可焊高强度Al-Mg-Si合金制造技术

本发明专利技术涉及一种可焊高强度铝合金的锻造产品，该产品可以是轧制、挤压或锻造的形式，其中包含元素（重量百分比）：Ｓｉ０．８－１．３，Ｃｕ０．２－１．０，Ｍｎ０．５－１．１，Ｍｇ０．４５－１．０，Ｃｅ０．０１－０．２５且优选以稀土金属的形式加入，Ｆｅ０．０１－０．３，Ｚｒ＜０．２５，Ｃｒ＜０．２５，Ｚｎ＜１．４，Ｔｉ＜０．２５，Ｖ＜０．２５，其它元素含量各小于０．０５且总量小于０．１５，余量为铝。本发明专利技术也涉及一种制造这种铝合金产品的方法。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种铝合金以及制造该合金的方法，该铝合金适合用于飞机、汽车和其它用途。更具体地，本专利技术涉及一种改良的可焊铝产品，该产品在飞机应用中特别有用，且具有高耐损伤特性，包括改良的耐腐蚀性、可成形性、断裂韧性以及提高的强度性能。在本领域中，已知道可热处理铝合金用于许多涉及相对高强度的应用，如飞机机身、汽车构件和其它应用。铝合金6061和6063是众所周知的可热处理铝合金。这些合金在T4和T6回火下都具有有用的强度和韧性。众所周知，T4回火条件指一个固溶热处理及自然时效至基本稳定性质水平的淬火条件，然而T6回火指通过人工时效产生的更强的条件。然而这些已知的合金在大多数结构航空航天应用中，缺乏足够的强度。几种其它铝业协会(“AA”)6000系列合金通常不适合用作商用飞机的设计，其要求不同类型的结构具有不同的性能组。根据具体的飞机部件的设计标准，强度、断裂韧性和耐疲劳性的改良导致重量的节省，这转化为飞机使用期限内燃料的节约，以及(或者)更大的安全水平。为满足这些要求，已开发出几种6000系列的合金。欧洲专利申请EP-0173632涉及一种合金的挤压或锻造产品，该合金由以下合金元素组成(重量百分比)Si 0.9-1.3，优选1.0-1.15Mg 0.7-1.1，优选0.8-1.0Cu 0.3-1.1，优选0.8-1.0Mn 0.5-0.7Zr 0.07-0.2，优选0.08-0.12Fe＜0.30Zn 0.1-0.7，优选0.3-0.6余量是铝和不可避免的杂质(每种小于0.05，总量小于0.15)该产品具有非再结晶显微结构。该合金已在AA名称中登记为6056。已报道这种已知的AA6056合金在T6回火条件下对晶粒间腐蚀敏感。为了克服这种问题美国专利申请5,858,134提供了一种生产轧制或挤压产品的方法，该产品具有如下组成(重量百分比)Si 0.7-1.3Mg 0.6-1.1Cu 0.5-1.1Mn 0.3-0.8Zr ＜0.20Fe ＜0.30Zn ＜1Ag ＜1Cr ＜0.25其它元素各小于0.05且总量小于0.15余量是铝，并由此在过时效条件下生产该产品。然而在制造航空航天部件的最后，过时效需要耗费时间和成本的加工时期。为了获得改良的耐晶粒间腐蚀性，对于该方法铝合金中的Mg/Si比率必须小于1。美国专利申请4,589,932公开了一种用于如汽车和航空航天结构的铝锻造合金产品，其后这种合金在AA名称中登记为6013，该合金具有如下的组成(重量百分比)Si 0.4-1.2， 优选0.6-1.0Mg 0.5-1.3， 优选0.7-1.2Cu 0.5-1.1Mn 0.1-1.0， 优选0.2-0.8Fe ＜0.6Cr ＜0.10Ti ＜0.10余量是铝及不可避免的杂质。该铝合金具有＜Mg＜的强制性条件，并在549至582℃范围且接近该合金的固相线的温度下对该合金进行固溶热处理。在说明该专利的实施例中，Mg/Si的比率始终大于1。美国专利申请5,888,320公开了一种生产铝合金产品的方法。该产品具有如下组成(重量百分比)Si 0.6-1.4，优选0.7-1.0Fe ＜0.5， 优选＜0.3Cu ＜0.6， 优选＜0.5Mg 0.6-1.4，优选0.8-1.1Zn 0.4-1.4，优选0.5-0.8选自下组的至少一种元素Mn 0.2-0.8， 优选0.3-0.5Cr 0.05-0.3，优选0.1-0.2余量是铝及不可避免的杂质。这种公开的铝合金提供了一种已知的高铜含量6013合金的替代产品，由此该合金中呈现低铜水平，而且锌的水平提高到0.4％(重量)以上且其优选范围是0.5至0.8％(重量)。要求用更高的锌含量来补偿铜的损失。