添加镁及铬、锰和锆中的至少一种的铝合金及其制造方法技术

本发明专利技术的名称为添加镁及铬、锰和锆中的至少一种的铝合金及其制造方法。一种铝合金，其包括铝、按重量计大约6至大约17.4重量百分比的镁以及按重量计至多大约0.2％的铬、按重量计至多大约0.2％的锆和按重量计至多大约0.3％的锰中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
添加镁及铬、锰和锆中的至少一种的铝合金及其制造方法
本申请涉及铝合金和制造铝合金的方法
技术介绍
铝合金具有相对较高的强度重量比。因此，自引入金属蒙皮飞行器以来，铝合金在航空航天制造中一直非常重要。已经开发了各种类型的铝合金。例如，美国铝业协会(AluminiumAssociationofAmerica)以将含镁的铝合金分类为5000系列铝合金。与其他传统铝合金相比，铝-镁合金提供某些优势(例如，重量轻)。镁的添加提高了铝合金的强度，使得合金更有利于表面处理，并且改进了耐腐蚀性。然而，当铝-镁合金的镁含量增加至诸如按重量计5％或更多时，这种合金变得难以铸造。此外，在高镁含量铝镁合金中已观察到大的金属间夹杂物，这倾向于导致低延展性并且降低疲劳性能。因此，本领域技术人员将继续铝合金领域的研究和开发工作。
技术实现思路
在一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约6％至大约17.4％的镁、和按重量计至多大约0.2％的铬。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约6％至大约17.4％的镁、和按重量计至多大约0.3％的锰。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约6％至大约17.4％的镁、和按重量计至多大约0.2％的锆。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约6％至大约17.4％的镁、以及按重量计至多大约0.2％的铬、按重量计至多大约0.3％的锰和按重量计至多大约0.2％的锆中的至少一种。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约2.5％至大约17.4％的镁，大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.2％的铬。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约2.5％至大约17.4％的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.3％的锰。在另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约2.5％至大约17.4％的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.2％的锆。在又另一个实施方式中，所公开的铝合金包括铝、按重量计大约2.5％至大约17.4％的镁、大约50至大约3000ppm的钙、以及按重量计至多大约0.2％的铬、按重量计至多大约0.3％的锰和按重量计至多大约0.2％的锆中的至少一种。在一个实施方式中，所公开的制造铝合金的方法包括制备含钙的镁母合金和添加含钙的镁母合金到铝中的步骤。含钙的镁母合金可以通过以下步骤制备：通过熔化母体材料形成熔融的母体材料，和添加钙基化合物到熔融的母体材料中。钙基化合物可以包括钙以及镁、铬、锆、钛和铝中的至少一种。在可选的方案中，钙基化合物可以包括钙以及氧、氰化物、碳化物、氢氧化物和碳酸盐中的至少一种。所添加的钙的量可以与镁含量成比例。在另一个实施方式中，所公开的制造铝合金的方法包括以下步骤：将铍和镁合金化在一起以形成铍和镁合金并且随后将铍和镁合金添加到铝中。在又另一个实施方式中，所公开的制造铝合金的方法包括以下步骤：熔化铝、镁以及铬、锰、和锆中的至少一种以产生熔融物质，其中熔化在真空和表面通量中的至少一种下进行，并且冷却熔融物质以产生固体物质。从以下详细描述、附图和所附的权利要求，所公开的铝合金和其制造方法的其他实施方式将变得显而易见。附图说明图1是描绘所公开的制造铝合金的方法的一个实施方式的流程图；图2是描绘所公开的制造铝合金的方法的另一个实施方式的流程图；图3是描绘所公开的制造铝合金的方法的又另一个实施方式的流程图；图4是飞行器制造和服务方法的流程图；和图5是飞行器的框图。具体实施方式所公开的是铝合金，特别地铝镁合金，其添加有铬、锰和锆中的至少一种，和任选地钙。通常在铝合金中使用的各种其他元素也可以存在于所公开的铝合金中。所公开的铝合金可以包括大约2.5至大约17.4重量百分比水平，诸如大约6至大约17.4重量百分比的镁。相比于传统5000系列合金——对于商业产品其通常具有5.0％或更低的镁重量百分比——相对较高的镁可能引起增强的性质，诸如增加的延展性和强度。添加铬和/或锰和/或锆可以抑制所公开的铝合金中的晶粒生长和再结晶。