老化7000系列铝的方法技术

本发明专利技术涉及人工老化７０００系列铝制宇航合金的方法，以赋予其改进的强度和／或耐腐蚀性。该方法有目的地向一步回火操作中添加第二步／阶段，或向低－高两步老化操作中添加第三步／阶段。添加的步骤／阶段在约２２５－２７５°Ｆ持续约３－２４小时。更优选地，添加的阶段在约２５０°Ｆ持续约６小时。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于宇航应用的铝合金领域，特别是被铝业协会(Aluminum Association)称为7000系列或7xxx合金领域。更特别地，本专利技术涉及对以已知的优选方式回火的7000系列铝合金赋予更好的屈服强度的改进方法。该方法实现了这种强度改进，而没有不利地影响耐腐蚀性，特别是抗剥离腐蚀性。相反，在处于或接近相同的屈服程度下，可使用本专利技术的方法赋予这些7000系列铝制宇航合金更好的耐腐蚀性。对于这些产品的片材和板材种类来说，本专利技术可在位于它们各自模具内的产品上进行操作，以进一步对此实现一定的老化成型改进。应理解也应当会得在7000系列挤出制品(extrusions)和锻件的强度/腐蚀性方面的类似改进。
技术介绍
大型商业喷气式客机的制造商一段时间以来已尝试改进它们的航线客机的目前和将来的翼型(lines)性能。当前他们正在考虑适用于这些飞机模型的上部机翼部分的新的板材和挤出产品。一个制造商已积极地寻求改进下一代材料的强度和腐蚀性能，特别地在现有的7150-“T79”板材产品上。在人工老化过程中，通过将单个的预-机加工板老化-成型成典型地所需轮廓的部件形状，从而生产如此回火的“T79”。大型飞机机翼板材的典型老化成型操作通常涉及以W51回火的(溶液热处理且应力消除过的)板材产品作为起始。或者，所述相同W51回火的部件可由材料供应商、中间销售者/管理者或终端用户/消费者，即最终的飞机制造商/装配者进行数步回火操作中的第一步，同时仍然保持扁平。注意一般不进行这第一步人工老化步骤，而将合金材料保持在它的最终成型模具具内。相反，锯开后一板材产品并机加工成所需形状和厚度，用于由其制造的特定的机翼板组件部件。然后在成型模具具上调整机加工板，随后向所述板施加压力，以确保它的最终形状或接近最终形状，即模具本身的形状。然后可根据规定的操作，将模具和板一起老化。或者，在多步老化操作中的该第一步回火可与位于其成型模具内的锯开并机加工的部件一起进行，之后将部件和模具二者进一步一起人工老化。典型的7xxx老化成型操作需要一步或两步。若使用两步操作，则在比低二步低的温度下进行第一步。第一步的操作典型地为约200-250°F经约3-12小时。第二步的操作目标为介于约280-350°F间的一个或多个温度经约6-24小时，和在一些情况下高达30小时。若仅使用一步操作，则典型地在介于约280-320°F间的一个或多个目标温度下蒸发(transpire)约6-24小时。对于大多数大型飞机的上部机翼板来说，高强度和抗剥离腐蚀性二者都是关键的。在典型的老化成型操作中，已知抗剥离腐蚀性随渐进的过老化而得到改进。然而强度相应降低或牺牲。正因为如此，对改进的老化操作存在明确的工业-驱动需求，该操作将在接近相同程度的耐腐蚀性情况下提供较高的强度，或在接近相同强度的程度下提供较高水平的耐腐蚀性。本专利技术强调这两种工业需求。已知许多三步老化操作用于提高耐腐蚀性，同时没有退化7000系列铝制宇航合金的强度。U.S.专利Nos.3856584、3957542、4477292、4863528和5108520中的现有技术公开内容属于这些。对于这些公开内容中的一些来说，在约250°F进行第一步老化步骤，和在高于约350或360°F进行第二步。接着在第二步之后，在类似于它们的第一步温度约250°F进行第三步。这些参考文献中的一些述及在较低的第二步温度下它们被观察到的有益效果减少。注意两步操作也是已知的，并在美国专利No.3881966中被公开。相反，本专利技术两步中的优选第一步、或三步中的优选第二步的老化操作步骤在显著较低的温度，比如上所述的现有技术的回火低约40-50°F进行。正因为如此，本专利技术的结果甚至更令人惊奇，因为按照此处优选实施方案的300°+的操作，使用较低温度的老化处理，没有预料到强度的增加。