改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法技术

本发明专利技术公开了改进的厚锻造7XXX铝合金产品，及其生产方法。所述新型7xxx铝合金产品可以实现环境致裂抵抗性与强度、伸长率和断裂韧性等性质中的至少一者的改善组合。所述新型7xxx铝合金产品通常包含大量的锰。因此，所述新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn与5.5‑7.5重量％的Zn、0.95‑2.20重量％的Mg和1.50‑2.40重量％的Cu的组合。

Improved thick forging 7xxx aluminum alloy and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法相关申请的交叉引用本专利申请要求(a)2017年6月21日提交的、标题为“IMPROVEDTHICKWROUGHT7XXXALUMINUMALLOYS,ANDMETHODSFORMAKINGTHESAME(改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法)”的美国临时专利申请No.62/523,128，和(b)2017年10月12日提交的、标题为“IMPROVEDTHICKWROUGHT7XXXALUMINUMALLOYS,ANDMETHODSFORMAKINGTHESAME(改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法)”的美国临时专利申请No.62/571,401的优先权。以上确定的两个专利申请以引用的方式整体并入本文。
本专利申请涉及改进的厚锻造7XXX铝合金产品及其生产方法。
技术介绍
铝合金可用于多种应用。然而，改进铝合金的一种性质而不降低另一种性质是难以办到的。例如，很难在不影响其他性质(诸如断裂韧性或耐蚀性)的情况下提高锻造铝合金的强度。7xxx(基于Al-Zn-Mg)是易于腐蚀的。参见例如Bonn,W.Grubl,“ThestresscorrosionbehaviourofhighstrengthAIZnMgalloys”,在意大利冶金协会国际会议(InternationalMeetingofAssociazioneItalianadiMetallurgie)上发表的论文,“AluminumAlloysinAircraftIndustries”,都灵,1976年10月。
技术实现思路
概括地说，本专利申请涉及改进的厚锻造7XXX铝合金产品及其生产方法。新型厚锻造7XXX铝合金产品(“新型7xxx铝合金产品”)可以实现环境致裂抵抗性与强度、伸长率和断裂韧性等性质中的至少一者的改善组合。新型7xxx铝合金产品通常包含大量的锰。已经发现锰与适量的锌、镁和铜组合有助于生产对环境致裂具有高抵抗性的厚7xxx铝合金产品。因此，新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn与5.5-7.5重量％的Zn、0.95-2.20重量％的Mg和1.50-2.40重量％的Cu的组合(在一些情况下由它们组成或基本上由它们组成)。新型锻造7xxx铝合金产品的厚度通常为至少1.5英寸，可以厚达12英寸，并且在短横向(ST)方向上实现了对环境致裂的抵抗性，该抵抗性对于航空航天和其他应用，尤其是在短横向(ST)方向上具有结构载荷的那些应用是重要的。这种厚锻造7XXX铝合金产品通常还实现了良好的强度、伸长率、断裂韧性和抗裂纹开裂性(crack-deviationresistance)性质。因此，新型锻造7xxx铝合金产品通常实现了耐蚀性以及强度、伸长率、断裂韧性和抗裂纹开裂性中的至少一者的改善组合。除锰、锌、镁和铜之外，新型7xxx铝合金产品还可以包含普通晶粒结构控制材料、晶粒细化剂和杂质。例如，新型7xxx铝合金产品可以包含Zr、Cr、Sc和Hf中的一者或多者作为晶粒结构控制材料(例如，Zr、Cr、Sc和Hf中的一者或多者各自占0.05-0.25重量％)，这限制了这些元素的总量，以使合金中不形成大的初级颗粒。又如，新型7xxx铝合金产品可以包含最多0.15重量％的Ti作为晶粒细化剂，任选地一些钛呈TiB2和/或TiC形式。新型7xxx铝合金产品可以包含最多0.20重量％的Fe和最多0.15重量％的Si作为杂质。可以使用更少量的铁和硅。新型7xxx铝合金产品的余量通常为铝和其他不可避免的杂质(除铁和硅之外)。如上所述，新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn。新型7xxx铝合金产品通常包含足够量的锰，从而有利于在新型7xxx铝合金产品中实现环境致裂抵抗性(EAC抵抗性)。在一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含至少0.18重量％的Mn，从而有利于EAC抵抗性。在另一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含至少0.20重量％的Mn。在又一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含至少0.22重量％的Mn。在另一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含至少0.25重量％的Mn。