一种高强韧耐腐蚀7XXX系铝合金及其制备方法

本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金及其制备方法。

背景技术：

1、轻质、高强的7xxx系铝合金在航空航天、海洋工程、交通运输等领域有着广泛的应用。7xxx系铝合金作为典型的超/高强铝合金，过往关于材料要求主要集中于如何提高合金强度。因此，通过提高zn、mg、cu合金元素含量提高析出强化效果可以显著提高合金强度。与此同时，强度提升的同时会导致合金塑韧性及耐腐蚀性能降低。

2、材料产品在服役过程中会面临复杂、苛刻的外界服役环境，在此环境下，材料可能遭受到不同程度的损伤。而在此过程中，除材料强度以外，其塑韧性与耐腐蚀性能也变得极为关键。良好的塑韧性和耐腐蚀性能可保证材料产品在服役载荷或腐蚀介质作用下不易发生突然失效。因此，保证合金强度的同时，如何提升7xxx系铝合金塑韧性与耐腐蚀性能成为了一项亟需解决的关键问题。

3、中国发明专利cn116536552a提供了一种超高强耐腐蚀7系al-zn-mg-cu铝合金及其制备方法，该方法通过冷变形处理和热处理工艺间协同作用，降低合金腐蚀电位，延缓腐蚀速率，提高其耐腐蚀性能。

4、中国发明专利cn116463532a提供了一种车用高强耐腐蚀7xxx系铝合金板材及其制备方法，该方法通过在合金中添加稀土元素，提高合金耐腐蚀性能和断裂韧性。

5、相似的，中国发明专利cn115768682a也通过稀土元素微合金化，提高了一种用于结构性应用的耐腐蚀高强度可焊铝合金。中国发明专利cn116875862a提供了一种高强、高韧、耐腐蚀铝合金大规格板材及其制造方法。可见，现有技术多针对合金纳米强化相进行调控，从而调控合金耐腐蚀性能，但对于合金强度通常存在一定程度的影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术问题，提供一种高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金及其制备方法。该合金通过微合金化元素形成第二相，在热变形过程调控变形组织获得层状异构组织，进而提高材料塑韧性的同时，降低腐蚀裂纹扩展能力，提升合金耐腐蚀性能。

2、为了解决上述存在的技术问题，本申请提供如下技术方案：

3、本发明提供一种高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的合金成分包含常规合金元素和微合金化元素；所述常规合金元素选自zn、mg和cu，所述微合金化元素选自zr、mn、cr、sc和v中的一种或多种。

4、优选的，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金中，按质量百分比计，微合金化元素包括：zr：0.1-0.2％；mn：0.1-0.5％；cr：0.1-0.3％；sc：0.05-0.2％；v：0.05-0.2％。

5、优选的，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金经过均匀化热处理，均匀化热处理后的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金析出的第二相包含al3zr、al6mn、al7cr、al3sc、al3(sc,zr)和al21v2中的一种或多种。

6、优选的，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的合金变形组织为层状异构组织，提高合金强韧性的同时，降低腐蚀裂纹扩展能力，提升合金耐腐蚀性能。

7、本发明还提供一种上述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的制备方法，包括如下步骤：经半连续铸造制得合金铸锭，对所述合金铸锭进行均匀化热处理、热加工变形、固溶和时效热处理，得到所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金。

8、优选的，所述均匀化热处理的温度为450-475℃，时间为16-30h。

9、优选的，所述热加工变形为锻造或轧制，温度为350-450℃。

10、优选的，所述固溶的温度为450-475℃，时间为0.5-3h。

11、优选的，所述时效热处理为人工时效热处理。

12、进一步地，所述时效热处理的温度为100-130℃，时间为12-30h。

13、本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：

14、与现有技术相比，本发明提供的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金及其制备方法，通过微合金化引入的第二相对热变形组织进行调控，获得层状异构组织，不仅可以保证合金强度，还能协同提高塑韧性和耐腐蚀性能。

技术特征：

1.一种高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金，其特征在于，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的合金成分包含常规合金元素和微合金化元素；所述常规合金元素选自zn、mg和cu，所述微合金化元素选自zr、mn、cr、sc和v中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金，其特征在于，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金中的微合金化元素，按质量百分比计，包括：zr：0.1-0.2％；mn：0.1-0.5％；cr：0.1-0.3％；sc：0.05-0.2％；v：0.05-0.2％。

3.如权利要求1所述的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金，其特征在于，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金经过均匀化热处理，均匀化热处理后的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金析出的第二相包含al3zr、al6mn、al7cr、al3sc、al3(sc,zr)和al21v2中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金，其特征在于，所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的合金变形组织为层状异构组织。

5.一种权利要求1-4中任一项所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：经半连续铸造制得合金铸锭，对所述合金铸锭进行均匀化热处理、热加工变形、固溶和时效热处理，得到所述高强韧耐腐蚀7xxx系铝合金。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述均匀化热处理的温度为450-475℃，时间为16-30h。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热加工变形为锻造或轧制，温度为350-450℃。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述固溶的温度为450-475℃，时间为0.5-3h。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述时效热处理为人工时效热处理。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述时效热处理的温度为100-130℃，时间为12-30h。

技术总结本发明属于铝合金材料领域，具体涉及一种高强韧耐腐蚀7XXX系铝合金及其制备方法。所述高强韧耐腐蚀铝合金材料主要包含Zn、Mg、Cu合金元素，以及Zr、Mn、Cr、Sc、V等微合金化元素的一种或多种。所述铝合金经均匀化热处理后包含一种或多种第二相，第二相可调控合金变形组织；所述铝合金经时效热处理后包含纳米强化相，可提高合金强度。所述铝合金制备方法基于变形处理，在合金内获得层状异构变形组织，提高合金强韧性的同时，极大降低腐蚀裂纹扩展能力，从而提升其耐腐蚀性能。本发明制备的7XXX系铝合金产品，可优化铝合金强度与韧性和耐腐蚀性能间矛盾关系，获得高强韧性能的同时，有效提高其耐腐蚀性能。技术研发人员：董其鹏,凌建全,姚子巍,王久和,王润芝,张海受保护的技术使用者：苏州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/1