本发明属于铝合金热处理，具体涉及到一种高强度耐腐蚀al-mg-cu-zn-re合金及其制备方法。
背景技术：
1、铝合金作为一种轻质材料，拥有低密度、比强度高、成型性好以及可回收利用的优点而被广泛于现代交通运输领域。其中，在船用铝合金方面，5xxx铝合金以其优异的耐腐蚀性、高成型性、焊接性而占据了绝对优势。5xxx铝合金为al-mg合金，目前用于船舶上的5xxx铝合金主要有aa5052、aa5454、aa5083、aa5383。
2、然而，由于船舶板材常年处于海水浸泡和海洋大气环境中，对al-mg合金的耐腐蚀性能要求极为严格。传统al-mg合金为了提高合金力学性能一般增加mg的元素含量，但当mg含量过高时，容易沿着晶界形成连续分布的β-al3mg2相，沿晶界连续分布的β相与基体间存在腐蚀电位差，会引发合金晶间腐蚀和应力腐蚀开裂倾向，进一步降低该系列合金在船体上的使用寿命。因此，如何在al-mg合金的基础上进一步提高合金强度同时保证一定的耐腐蚀性能，具有重要意义。
3、目前，常添加于al-mg合金中的强化元素包括mn、cu、zn、fe、si、re等。研究表明，添加cu具有一定的固溶强化作用，但会改变晶界析出相和基体的腐蚀电位差，降低合金耐腐蚀性能；添加zn会增加合金热裂倾向增大，降低铸造性能，但可以改变al-mg合金中晶界析出相的类型，改善合金耐腐蚀性；添加fe在一定程度上可以改善铝合金的铸造性能，提高溶体的流动性，但富fe相与基体之间存在较大电位差，会降低合金耐腐蚀性能；添加稀土元素如sc、er、y等可以细化晶粒，改善al-mg合金微观组织并提高合金性能。
4、虽然以上元素在al-mg合金中对力学或腐蚀性能有所改善，但独立添加单种元素往往难以同时较高地提高合金强度和耐腐蚀性能，其在船体中的使用问题也无法得到有效解决。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的至少一个不足，提供一种高强度耐腐蚀al-mg-cu-zn-re合金及其制备方法。
2、本发明所采取的技术方案是：
3、第一个方面，本发明提供一种高强度耐腐蚀al-mg-cu-zn-re合金，以质量百分比计，所述合金包含以下组成：mg 5.4～5.8％，cu 0.4～0.6％，zn 1.8～3.6%，re 0.05～0.13％，余量为al。
4、在一些实例中，所述合金中cu: zn的质量比=1：(4.5～6.0)。
5、在一些实例中，以质量百分比计，所述合金中re元素组成为：sc 0.04～0.1%，gd0.01～0.03%。
6、在一些实例中，所述合金中gd: sc的质量比=1：(3.0～4.8)。
7、第二个方面，本发明提供第一个方面所述的al-mg-cu-zn-re合金的制备方法，包括以下步骤：
8、1）原料熔炼：将合金原料按比例添加后熔炼，同时添加覆盖剂和除气剂，得到al-mg-cu-zn-re合金铸锭；
9、2）均匀化处理：取步骤1）制备的合金铸锭进行均匀化处理；
10、3）变形处理：取步骤2）制备的合金铸锭进行轧制处理，先热轧后冷轧；
11、4）循环时效处理：取步骤3）制备的合金铸锭进行高低温循环时效处理，处理完毕后水淬得到所述al-mg-cu-zn-re合金。
12、在一些实例中，所述步骤4）的高低温循环时效处理为：在250～265℃高温时效保温2～4h，然后降至0～15℃低温时效处理保温2～4h，
13、在一些实例中，所述步骤4）的高低温循环时效处理的循环周期为8～10 h，循环频率为8～10次，总高低温循环时效处理时间为80～100h。
14、在一些实例中，所述步骤2）中均匀化处理的操作条件为：450～500℃下保温24～36h。
15、在一些实例中，所述热轧变形量为72%～77%。
16、在一些实例中，所述冷轧变形量为8%～12%。
17、本发明的有益效果是：
18、本发明通过实施有效、可执行的复合微合金化手段及配套合理的形变热处理工艺制度，克服传统5xxx系不可热处理al-mg合金在50℃-200℃条件下长期服役时腐蚀性能不达标的瓶颈问题，新合金不仅可以进行时效硬化，还在明显提高合金强度的同时，表现出均匀腐蚀行为和较好的耐晶间腐蚀性能。
