模具型腔中，空冷后得到方形铝合金铸锭；步骤9：将步骤8所得的长方形铝合金铸锭放入热处理炉中进行均匀化处理，保温温度为400℃～500℃，保温时间为12h～24h，置于空气中使之自然冷却，得到均匀化铸锭；步骤10：将步骤9所得的均匀化铸锭进行表面切削处理，去除铸锭表面缺陷，得到表面光滑的铸锭；步骤11：将步骤10所得光滑的铸锭进行热轧，热轧前铸锭在400～500℃下预热4～8h，热轧温度为300～400℃，变形量60％～70％，得到板厚为10.0mm的热轧板材；步骤12：将步骤11所得的热轧板材进行冷轧处理，冷轧前对板材进行退火处理，退火温度为300～500℃，保温时间为1～5h，随炉冷，板材冷轧变形量为80％，得到2mm厚的冷轧板材；步骤13：将步骤11所得的冷轧板材进行固溶处理，固溶温度为500～550℃，保温时间为2～4h，取出板材，并丢入水中做淬火处理，得到固溶板材；步骤14：将步骤13所得的固溶板材，立即放入鼓风干燥箱中进行时效处理，时效温度为：120～150℃，时效时间为4～16h，取出立即丢入水中，淬火处理，得到一次时效板材；步骤15：将步骤14所得的一次时效板材，放入鼓风干燥箱中进行时效处理，时效温度为：150～180℃，时效时间为2～12h，取出立即丢入水中，淬火处理，得到成品；该成品的成分为：2～6wt％Zn，1～3wt％Mg，0.05～0.4wt％Cu，0.1～0.5wt％Ce，0.1～0.5wt％Sc，0.07～0.4wt％Er，铝为平衡余量；在室温下其维氏硬度不小于120HV，室温抗拉强度不小于380Mpa，伸长率不小于5％；在234g/L NaCl+50g/L KN03+6.5ml HNO3的混合酸性盐溶液中试验时间48h后，材料的剥落腐蚀等级不低于EA级；在应力腐蚀环境为3.0wt％NaCl+0.5wt％H202的盐溶液中，材料的最长断裂时间不低于220小时。