尽管已有这些参考，对具有改良的强度、断裂韧性和耐腐蚀性均衡的改良铝基合金产品仍有极大的需求。本专利技术的一个目的是提供一种可焊6000系列铝合金锻造产品，该产品具有改良的屈服强度和断裂韧性的均衡。本专利技术的另一个目的是提供一种可焊6000系列铝合金锻造产品，该产品具有改良的屈服强度和断裂韧性的均衡，而且其耐腐蚀性特别是耐晶粒间腐蚀性，至少相当于或优于相同形式和回火下的标准AA6013合金产品。本专利技术的另一个目的是提供一种可焊6000系列铝合金轧制产品，该产品具有改良的屈服强度和断裂韧性均衡，而且其耐腐蚀性特别是耐晶粒间腐蚀性能，至少相当于或优于相同形式和回火下的标准AA6013合金产品。根据本专利技术提供了一种可焊、高强度铝合金锻造产品，该产品可以是轧制、挤压或锻造的形式，其中包含元素(重量百分比)Si 0.8-1.3，Cu 0.2-1.0，Mn 0.5-1.1，Mg 0.45-1.0，Ce 0.01-0.25，且Ce优选以混合稀土合金形式加入，Fe 0.01-0.3，Zr＜0.25，Cr＜0.25，Zn＜1.4，Ti＜0.25，V＜0.25，其它元素含量每种小于0.05且总量小于0.15，余量是铝。通过本专利技术，我们可以提供一种改良的可焊AA6000系列铝合金锻造产品，优选以轧制产品的形式，该产品具有改良的强度、断裂韧性和耐腐蚀性特别是耐晶粒间腐蚀性的均衡。利用根据本专利技术的合金产品，我们可以提供锻造产品，优选以轧制产品的形式，该产品具有340MPa或更高的屈服强度以及355MPa或更高的极限拉伸强度，同时在相同形状和回火下测试时，具有相比标准AA6013合金和/或AA6056合金改良的耐晶粒间腐蚀性能。该合金产品可以利用例如激光束焊接、摩擦搅拌焊和TIG焊技术顺利焊接。该产品可以或者在T4回火下自然时效生产具有良好可成形性的改良合金产品，或者人工时效至T6回火以生产具有高强度和断裂韧性以及良好的耐腐蚀性能的改良合金。强度、断裂韧性以及腐蚀性能的良好均衡不需要通过过时效回火来获得，而是通过仔细的选择Ce、Cu、Mg、Si和Mn含量的精确范围。本专利技术中可焊铝合金的高可成形性、改良的断裂韧性、高强度以及良好的耐腐蚀性的均衡特别取决于其化学组成，该化学组成精确地控制在下面所详述的特定限度内。所有组成百分比为重量百分比。硅含量的优选范围是1.0至1.15％，以结合镁优化合金的强度。过高的Si含量对T6回火下的延伸率以及合金的腐蚀性能具有不利影响。镁结合硅提供合金的强度。镁含量的优选范围是0.6至0.85％，且更优选的是0.6至0.75％。需要至少0.45％的镁来提供足够的强度，然而超过1.0％的量使得不易溶解足够的溶解物，因而难以获得充分的时效硬化析出物来提供高T6强度。铜是增加合金强度的一种重要元素。然而，过高的铜水平结合Mg对合金的腐蚀性能和可焊性产生不利影响。根据用途，作为强度、断裂韧性、可成形性以及腐蚀性能折中的优选铜含量范围是0.25至0.5％。已经发现在此范围内，合金产品具有良好的耐IGC性。在另一个实施方案中，优选的铜含量范围是0.5至1.0％，导致合金产品具有更高的强度水平和改良的可焊性。优选的锰含量范围是0.6至0.8％，且更优选的是0.65至0.78％。在引起合金再结晶的操作过程期间，Mn有助于或辅助控制晶粒的尺寸，且有助于提高强度和断裂韧性。一个根据本专利技术的非常重要的合金元素是添加物Ce，其含量范围是0.01至0.25％，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
可焊、高强度铝合金锻造产品，优选以轧制产品的形式，该产品按重量百分比包含元素：Ｓｉ０．８－１．３Ｃｕ０．２－１．０Ｍｎ０．５－１．１Ｍｇ０．４５－１．０Ｃｅ０．０１－０．２５，且优 选以混合稀土合金的形式加入Ｆｅ０．０１－０．３Ｚｒ＜０．２５Ｃｒ＜０．２５Ｚｎ＜１．４Ｔｉ＜０．２５Ｖ＜０．２５其它元素含量每种小于０．０５，总量小于０．１５余量为铝。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：AJP哈斯勒，CJ凯德尔，R贝内迪克特斯，G韦伯，
申请(专利权)人：克里斯铝轧制品有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]