本發(fā)明涉及一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金及其制備方法，屬于鋁鎂合金開發(fā)。

背景技術(shù)：

1、鋁鎂合金具有低密度、高比強(qiáng)度、可綠色回收、優(yōu)良耐蝕性和可焊性優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空、電子電力以及艦船等尖端領(lǐng)域。鋁鎂合金屬于不可熱處理強(qiáng)化合金，主要通過mg元素的固溶強(qiáng)化和加工硬化提高其強(qiáng)度。然而，提高鎂含量雖可提高鋁鎂合金強(qiáng)度，但是降低了合金電導(dǎo)率和塑性，且易析出富鎂相，增加了晶間腐蝕敏感性。因此，現(xiàn)有鋁鎂合金難以實(shí)現(xiàn)同步提升合金強(qiáng)度、塑性、電導(dǎo)率和腐蝕抗力目標(biāo)。

2、在所有微合金化元素中，鈧元素提升鋁合金性能最為顯著，通過鈧微合金化開發(fā)的新型鋁鎂鈧合金相比于傳統(tǒng)鋁鎂合金，其綜合性能更為優(yōu)異，是新一代輕質(zhì)優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。然而，鈧非常昂貴，目前報(bào)道的最低鈧添加量均≥0.10?%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），這無疑增加了鋁鎂合金的制造成本。此外，現(xiàn)報(bào)道的鋁鎂鈧合金均為中高鎂含量鋁鎂鈧合金，材料強(qiáng)度高，但是導(dǎo)電率和塑性低，晶間腐蝕敏感，目前暫無低鎂超低鈧含量的鋁鎂鈧合金報(bào)道。如專利cn101941122a中就涉及到一種耐蝕鋁鎂鈧合金配用焊絲，該焊絲的組成包括，mg，其重量百分比為?3.0~5.0%；zr，其重量百分比為?0.1~0.2%；sc，其重量百分比為?0.1~0.2%；mn，其重量百分比為?0.2~?0.3%；ti，其重量百分比為?0.05~0.15%；?cr，其重量百分比為0.05?~0.25%；ce，其重量百分比為0.01?~?0.05%；?y，其重量百分比為0.01?；該專利并未涉及產(chǎn)品的導(dǎo)電率、耐蝕性且延伸率有待進(jìn)一步提升。綜上所示，如何在降低材料成本的情況下，達(dá)到同步提高合金強(qiáng)度、塑性、電導(dǎo)率和晶間腐蝕抗力目標(biāo)，是目前亟待解決的技術(shù)難題。

3、鈧在鋁合金中主要以微米級初生al3sc和納米級次生al3sc粒子的形式存在，微米級初生al3sc雖可細(xì)化鑄造組織，但是由于其尺寸較大，易造成應(yīng)力集中，降低合金塑性；納米級的二次al3sc通過強(qiáng)烈釘扎位錯和晶界，可產(chǎn)生顯著的亞結(jié)構(gòu)強(qiáng)化和萬羅奧強(qiáng)化，從而顯著提高合金強(qiáng)度，但要求鈧的添加量達(dá)到0.55%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）以上，這大大增加了合金制造成本。本發(fā)明采用復(fù)合微合金化技術(shù)，在不犧牲強(qiáng)度的情況下，為了降低鈧的有效添加量，通過復(fù)合添加適量zr元素來部分替換al3sc中的sc原子，形成納米級的二次al3(sc,zr）粒子，但探索發(fā)現(xiàn)：zr元素的增加，增加了電子散射能力，合金的電導(dǎo)率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)合前期探索設(shè)計(jì)制備了一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)低鎂低鈧鋁合金。本發(fā)明在低鎂和低鈧添加的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度、塑性、耐蝕性和電導(dǎo)率的同步提升，且其制備工藝簡單、短流程，經(jīng)濟(jì)高效。

2、本發(fā)明為達(dá)到同步提升合金強(qiáng)度、塑性、電導(dǎo)率和晶間腐蝕抗力的同時，降低合金成本目標(biāo)，主要通過以下四個方面實(shí)現(xiàn)：1.?以al-(2.3~2.6)mg低鎂含量的鋁鎂合金為研究對象，低鎂含量的設(shè)計(jì)，既降低了熔煉鑄造難度，又減少了晶間鎂的富集及富鎂相的形成，以及降低了對電子的散射，因此利于提高晶間腐蝕抗力和電導(dǎo)率；2.采用極低量sc元素添加，其添加量?0.03-0.079%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），極低含量添加，可避免初生al3sc微米粒子的存在，減少應(yīng)力集中位點(diǎn)，利于提高合金塑性；3.?結(jié)合多元復(fù)合微合金化技術(shù)，復(fù)合添加適量y、zr和ti等微合金化元素，結(jié)合合適的熱力處理工藝，促進(jìn)這些微量元素盡可能的替換二次al3sc納米粒子中sc元素，從而形成有效的多元微合金化納米強(qiáng)化粒子來達(dá)到提高鋁鎂合金強(qiáng)度目標(biāo)。4.?通過復(fù)合微合金化添加易于鋁基體中的適量雜質(zhì)fe元素結(jié)合的ce元素，促進(jìn)富fe金屬間化合物的形成，減低fe在基體中的過飽和度，進(jìn)而純化基體，減少電子散射幾率從而達(dá)到增加電導(dǎo)率目標(biāo)。

