挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法与流程

本发明涉及一种铝合金材料，尤其是一种新型6000系铝合金及其制备方法，具体地说是一种挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法。

背景技术：

1、6000系铝合金是以镁和硅为主要合金元素并以mg2si相为主强化相的铝合金，属于热处理可强化铝合金。合金具有中等强度，室温条件下具有良好的抗腐蚀与抗氧化等特性，在汽车、船舶等机械制造业中应用广泛，具有很好的市场应用前景。

2、众多周知，铝合金的强度与耐腐蚀性能存在倒置关系。电化学腐蚀作为铝合金的常见腐蚀形态，也是一种基础腐蚀形态，随着铝合金在船舶上的应用不断增多，人们对铝合金在海洋中的耐电化学腐蚀性提出了更高的要求。现有的6000系铝合金其电化学腐蚀电流密度一般远大于1×10-6a·cm-2。此外铝合金的强度和硬度存在正相关关系，在工业生产中，就可以采用检测硬度来代替抗拉强度测试，避免了费时费料的拉伸强度测试，降低了生产成本。现有的6000系铝合金其硬度大多≈50hv，而为了获得较高的硬度，通常都需要进行固溶等热处理，这提高了工业生产成本。

3、新型高强高韧铝合金的研发及现有合金性能的提升，都与合金的成分设计密切相关。微合金化作为铝合金性能提升的重要手段已广泛应用于工业铝合金体系。虽然人们已经熟知稀土元素对铝合金的组织性能会有很大提升作用，但有许多问题并未解决，如：针对不同铝合金体系、不同强度级的铝合金，哪种稀土元素最为有效？对哪种性能最为有效？其最佳质量是多少？等等。

4、sr,zr,ce,la,y五元复合微合金化可以提高铝合金的性能。锶(sr)是一种碱土族元素，是铝合金中的一种长效变质剂，具有净化铝合金熔体、细化粗大金属间化合物的作用。锆(zr)是3d过渡族元素，铈(ce)、镧(la)和钇(y)是三种电负性相差较大的稀土族元素(ce电负性1.12、la电负性1.1、y电负性1.22)，稀土复合微合金化，一方面可以在晶界和晶内形成强化相，从而增加铝合金的强度和硬度，另一方面可以与铝合金中的氧化物和其他杂质形成稳定的化合物，从而提高铝合金的耐腐蚀性和热稳定性。

5、到目前为止，我国尚未有一种具有自主知识产权的在挤压态下具有超耐电化学腐蚀性能的6000系铝合金可供使用，这一定程度上制约了我国车辆、飞机等领域的发展。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有的6000系铝合金电化学腐蚀性能差的问题，通过成分设计发明一种sr,zr,ce,la,y复合合金化的超耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法。

2、本发明的技术方案之一是：

3、一种sr,zr,ce,la,y复合合金化的高抗晶间腐蚀6000系铝合金，其特征在于：它主要由铝(al)、镁(mg)、硅(si)、锰(mn)、锶(sr)、锆(zr)、铈(ce)、镧(la)和钇(y)组成，其中，镁(mg)的质量百分比为0.412～0.420％，硅(si)的质量百分比为0.576～0.586％，锰(mn)的质量百分比为0.628～0.640％，锶(sr)的质量百分比为0.006％，锆(zr)的质量百分比为0.260～0.278％，钛(ti)的质量百分比为0.0597～0.0610％，铈(ce)的质量百分比为0.15％(名义)，镧(la)的质量百分比为0.15％(名义)，钇(y)的质量百分比为0.15％(名义)。余量为铝和少量杂质元素；各组份之和为100％。