专利技术概述简而言之，本专利技术涉及人工老化7000系列铝制宇航合金的改进方法。在相同的耐腐蚀性能水平下，该方法赋予改进的强度性能，或在相同强度水平下，赋予改进的耐腐蚀性。通过有目的地向典型的一步回火工艺中添加第二步老化步骤或阶段，或向已知的两步老化操作中添加有目的的第三步/阶段，可实现这些性质。有目的地添加的步骤/阶段(两步中的第二步或三步中的第三步)在约225-275°F持续约3-24小时，或更优选在约250°F持续约6小时或更长时间。本专利技术特别地赋予片材、板材、挤出制品或甚至煅制产品形式的7055铝制合金产品(铝业协会的命名)改进的强度与抗剥离腐蚀性的组合。7xxx老化成型的上部机翼板的商业喷气式客机制造商的说明书称为“-T7951”回火操作。至本专利申请的申请日，该回火回火操作仍没有在铝业协会官方注册。如上所述用于“-T7951”的标准操作包括一步或两步老化操作。在本专利技术中，将第二步有目的地添加到用于“-T79”的已知的典型一步老化操作中。所述第二步在约225-275°F持续约3-24小时，或更优选在约250°F持续约6小时。由于添加了第二步老化步骤，本专利技术者观察到在耐腐蚀程度，特别地抗剥离腐蚀性相同的情况下，在强度方面令人惊奇和显著地增加。这种观察到的改进的另一方式或换而言之(restating)是在接近相同程度的强度情况下，以上添加的第二步老化步骤赋予耐腐蚀性，特别地抗剥离腐蚀性的显著增加。或者本专利技术包括将第三步添加到用于“-T7951”的两步老化操作中。该第三步同样在约225-275°F持续约3-24小时，或更优选在约250°F持续约6小时。由于在比通常的第二步温度低的老化操作之后添加第三步老化步骤，结果在耐腐蚀程度，特别地抗剥离腐蚀性相同的情况下，在强度方面观察到令人惊奇和显著的增加。或再一次换而言之，在接近相同程度的强度情况下，以上添加的第三步老化步骤赋予耐腐蚀性，特别地抗剥离腐蚀性的显著增加。在任一情况下，向用于7000系列铝合金的一步老化步骤中添加第二步，或向已知的两步老化操作中添加第三步，应当充分注意到本专利技术的“额外步骤”(1)总是低于它紧跟的老化步骤；和(2)前面的步骤本身不管当时是两步老化步骤中的第一步，还是当时是三步老化步骤中的第二步，它在比已知用于7000系列合金的其它T77老化操作低的温度下进行。附图的简要说明附图说明图1(a)-(c)是本专利技术的三幅两步老化流程的图示；图2(a)-(g)是本专利技术的七幅代表性的三步老化流程的图示；图3是描述对于0.75英寸厚的各种样品，即在通过已知的一步和两步操作(中空三角形数据点)以及本专利技术的优选老化操作人工老化之后的7055板来说，强度，特别地纵向拉伸屈服强度(TYS)对在T/2处测量的导电率(单位％IACS)的改进作为抗剥离腐蚀性代表的相对改进图，其中在本专利技术的优选老化操作中，有目的地向前述已知的操作中适当地添加控制的第二步或三步(以实心圆数据点示出)。图4是与图3相同的图，其中使用二次统计方程方法作出实心曲线A-A和B-B，以预测本专利技术的7055板以及已知的7055板(一步和两步老化)产品的强度/EC斜率，并在这两条曲线周围，以虚线形式画出95％的置信度条带。图5是根据以上图4中的每个方程曲线，通过本专利技术老化的7055板相对于它的已知(一步和两步老化)对应7055板所预测的拉伸屈服强本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在大约相同的耐腐蚀性性能水平下赋予７０００系列铝制宇航合金产品改进的强度的方法，该合金产品已在约２９０－３３０°Ｆ的一个或多个温度下人工老化约２－３０小时，所述方法包括：（ａ）在在前的较高温度的人工老化之后，在约２２５－２７５° Ｆ进行约３－２４小时的额外老化步骤。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DK登泽，DJ查克拉巴蒂，J刘，LE奥斯瓦德，RW韦斯特伦德，
申请(专利权)人：阿尔科公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]