19、本发明从5系与2系、7系铝合金交叉的角度，结合轧制和热处理，首次开发出新型可热处理高强耐蚀al-mg-cu-zn-re合金，在al-mg合金中同时添加cu和zn，使合金具备时效硬化能力，在达到抗拉强度为508mpa，伸长率为10.9%下，腐蚀速率仅为每年0.0053mm。
20、本发明的高强耐腐蚀al-mg-cu-zn-re合金同时添加cu和zn，cu添加生成了弥散细小的块状t-al6mg4cu、s-al2cumg相，这些相能有效钉扎位错提高合金强度；zn添加促进了沿枝晶分布的t-mg32(al, zn)49相形成，使沿晶界分布的t相逐渐变得细小且不连续，这种分布方式阻碍了晶间腐蚀的传播，表现出均匀腐蚀和较好的耐晶间腐蚀性能。稀土gd和sc的添加一方面可以使al3sc/al3gd析出数量增加，稀土析出相作为形核质点促进合金的非均匀形核，明显改善合金的力学性能。其次，通过调整gd: sc的质量比=1：(3.0～4.8)，由于形成的al3(gd, sc)颗粒可以固定晶界，抑制了低角度晶界(lagbs)向高角晶界的迁移，保留了(lagbs)，增强了合金的耐腐蚀性。
21、单一的热变形处理使合金组织只发生部分回复，且t相和s相在晶界还是以连续析出为主，不能达到理想的抗晶间腐蚀的效果。常见的冷变形处理后，合金中的残余应力以及拉长晶粒形貌都导致更多的析出相在晶界连续析出，降低合金的耐腐蚀性能。本发明的热变形＋冷变形处理工艺能改善铸态组织打破t相和s相在晶界的连续性，当铝镁合金基体发生严重腐蚀时，由于强化相在晶粒周围并不连续，有效地阻碍了腐蚀的进行，使合金的耐晶间腐蚀能力得到提高。
22、晶界析出相与基体间的腐蚀电位差会使晶界析出相作为阳极优先溶解，常规热处理手段连续分布的晶界析出相会形成阳极腐蚀通道加速析出相的腐蚀和应力腐蚀裂纹的扩展。本发明的高低温循环时效工艺能同时提高合金的强度和耐腐蚀性能，在高温时效处理过程中，s相和t相的数密度显著增加，弥散分布的强化相对位错运动有阻碍作用；低温时效处理使得析出相的尺寸均保持了相对稳定，尤其是板条状s相未发生明显的粗化，合金的强度达到最佳的同时，避免更多的析出相在晶界连续析出，断续的晶界析出相可有效减缓晶界处作为阳极被腐蚀的过程。
1.一种高强度耐腐蚀al-mg-cu-zn-re合金，其特征在于，以质量百分比计，所述合金包含以下组成：mg 5.4～5.8％，cu 0.4～0.6％，zn 1.8～3.6%，re 0.05～0.13％，余量为al。
2.根据权利要求1所述的al-mg-cu-zn-re合金，其特征在于，所述合金中cu: zn的质量比=1：(4.5～6.0)。
3.根据权利要求1所述的al-mg-cu-zn-re合金，其特征在于，以质量百分比计，所述合金中re元素组成为：sc 0.04～0.1%，gd 0.01～0.03%。
4.根据权利要求1或3所述的al-mg-cu-zn-re合金，其特征在于，所述合金中gd: sc的质量比=1：(3.0～4.8)。
5.权利要求1～4任一项所述的al-mg-cu-zn-re合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤4）的高低温循环时效处理为：在250～265℃高温时效保温2～4h，然后降至0～15℃低温时效处理保温2～4h，
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中均匀化处理的操作条件为：450～500℃下保温24～36h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热轧变形量为72%～77%。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述冷轧变形量为8%～12%。
