耐晶間腐蝕的鋁合金的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁合金、鋁合金帶或鋁合金板的應(yīng)用以及一種制造鋁合金帶或鋁 合金板的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] AA5XXX類(lèi)型的鋁鎂（AlMg-)合金以板、片或帶的形狀應(yīng)用在輪船、汽車(chē)和飛 機(jī)制造中的焊接或者嵌接結(jié)構(gòu)的構(gòu)造。鎂鋁合金的特點(diǎn)在于具有特別高的強(qiáng)度，其中， AlMg合金的強(qiáng)度隨著鎂含量的增加而提高。AA5XXX類(lèi)型的鋁鎂合金的典型代表例如是 AA5049、AA5454 或AA5918 類(lèi)型的鋁合金。該合金涉及AlMg2Mn(5049)、AlMg3Mn(5454)或 AlMg3. 5Mn(5918)鋁合金。為了提供理想的強(qiáng)度，對(duì)于額外的質(zhì)量減小的需求要求鋁合金 具有更高強(qiáng)度和由此具有相應(yīng)更高的鎂（Mg)含量。但問(wèn)題在于，當(dāng)鋁合金長(zhǎng)時(shí)間暴露在升 高的溫度下，鎂含量大于2. 4重量％的AlMgMn鋁合金會(huì)越來(lái)越多傾向于晶間腐蝕。已經(jīng)證 實(shí)，鎂含量大于2. 4重量％的AlMgMn鋁合金在70°C至200°C的溫度下，0 -Al5Mgjg沿晶界 析出。當(dāng)晶界不斷地由0微粒占據(jù)時(shí)，當(dāng)出現(xiàn)腐蝕介質(zhì)時(shí)0相的溶解會(huì)導(dǎo)致選擇性的沿 晶界的腐蝕攻擊。因此會(huì)導(dǎo)致，具有高鎂含量的鋁合金不能夠使用在熱負(fù)荷的區(qū)域，或者為 了耐熱設(shè)計(jì)必須具有減少的鎂含量，從而減少0-Al5Mg3微粒的析出并停止0-A1 5]\%3微粒 引起的持續(xù)的晶界占據(jù)?，F(xiàn)有技術(shù)中已有針對(duì)該問(wèn)題的解決方案。例如，德國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利申 請(qǐng)文獻(xiàn)DE10231437A1提出，通過(guò)特定的合金組成成分即使是在通過(guò)熱的敏化作用之后明 顯地降低了易受晶間腐蝕性。為此，該申請(qǐng)?zhí)岢隽艘韵碌匿X合金組成成分：
[0003] 3. 1%<Mg< 4. 5% ,
[0004] 0.4%<Mn<0.85%,
[0005] 0.4%<Zn<0.8%,
[0006] 0. 06%<Cu<0.35%,
[0007]Cr < 0. 25% ,
[0008] Fe< 0. 35% ,
[0009]Si <0.2%,
[0010]Zr < 0. 25% ,
[0011]Ti < 0. 3% ,
[0012] 雜質(zhì)分別彡0.05%并且總量最大為0.15%，剩余鋁。
[0013] 但顯示，按照ASTMG67標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和評(píng)價(jià)的易受晶間腐蝕性的結(jié)果還可以進(jìn)一步改 進(jìn)。另外，該鋁合金還允許有含量最大為0.25重量％的鋯，鋯視為不利于鋁合金的回收。除 此之外，國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)W099/42627已知一種含鋯的鋁合金，該鋁合金雖然在ASTMG67測(cè)試 中得到了非常好的結(jié)果，但是由于必須存在的鋯含量使應(yīng)用成為問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于，提供一種鋁合金，該鋁合金僅具有微弱的晶間腐蝕 的傾向，即在ASTMG67測(cè)試中質(zhì)量損失值< 15mg/cm2,同時(shí)具有高強(qiáng)度和良好的變形性并 含有標(biāo)準(zhǔn)的合金成分，從而簡(jiǎn)化了鋁合金的回收。除此之外，還提出了該鋁合金的應(yīng)用以及 制造由該鋁合金構(gòu)成的產(chǎn)品的方法。
[0015] 按照本發(fā)明的第一教導(dǎo)，上述針對(duì)鋁合金的目的通過(guò)包含由以下以重量％表示的 組成成分所構(gòu)成的合金成分得到解決：
[0016] 2. 91%^Mg^ 4. 5% ,
[0017] 0. 5%^Mn^ 0. 8% ,
[0018] 0. 05%^Cu^ 0. 30% ,
[0019] 0. 05%^Cr^ 0. 30% ,
[0020] 0. 05%^Zn^ 0.9%,
[0021] Fe^ 0. 40% ,
[0022] Si^ 0. 25% ,
[0023] Ti^ 0. 20% ,