4、本发明的技术方案之二是：

5、一种sr,zr,ce,la,y复合合金化的超耐电化学腐蚀6000系铝合金的制备方法，其特征是它依次包括：(1)熔铸；(2)热压。

6、所述的熔铸：将除工业纯镁和稀土中间合金外的原材料直接放入井式熔炼炉，并将其温度设定为900±10℃，待合金全部融化后，保温1h；保温1h结束后，将井式熔炼炉的温度降至750±10℃，加入用锡箔纸包裹的mg金属块，待mg完全融化后将其搅拌均匀，静置15分钟；加入六氯乙烷进行精炼除气，静置15min；除气结束后，加入al-ce、al-la和al-y中间合金并搅拌熔体，待中间合金融化后，保温15分钟；保温结束后，进行除渣，随后将合金溶液浇铸成锭；各组分的加入量可按配方目标采用常规计算获得；

7、所述的热挤压：其工艺为将合金加热至540℃并保温≥1h后进行挤压比为10:1的挤压；

8、即可获得挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法。

9、所述的al-mn中间合金中mn的质量百分比为9.95％，al-si中间合金中si的质量百分比为12％，al-sr中间合金中sr的质量百分比为9.89％，al-zr中间合金中zr的质量百分比为4.11％，al-ce中间合金中ce的质量百分比为10％，al-la中间合金中la的质量百分比为10％，al-y中间合金中y的质量百分比为10％。

10、本发明的有益效果是：

11、(1)本发明获得了一种sr,zr,ce,la,y复合合金化的挤压态高强度度高耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法。

12、(2)本发明通过sr,zr,ce,la,y复合合金化获得了在挤压态就具有201.273mpa的强度，此外该合金在3.5wt.％nacl溶液中的腐蚀电位为-0.7578v，腐蚀电流密度为1.77×10-7a·cm-2。

13、(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。

14、本发明的目的是针对现有6000系铝合金存在的强度与耐电化学腐蚀性很难兼顾的问题，通过合金的微合金化成分设计和制备加工技术设计，发明一种挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金及其制备方法。

技术特征：

1.一种挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金，其特征在于：它主要由铝(al)、镁(mg)、硅(si)、锰(mn)、锶(sr)、锆(zr)、铈(ce)、镧(la)和钇(y)组成，其中，镁(mg)的质量百分比为0.412～0.420％，硅(si)的质量百分比为0.576～0.586％，锰(mn)的质量百分比为0.628～0.640％，锶(sr)的质量百分比为0.006％，锆(zr)的质量百分比为0.260～0.278％，钛(ti)的质量百分比为0.0597～0.0610％，铈(ce)的质量百分比为0.15％(名义)，镧(la)的质量百分比为0.15％(名义)，钇(y)的质量百分比为0.15％(名义)。余量为铝和少量杂质元素；各组份之和为100％。

2.一种权利要求1所述的挤压态超耐电化学腐蚀6000系铝合金的制备方法，其特征是它依次包括：(1)熔铸；(2)热挤压；

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述的al-mn中间合金中mn的质量百分比为9.95％，al-si中间合金中si的质量百分比为12％，al-sr中间合金中sr的质量百分比为9.89％，al-zr中间合金中zr的质量百分比为4.11％，al-ce中间合金中ce的质量百分比为10％，al-la中间合金中la的质量百分比为10％，al-y中间合金中y的质量百分比为10％。

技术总结
一种挤压态超耐电化学腐蚀6系铝合金，其特征在于：它主要由铝(Al)、镁(Mg)、硅(Si)、锰(Mn)、锶(Sr)、锆(Zr)、铈(Ce)、镧(La)和钇(Y)组成。该合金的制备依次包括：(1)熔铸；(2)热挤压(温度540℃、挤压比10:1)。本发明合金最高强度为201.273MPa，此外该合金3.5wt.％NaCl溶液中的腐蚀电位为‑0.7578V，腐蚀电流密度为1.77×10‑7A·cm<supgt;‑2</supgt;的超耐电化学腐蚀铝合金。

技术研发人员：孙宏,姚军华,周小平,范丽珠,顾鹏
受保护的技术使用者：江苏国鑫铝业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/18