一種Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0.4Mn合金的雙級(jí)均勻化退火工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于有色金屬技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Sc、Zr復(fù)合微合金化的 Al-6Mg-0. 4Mn合金的雙級(jí)均勻化的熱處理工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] Al-6Mg-0. 4Mn-Sc-Zr合金是在Al-Mg-Mn基礎(chǔ)上發(fā)展出的一種新型高性能的 合金，以其優(yōu)異的耐蝕性和高的比強(qiáng)度等優(yōu)勢(shì)，在軍工領(lǐng)域有較高的發(fā)展?jié)摿?。和傳統(tǒng) Al-Mg-Mn合金相比，Sc、Zr的復(fù)合添加可與基體形成細(xì)小、彌散且高密度的A13(Sc，Zr)相。 不僅通過(guò)時(shí)效強(qiáng)化直接提高合金強(qiáng)度；更重要的是這些彌散的第二相可有效阻礙位錯(cuò)和亞 晶界移動(dòng)，顯著提高合金的再結(jié)晶溫度，解決合金穩(wěn)定化退火后，因再結(jié)晶的發(fā)生，力學(xué)性 能的明顯下降的問(wèn)題。
[0003] S c和Zr在鑄錠中通常以過(guò)飽和固溶體的形式存在，如何在后續(xù)的熱處理中使 A13(Sc，Zr)相細(xì)小、彌散析出是Sc、Zr微合金化元素發(fā)揮作用的關(guān)鍵因素。但是傳統(tǒng) Al-Mg-Mn鑄錠在恪煉后必須經(jīng)過(guò)均勾化熱處理，以保證主合金元素 Mg的均勾，工業(yè)上通常 的均勻化溫度為475± KTC。在此溫度下，Sc、Zr不能彌散析出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種用于Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg_0. 4Mn合金雙級(jí) 均勻化熱處理工藝，通過(guò)均勻化退火處理，使合金消除偏析達(dá)到均勻化目的的同時(shí)，也能夠 保證第二相粒子彌散析出，合金具有較高的強(qiáng)度。
[0005] 本發(fā)明所提供的一種于Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金的雙級(jí)均勾 化熱處理工藝，Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金各組分的質(zhì)量百分含量分別為 Mg5. 5%~6. 5%，MnO. 4%~0· 5%，ZrO. 1%~0· 15%，Sc0.0 4%~0· 1%，不可避免雜質(zhì) 含量< 0. 4%，步驟為：Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金經(jīng)300-350°C /3-12h低 溫析出退火后，再進(jìn)行475 ±10°C /3-24h高溫均勻化退火。
[0006] 合金優(yōu)選300°C /7-12h低溫析出退火后，再進(jìn)行475°C ±10°C /10-15h高溫均勻 化退火。
[0007] 本發(fā)明為達(dá)到更好的彌散析出效果，先在適于Sc、Zr彌散析出的溫度退火誘導(dǎo)析 出后，再進(jìn)行均勻化退火，可以使合金消除偏析達(dá)到均勻化目的的同時(shí)，也能夠保證第二相 粒子彌散析出。
[0008] 因此，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)優(yōu)化Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg_0. 4Mn合金的均勾化退火工 藝，從而獲得均勻、具有良好力學(xué)性能、較高再結(jié)晶溫度的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金。
