用于高强度铝合金的ECAE材料制造技术

本发明专利技术公开了一种形成高强度铝合金的方法。所述方法包括使含有浓度为至少0.1重量％的镁、锰、硅、铜和锌中的至少一种的铝材料经受等通道转角挤出(ECAE)方法。所述方法产生了高强度铝合金，其具有的平均晶粒尺寸为约0.2μm至约0.8μm，并且屈服强度为约300MPa至约650MPa。

ECAE Material for High Strength Aluminum Alloy

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于高强度铝合金的ECAE材料相关申请的交叉引用本专利申请要求于2017年11月28日提交的美国专利申请号15/824,149以及2016年12月2日提交的临时申请号62/429,201和2017年5月8日提交的临时申请号62/503,111的优先权，所有这些专利的全文以引用方式并入本文。
本公开涉及高强度铝合金，其可用于例如需要高屈服强度的设备中。更具体地，本公开涉及具有高屈服强度并且可以用于形成电子设备的壳体或外壳的高强度铝合金。还描述了形成用于便携式电子设备的高强度铝合金和高强度铝壳体或外壳的方法。
技术介绍
存在减小某些便携式电子设备(诸如膝上型计算机、蜂窝电话和便携式音乐设备)的尺寸的总体趋势。对应地期望减小保持该设备的外壳体或外壳的尺寸。例如，某些蜂窝电话制造商已经减小了他们的电话壳体的厚度，例如，从约8mm至约6mm。减小设备壳体的尺寸(诸如厚度)可能使设备在正常使用期间和在使用之间的存储期间两者暴露于结构损坏的风险增加，特别是由于设备壳体挠曲。用户处理便携式电子设备的方式是在正常使用期间和在使用之间的存储期间给设备带来机械应力。例如，用户将蜂窝电话放在他的裤子的后口袋中并坐下来会给这部电话带来机械应力，这可能使得该设备断裂或弯曲。因此需要增加用于形成设备壳体的材料的强度，以便最小化弹性或塑性挠曲、压痕和任何其他类型的损坏。
技术实现思路
本文公开了形成高强度铝合金的方法。该方法包括使含有浓度为至少0.1重量％的镁、锰、硅、铜和锌中的至少一种的铝材料经受约400℃至约550℃的温度，以形成受热的铝材料。该方法还包括将固溶化铝材料淬火至低于约室温，以形成冷却的铝材料。该方法还包括使铝合金经受等通道转角挤出(ECAE)方法，同时将冷却的铝材料保持在约20℃至200℃的温度下，以形成高强度铝合金。高强度铝合金具有直径为约0.2μm至约0.8μm的平均晶粒尺寸以及大于约300MPa的屈服强度。本文还公开了一种包括铝材料的高强度铝合金材料，该铝材料含有镁、锰、硅、铜和锌中的至少一种，浓度为至少0.1重量％。高强度铝合金材料具有直径为约0.2μm至约0.8μm的平均晶粒尺寸以及大于约300MPa的屈服强度。虽然公开了多个实施方案，但是本领域技术人员从以下示出并描述了本专利技术的例示性实施方案的具体实施方式中将理解本专利技术的其他实施方案。因此，附图和具体实施方式本质上被认为是例示性的而非限制性的。附图说明图1为示出形成高强度铝合金的方法的实施方案的流程图。图2为示出形成高强度铝合金的方法的另选实施方案的流程图。图3为示出形成高强度铝合金的方法的另选实施方案的流程图。图4为示出形成高强度金属合金的方法的另选实施方案的流程图。图5为样品等通道拐角挤出设备的示意图。图6为经受热处理的铝合金中的示例性材料变化的流动路径的示意图。图7为将铝合金中的布氏硬度与屈服强度进行比较的图表。图8为将铝合金中的自然老化时间与布氏硬度进行比较的图表。图9为示出为热机械加工制备的样品材料的各种取向的示意图。图10A至图10C为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的光学显微镜图像。图11为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的图像。图12A和图12B为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的光学显微镜图像。图13A和图13B为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的光学显微镜图像。图14为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金中的材料温度与布氏硬度进行比较的图表。图15为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金中的加工温度与拉伸强度进行比较的图表。图16为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的挤出道次数与所得布氏硬度进行比较的图表。图17为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的挤出道次数与所得拉伸强度进行比较的图表。图18为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的各种加工途径与所得拉伸强度进行比较的图表。图19为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的照片。图20A和图20B为使用本文公开的示例性方法加工的铝合金的照片。