[0024] 剩余A1和分別地小于0.05%，總量最大為0. 15%的雜質(zhì)，其中，下式適用于合金 成分Zn、Cr、Cu和Mn:
[0025] (2.3X%Zn+1.25X%Cr+0. 65X%Cu+0. 05X%Mn)+2.4^ %Mg〇
[0026] "％Zn"、"％Cr"、"％Cu"、"％Mn"和" ％Mg"等于各個(gè)以重量百分比表示的合金 成分含量。按照本發(fā)明的組成成分是基于這樣的認(rèn)識(shí)，即在鎂含量為至少2. 91重量％時(shí)， 通過(guò)合金成分Zn、Cr、Cu和Mn的存在促進(jìn)t相形成，這些合金成分抑制了 |3 -Al5Mg3微粒 的析出。AlCuMgZn類(lèi)型的t相在很大程度上抑制了 0相的形成，從而即使在更高鎂含量 下也僅有非常微弱的在晶界形成0相或0_Al5Mg3微粒的傾向。除此之外，合金元素Cr和 Mn的存在也會(huì)形成AlCrMgMn類(lèi)型的e相，該e相同樣地抑制|3相的形成。因此，相應(yīng)的 鋁合金不易受到晶間腐蝕。另外還發(fā)現(xiàn)，各個(gè)合金成分Zn、Cr、Cu和Mn的補(bǔ)償效率大小不 同。例如，合金成分鋅可以用作2. 91重量％鎂含量的2. 3倍補(bǔ)償，從而合成的鋁合金僅表 現(xiàn)出有非常微弱的晶間腐蝕傾向。抑制晶間腐蝕或0相析出的效率隨合金成分鉻、銅和錳 下降。因此，無(wú)論如何都可以提供一種具有相對(duì)較高的鎂含量和表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度的鋁合 金，而在受到溫度影響之后不會(huì)傾向于晶間腐蝕。在具有能夠比較的耐腐蝕性時(shí)，通過(guò)最小 為3. 0重量％的鎂含量實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度。
[0027] 為了可以經(jīng)濟(jì)地制造按照本發(fā)明的鋁合金，并且為了不需要另外接受例如在鑄造 和軋制時(shí)對(duì)鋁合金的變形性的負(fù)面影響以及對(duì)物理特性的改變或僅極小程度的改變，按照 本發(fā)明鋁合金的第一個(gè)有利的設(shè)計(jì)，下式適用于合金成分Zn、Cr、Cu和Mn:
[0028] (2.3X%Zn+1.25X%Cr+0. 65X%Cu+0. 05X%Mn) +1.4^%Mg〇
[0029] 因此，對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)設(shè)計(jì)，為了盡可能經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)該鋁合金的制造，給出了合 金成分Zn、Cr、Cu和Mn的添加的上限。超過(guò)該上限的合金成分的添加并沒(méi)有顯示出對(duì)于耐 晶間腐蝕性額外的積極作用。除此之外，按照本發(fā)明鋁合金的設(shè)計(jì)中，可以排除因更高的合 金成分含量所導(dǎo)致的不希望出現(xiàn)的不良作用。
[0030] 根據(jù)按照本發(fā)明的鋁合金的另一個(gè)實(shí)施方式，為了設(shè)計(jì)鋁合金更耐腐蝕，該合金 成分Cu優(yōu)選地具有以下的重量％的含量：
[0031] 0? 05%彡Cu彡 0? 20%。
[0032] 根據(jù)按照本發(fā)明的鋁合金的下一個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)合金成分Cr具有以下的重 量％的含量可以使變形性最大化：
[0033] 0? 05%彡Cr彡0? 20%。
[0034] 根據(jù)按照本發(fā)明的鋁合金的另一個(gè)實(shí)施方式，在合金成分的添加上可以通過(guò)合金 成分Mg和Zn具有以下重量％的含量來(lái)提供進(jìn)一步優(yōu)化的、耐晶間腐蝕的鋁合金：
[0035] 2. 91%^Mg^ 3. 6% ,
[0036] 0. 05%彡Zn彡0. 75%。
[0037] 鎂含量上限的降低實(shí)現(xiàn)了進(jìn)一步降低最大鋅濃度，從而可以得到成本最優(yōu)化的、 具有非常高的耐晶間腐蝕性的鋁合金。該設(shè)計(jì)的Mg含量?jī)?yōu)選為3. 0重量％至3. 6重量％， 特別是3. 4重量％到3. 6重量％。
[0038] 另一個(gè)設(shè)計(jì)中，通過(guò)合金成分Mg的含量為最小3. 6重量％且最大為4. 5重量％， 進(jìn)一步優(yōu)化按照本發(fā)明的鋁合金的強(qiáng)度。增加的鎂含量導(dǎo)致良好變形性的同時(shí)，鋁合金強(qiáng) 度明顯的升高。根據(jù)按照本發(fā)明鋁合金的特殊的組成成分，該鋁合金盡管有較高的鎂含量 但僅表現(xiàn)出微小的質(zhì)量損失<15mg