[0009] 本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0010] 采用本發(fā)明的Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金的雙級(jí)均勻化熱處理工 藝，使合金消除偏析達(dá)到均勻化目的的同時(shí)，也能夠保證第二相粒子彌散析出，合金具有較 高的強(qiáng)度。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為含0. 04% Sc的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金175-550°C不同溫度等時(shí)3h退火后 顯微硬度隨退火溫度的變化曲線；
[0012] 圖 2 為含 0· 04% Sc 的 Al-Mg-Mn-Sc-Zr 合金等溫（275、300、325、350°C )退火不 同時(shí)間后顯微硬度隨退火時(shí)間的變化曲線；
[0013] 圖 3 為含 0· 04 % Sc 的 Al-Mg-Mn-Sc-Zr 合金 300 °C 退火一定時(shí)間（3、7、12h) +475 °C 等溫退火不同時(shí)間后顯微硬度隨退火時(shí)間的變化曲線；
[0014] 圖 4 為含 0· 04% Sc 的 Al-Mg-Mn-Sc-Zr 合金 350°C 退火一定時(shí)間（3、7h)+475°C 等 溫退火不同時(shí)間后顯微硬度隨退火時(shí)間的變化曲線；
[0015] 圖5為含0. 04% Sc的Al-Mg-Mn-Sc-Zr鑄態(tài)合金SEM面掃描檢測(cè)Mg元素的分布 情況圖；
[0016] 圖 6 為含 0· 04% Sc 的 Al-Mg-Mn-Sc-Zr 合金進(jìn)行 300°C /7h+475°C /15h 均勻化退 火后SEM面掃描檢測(cè)Mg元素的分布情況圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步闡述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0018] 表1為采用300°C /7h+475°C /15h雙級(jí)均勻化退火和采用475°C /24h單級(jí)均勻化 退火的含〇. 1% Sc的Al-Mg-Mn-Sc-Zr合金不同溫度穩(wěn)定化退火后450°C保溫2h熱乳，熱 乳變形量約為70%，中間退火475°C /5h后冷乳，至最終冷變形量為60% ±2%，然后再對(duì) 冷乳板進(jìn)行穩(wěn)定化退火工藝后的顯微硬度值比較表。
[0019] 對(duì)比例1
[0020] 1)以Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金為例，化學(xué)成分為Mg5. 5%~ 6· 5%，ΜηΟ· 4%~0· 5%，ZrO. 1%~0· 15%，Sc0.0 4%，不可避免雜質(zhì)含量< 0· 4%，對(duì)合金 進(jìn)行等時(shí)3h退火，溫度范圍為175-550°C，空冷至室溫。
[0021] 2)對(duì)步驟1)所得合金，測(cè)試其顯微硬度隨退火溫度的變化，如圖1所示。由圖1 的硬度曲線可知，275-350°C為可能的低溫析出溫度。因此下面選擇275-350°C進(jìn)行等溫退 火實(shí)驗(yàn)，探究相應(yīng)的低溫析出退火時(shí)間。
[0022] 對(duì)比例2
[0023] 步驟1)以Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金為例，化學(xué)成分為Mg5. 5%~ 6· 5%，ΜηΟ· 4%~0· 5%，ZrO. 1%~0· 15%，Sc0.0 4%，不可避免雜質(zhì)含量< 0· 4%，對(duì)合金 進(jìn)行等溫（275、300、325、350°C )退火不同時(shí)間，空冷至室溫。
[0024] 2)對(duì)步驟1)所得合金測(cè)試其顯微硬度隨退火時(shí)間的變化，如圖2所示。
[0025] 由圖2的硬度曲線可知，275°C退火樣品的硬度峰值出現(xiàn)在約12h，但硬度值較其 他溫度明顯最小。300-350°C退火3h后就達(dá)到硬度峰值，之后到12h硬度值均基本保持不 變。300-350°C，3-12h為可能的低溫析出溫度和時(shí)間。因此下面選擇300°C (3、7、12h)、 350°C (3、7h)作為低溫析出退火溫度和時(shí)間，在其基礎(chǔ)上再進(jìn)行475±10°C高溫均勻化退 火。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 步驟1)以Sc、Zr復(fù)合微合金化的Al-6Mg-0. 4Mn合金為例，化學(xué)成分為Mg5. 5%~ 6· 5%，ΜηΟ· 4%~0· 5%，ZrO. 1%~0· 15%，Sc0.0 4%，不可避免雜質(zhì)含