图21为将使用本文公开的示例性方法加工的铝合金中的退火温度与布氏硬度进行比较的图表。具体实施方式本文公开了一种形成具有高屈服强度的铝(Al)合金的方法。更具体地，本文描述了一种形成铝合金的方法，该铝合金具有约300MPa至约650MPa的屈服强度。在一些实施方案中，铝合金包含铝作为主要组分和至少一种次要组分。例如，铝合金可包含镁(Mg)、锰(Mn)、硅(Si)、铜(Cu)和/或锌(Zn)作为次要组分，浓度为至少0.1重量％，余量为铝。在一些示例中，铝可以以大于约70重量％、大于约80重量％或大于约90重量％的重量百分比存在。还公开了形成高强度铝合金的方法，包括通过等通道转角挤出(ECAE)。还公开了形成屈服强度为约300MPa至约650MPa的高强度铝合金的方法，包括通过等通道转角挤出(ECAE)结合某些热处理工艺。在一些实施方案中，铝合金可以在美观上具有吸引力。例如，铝合金可以不含黄色或淡黄色。在一些实施方案中，本文公开的方法可以在铝合金上进行，该铝合金具有含有铝作为主要组分以及锌和镁作为次要组分的组合物。例如，铝合金可含有范围为2.0重量％至7.5重量％、约3.0重量％至约6.0重量％、或约4.0重量％至约5.0重量％的锌；以及范围为0.5重量％至约4.0重量％、约1.0重量％至3.0重量％、约1.3重量％至约2.0重量％的镁。例如，铝合金可以是Al7xxx系列合金中的一种。在一些实施方案中，本文公开的方法可以使用锌与镁的重量比为约3:1至约7:1、约4:1至约6:1或约5:1的铝合金进行。在一些实施方案中，本文公开的方法可以在具有镁和锌并且具有有限浓度的铜(Cu)的铝合金上进行。例如，铜可以以小于约1.0重量％、小于0.5重量％、小于0.2重量％、小于0.1重量％、或小于0.05重量％的浓度存在。在一些实施方案中，铝合金可具有约400MPa至约650MPa、约420MPa至约600MPa、或约440MPa至约580MPa的屈服强度。在一些实施方案中，本文公开的方法可以用Al7xxx系列中的铝合金进行，并且形成具有直径小于约1μm的亚微米晶粒尺寸的铝合金。例如，晶粒尺寸可为约0.2μm至约0.8μm。在一些实施方案中，本文公开的方法可以在铝合金上进行，该铝合金具有含有铝作为主要组分以及镁和硅作为次要组分的组合物。例如，铝合金可具有至少1.0重量％的镁浓度。例如，铝合金具有的镁的浓度范围可为约0.3重量％至约3.0重量％、0.5重量％至约2.0重量％、或0.5重量％至约1.5重量％，硅的浓度范围可为约0.2重量％至约2.0重量％、或0.4重量％至约1.5重量％。例如，铝合金可以是Al6xxx系列合金中的一种。在一些实施方案中，铝合金可具有约300MPa至约600MPa、约350MPa至约600MPa、或约400MPa至约550MPa的屈服强度。在一些实施方案中，本文公开的方法可以在铝合金上进行，该铝合金具有铝作为主要组分以及铜作为次要组分。例如，铝合金可具有包含浓度范围为约0.5重量％至约7.0重量％或约2.0重量％至约6.5重量％的铜的组合物。例如，铝合金可以是Al2xxx系列合金中的一种。在一些实施方案中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成高强度铝合金的方法，所述方法包括：将含有铝作为主要组分以及镁、锰、硅、铜和锌中的至少一种作为次要组分的铝材料加热至约400℃至约550℃的温度，以形成受热的铝材料，所述次要组分的浓度为至少0.1重量％；将受热的铝材料淬火至室温，以形成冷却的铝材料；以及使所述冷却的铝材料经受等通道转角挤出(ECAE)方法，同时将所述冷却的铝材料保持在约20℃至约200℃的温度下，以形成高强度铝合金，其中所述高强度铝合金具有直径为约0.2μm至约0.8μm的平均晶粒尺寸以及约300MPa至约650MPa的屈服强度。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.02 US 62/429,201;2017.05.08 US 62/503,111;1.一种形成高强度铝合金的方法，所述方法包括：将含有铝作为主要组分以及镁、锰、硅、铜和锌中的至少一种作为次要组分的铝材料加热至约400℃至约550℃的温度，以形成受热的铝材料，所述次要组分的浓度为至少0.1重量％；将受热的铝材料淬火至室温，以形成冷却的铝材料；以及使所述冷却的铝材料经受等通道转角挤出(ECAE)方法，同时将所述冷却的铝材料保持在约20℃至约200℃的温度下，以形成高强度铝合金，其中所述高强度铝合金具有直径为约0.2μm至约0.8μm的平均晶粒尺寸以及约300MPa至约650MPa的屈服强度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述ECAE方法在所述淬火步骤的24小时内完成。3.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述ECAE方法之前使所述冷却的铝材料经受老化步骤。4.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·费拉泽，苏珊·D·斯特罗瑟，帕特里克·K·安德伍德，马克·D·鲁杰罗，韦恩·D·迈耶，卢西亚·M·冯，弗兰克·C·奥尔福德，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US