一种高强耐腐蚀Al-Zn-Mg交叉合金及其制备方法与应用

本发明属于铝合金材料设计和制备，具体涉及一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金及其制备方法与应用。

背景技术：

1、在航空航天、交通运输及电力传输等涉及露天环境的领域，铝合金零部件不仅要求具备高强高韧以承受复杂载荷，还需拥有优异的耐腐蚀性能以抵抗大气、潮湿等恶劣环境的侵蚀。然而，现有铝合金体系在强度与耐蚀性之间往往存在难以调和的矛盾。

2、具体而言，5xxx系铝合金（如5083）虽耐蚀性优良，但主要依赖mg的固溶强化，屈服强度通常仅200mpa左右，难以满足高强结构件的需求；6xxx系铝合金（如6061-t6）屈服强度可达280mpa左右，但耐蚀性明显逊于5xxx系；而传统7xxx系铝合金虽强度较高（屈服强度通常＞450mpa），却因zn/mg比较高（通常＞2.5），在时效过程中易沿晶界析出连续网状的mgzn2等η相，显著增大了晶间腐蚀和剥落腐蚀倾向，导致耐蚀性远不及5xxx和6xxx系。现有技术中有尝试在5xxx系中引入少量zn（＜1%），虽能通过抑制晶界al3mg2相的形成来改善耐蚀性，但因zn含量过低，强化效果有限，强度提升幅度不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金及其制备方法与应用，从而克服现有技术的不足，通过严格控制zn/mg含量和比例并结合mn、cr、zr复合微合金化技术，可以在提高合金强度的同时具有优异的耐腐蚀性能。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供了一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金，按重量百分比计，由以下组分组成：zn 3.8-5.2%，mg 2.4-3.5%，1.0≤zn/mg≤2.2，cu 0.1-0.5%，mn 0.05-0.5%，cr 0.05-0.25%，zr 0.1-0.3%，fe＜0.3%，si＜0.3%，其他杂质单个含量＜0.05%，杂质总含量＜0.15%，余量为al。

4、第二方面，本发明提供了一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，包括以下步骤：按第一方面的高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的组成进行配料及熔炼，经浇铸和冷却凝固，制成铸态al-zn-mg合金；

5、将铸态al-zn-mg合金依次进行均匀化退火处理、挤压成型处理和t6热处理，即得高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金。

6、第三方面，本发明提供了高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金在高强耐腐蚀铝合金中的应用。

7、本发明的有益效果：

8、本发明通过严格控制zn/mg含量和比例并结合mn、cr、zr复合微合金化技术，可以在提高合金强度的同时使其具有优异的耐腐蚀性能。该合金的屈服强度达到400mpa级别，同时耐腐蚀性接近5xxx系合金水平。

1.一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金，其特征在于，按重量百分比计，由以下组分组成：zn 3.8-5.2%，mg 2.4-3.5%，1.0≤zn/mg≤2.2，cu 0.1-0.5%，mn 0.05-0.5%，cr 0.05-0.25%，zr 0.1-0.3%，fe＜0.3%，si＜0.3%，其他杂质单个含量＜0.05%，杂质总含量＜0.15%，余量为al。

2.一种高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按权利要求1所述的高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的组成进行配料及熔炼，经浇铸和冷却凝固，制成铸态al-zn-mg合金；

3.如权利要求2所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述熔炼的温度为700℃-750℃；

4.如权利要求3所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述zn、cu、mn、cr和zr原料以纯金属或相应中间合金的形式加入。

5.如权利要求3所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述精炼为使用c2cl6进行熔体精炼，或使用氮气、氩气精炼，精炼的时间为5-10 min。

6.如权利要求3所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述al-5ti-1b晶粒细化剂的加入量为0.2-0.4wt%；

7.如权利要求2所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述均匀化退火处理的温度445-465℃，保温时间20-40h。

8.如权利要求2所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述挤压成型处理的温度380-430℃，挤压比≥10，型材出口速率0.5-12m/min。

9.如权利要求2所述高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金的制备方法，其特征在于，所述t6热处理的固溶温度为460-500℃，时间为1-4h；水冷淬火的温度为室温~80℃，然后在100-130℃进行人工时效，时效时间为15-30h。

10.一种权利要求1所述的高强耐腐蚀al-zn-mg交叉合金在高强耐腐蚀铝合金中的应用。