在所公开的铝合金中，铬、锰和锆的量可以相对于铝合金的镁含量具体调整。除了铬、锰和锆之外，在某些实施例中也可以存在钙，并且钙也可能有助于抑制晶粒生长和再结晶。所使用的钙的量可以相对于镁含量具体调整。所公开的铝合金可以呈现增强的性质，诸如改进的拉伸伸长率。例如，所公开的铝合金的拉伸伸长率可以比传统5000系列铝合金高至少大约10％，这对于铝镁合金在可成形性、应变硬化和损伤容限方面可能是显著的性能改进。作为第一个一般实例，所公开的铝合金可以具有表1中显示的组成。表1元素量镁2.5-17.4wt％钙50-3000ppm铬至多0.2wt％其他元素零至20wt％铝余量因而，表1中的铝合金可以包括铝、按重量计大约2.5至大约17.4重量百分比的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.2％的非零量的铬。此外，表1中的铝合金可以包括按重量计至多大约1.4％的硅；按重量计至多大约1.2％的铁；按重量计至多大约0.8％的铜；按重量计至多大约0.1％的镍；按重量计至多大约2.8％的锌；按重量计至多大约0.05％的镓；按重量计至多大约0.05％的钒；按重量计至多大约0.05％的钪；和/或按重量计至多大约0.20％的钛。在表1中的铝合金的一种变型中，所公开的铝合金可以包括铝、按重量计大约6至大约17.4重量百分比的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.2％的非零量的铬。此外，所公开的铝合金可以包括按重量计至多大约1.4％的硅；按重量计至多大约1.2％的铁；按重量计至多大约0.8％的铜；按重量计至多大约0.1％的镍；按重量计至多大约2.8％的锌；按重量计至多大约0.05％的镓；按重量计至多大约0.05％的钒；按重量计至多大约0.05％的钪；和/或按重量计至多大约0.20％的钛。作为第二个一般实例，所公开的铝合金可以具有表2中显示的组成。表2元素量镁2.5-17.4wt％钙50-3000ppm锰至多0.3wt％其他元素零至20wt％铝余量因而，表2中的铝合金可以包括铝、按重量计大约2.5至大约17.4重量百分比的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.3％的非零量的锰。此外，表2中的铝合金可以包括按重量计至多大约1.4％的硅；按重量计至多大约1.2％的铁；按重量计至多大约0.8％的铜；按重量计至多大约0.1％的镍；按重量计至多大约2.8％的锌；按重量计至多大约0.05％的镓；按重量计至多大约0.05％的钒；按重量计至多大约0.05％的钪；和/或按重量计至多大约0.20％的钛。在表2中的铝合金的一种变型中，所公开的铝合金可以包括铝、按重量计大约6至大约17.4重量百分比的镁、大约50至大约3000ppm的钙、和按重量计至多大约0.3％的非零量的锰。此外，所公开的铝合金可以包括按重量计至多大约1.4％的硅；按重量计至多大约1.2％的铁；按重量计至多大约0.8％的铜；按重量计至多大约0.1％的镍；按重量计至多大约2.8％的锌；按重量计至多大约0.05％的镓；按重量计至多大约0.05％的钒；按重量计至多大约0.05本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金，其包括：铝；按重量计大约6％至大约17.4％的镁；和以下的至少一种：按重量计至多大约0.2％的铬；按重量计至多大约0.3％的锰；和按重量计至多大约0.2％的锆。

【技术特征摘要】
2017.04.15 US 15/488,4541.一种铝合金，其包括：铝；按重量计大约6％至大约17.4％的镁；和以下的至少一种：按重量计至多大约0.2％的铬；按重量计至多大约0.3％的锰；和按重量计至多大约0.2％的锆。2.权利要求1所述的铝合金，其中所述铬以按重量计大约0.01％至大约0.1％存在。3.权利要求1或2所述的铝合金，其中所述锰以按重量计大约0.01％至大约0.2％存在。4.权利要求1-3中任一项所述的铝合金，其中所述锆以按重量计大约0.01％至大约0.1％存在。5.权利要求1-4中任一项所述的铝合金，其进一步包括铍。6.权利要求1-5中任一项所述的铝合金，其中所述铍以至多大约100ppm存在。7.权利要求1-6中任一项所述的铝合金，其中所述镁以按重量计大约7％至大约15％存在；或其中所述镁以按重量计大约10％至大约17.4％存在；或其中所述镁以按重量计大约8％至大约13％存在。8.权利要求1所述的铝合金，其进一步包括以下至少一种：按重量计至多大约1.4％的硅；按重量计至多大约1.2％的铁；按重量计至多大约0.8％的铜；按重量计至多大...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·施，P·N·威尔逊，SK·基姆，BH·基姆，YO·尹，
申请(专利权)人：波音公司，韩国工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：美国,US