3、本發(fā)明合金制備采用短流程工藝，即：合金熔煉鑄造成錠，熱軋前保溫替代鑄錠均勻化熱處理退火，保溫之后直接熱軋成h111板。

4、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括下述成分：

5、mg?2.31-2.68%；

6、mn?0.028-0.03%；

7、sc?0.03~0.079%；

8、zr?0.07-0.12%；

9、y?0.035-0.067%；

10、ce?0.05~0.075%；

11、ti?0.081~0.11%

12、fe?小于等于0.06%；

13、si?小于等于0.05%；

14、余量為al和不可避免雜質(zhì)。

15、本發(fā)明所得產(chǎn)品h111態(tài)時，其平均抗拉強(qiáng)度大于265mpa，平均延伸率大于20%且電導(dǎo)率大于40%iacs。

16、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金，所述低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金，以質(zhì)量百分比計(jì)，包括下述成分：

17、mg?2.31-2.35%；

18、mn?0.028~0.03%；

19、sc?0.03~0.035%；

20、zr?0.07~0.08%；

21、y?0.035-0.04%；

22、ce?0.05~0.055%；

23、ti?0.081~0.085%

24、fe?小于等于0.06%；

25、si?小于等于0.05%；

26、余量為al和不可避免雜質(zhì)；此時所得h111態(tài)合金，其屈服強(qiáng)度大于210mpa、抗拉強(qiáng)度大于265mpa、延伸率大于20%且電導(dǎo)率大于41.7%iacs。該方案實(shí)現(xiàn)超低sc的使用，并得到強(qiáng)度高、延伸率高、電導(dǎo)率高的h111態(tài)合金。

27、為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品的強(qiáng)度，但盡可能的避免電導(dǎo)率和延伸率的快速衰減，本發(fā)明還設(shè)計(jì)了下述組分：

28、以質(zhì)量百分比計(jì)，所設(shè)計(jì)組份由下述成分構(gòu)成：

29、mg?2.65-2.68%；

30、mn?0.028~0.03%；

31、sc?0.075~0.079%；

32、zr?0.11~0.12%；

33、y?0.065-0.067%；

34、ce?0.07~0.075%；

35、ti?0.1~0.11%

36、fe?小于等于0.06%；

37、si?小于等于0.05%；

38、余量為al和不可避免雜質(zhì)；此時所得h111態(tài)合金，其屈服強(qiáng)度為223?±?4mpa、抗拉強(qiáng)度為278?±?1mpa、延伸率為20.2±?2.2%且電導(dǎo)率為40.5?±?0.1%iacs。本發(fā)明還首次得到強(qiáng)度提升超3.7%（相比于超低鈧的方案），但電導(dǎo)率下降小于3.5%的可選方案。

39、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，包括下述步驟：

40、步驟一?熔煉與鑄造

41、熔煉爐升溫至760-775℃后，按設(shè)計(jì)組分投入純鋁和覆蓋劑，靜置30-50分鐘后加入al-ti、al-sc、al-zr、al-ce、al-y和al-mn中間合金，靜置10-30分鐘后進(jìn)行第一次除渣除氣，之后穩(wěn)定溫度至720-750℃后加鎂，靜置2-5分鐘待鎂熔化后進(jìn)行第二次除氣扒渣，再靜置5-15分鐘后開爐扒渣后澆鑄至水冷銅模，澆鑄完后水淬；得到合金錠；

42、步驟二?熱軋

43、軋制前，對合金錠進(jìn)行銑面，銑面后在460-480℃下保溫3-5h，之后經(jīng)6-8道次熱軋，總道次變形量>?75%，開軋制溫度保持在400-430℃，終軋溫度控制在280-320℃，得到h111態(tài)合金。

44、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，步驟一中，覆蓋劑?由氯化鉀和氯化鎂組成。

45、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，步驟一中，第一次除渣除氣所用方法包括用鋁箔包裹六氯乙烷，用鐘罩壓入。

46、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，步驟二中，當(dāng)合金錠的厚度為28-30mm時，通過熱軋軋制至厚度為6-8mm。

47、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，熱軋后，合金具有拉長的變形纖維亞結(jié)構(gòu)。

48、本發(fā)明一種低成本高強(qiáng)塑性耐蝕高導(dǎo)電低鎂低鈧鋁合金的制備方法，熱軋后合金中具有al3(sc,zr,ti,y)納米粒子。

49、研究發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的成分和制備工藝，合金中al3(sc,zr,ti,y)納米粒子分布均勻。

50、本發(fā)明中，al3(sc,zr,ti,y)納米粒子為二次形成的納米粒子。