在又一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含至少0.275重量％的Mn。应限制锰的量，以限制赋予新型7xxx铝合金产品过度的淬火敏感性。在一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.45重量％的Mn。在另一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.40重量％的Mn。在又一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.375重量％的Mn。在另一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.35重量％的Mn。在另一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.325重量％的Mn。在又一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品包含不超过0.30重量％的Mn。如上所述，除锰之外，新型7xxx铝合金产品通常还包含定制量的锌、镁和铜，从而有利于实现EAC抵抗性与良好的强度和/或断裂韧性性质等等的组合。在这方面，新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn，诸如上文所述的任一种锰限度/范围，与5.5-7.5重量％的Zn、0.95-2.20重量％的Mg和1.50-2.4重量％的Cu的组合。在一个实施方案中，新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn，诸如上文所述的任一种锰限度/范围，与5.5-7.2重量％的Zn、1.05-2.05重量％的Mg和1.5-2.2重量％的Cu的组合。如上所述，新型7xxx铝合金产品通常包含5.5至7.5重量％的Zn。在一个实施方案中，新型合金包含不超过7.4重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过7.3重量％的Zn。在又一个实施方案中，新型合金包含不超过7.2重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过7.1重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过7.0重量％的Zn。在又一个实施方案中，新型合金包含不超过6.9重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过6.8重量％的Zn。在又一个实施方案中，新型合金包含不超过6.7重量％的Zn。在一个实施方案中，新型合金包含至少5.5重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含至少5.75重量％的Zn。在又一个实施方案中，新型合金包含至少6.0重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含至少6.25重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含至少6.375重量％的Zn。在另一个实施方案中，新型合金包含至少6.5重量％的Zn。如上所述，新型7xxx铝合金产品通常包含1.5至2.4重量％的Cu。在一个实施方案中，新型合金包含不超过2.3重量％的Cu。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过2.2重量％的Cu。在一个实施方案中，新型合金包含不超过2.1重量％的Cu。在另一个实施方案中，新型合金包含不超过2.0重量％的Cu。在一个实施方案中，新型合金包含至少1.55重量％的Cu。在另一个实施方案中，新型合金包含至少1.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锻造7xxx铝合金产品，包含：/n0.15至0.50重量％的Mn；/n5.5-7.5重量％的Zn；/n0.95-2.2重量％的Mg；/n1.5-2.4重量％的Cu；/n最多1.0重量％的晶粒结构控制材料，其中所述晶粒结构控制材料包含Zr、Cr、Sc和Hf中的至少一者；以及/n最多0.15重量％的Ti；/n余量为铝和不可避免的杂质；/n其中所述锻造7xxx铝合金产品具有1.5至12英寸的厚度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170621 US 62/523,128;20171012 US 62/571,4011.一种锻造7xxx铝合金产品，包含：
0.15至0.50重量％的Mn；
5.5-7.5重量％的Zn；
0.95-2.2重量％的Mg；
1.5-2.4重量％的Cu；
最多1.0重量％的晶粒结构控制材料，其中所述晶粒结构控制材料包含Zr、Cr、Sc和Hf中的至少一者；以及
最多0.15重量％的Ti；
余量为铝和不可避免的杂质；
其中所述锻造7xxx铝合金产品具有1.5至12英寸的厚度。


2.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含至少0.20重量％的Mn，或至少0.22重量％的Mn，或至少0.25重量％的Mn。


3.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含不超过0.45重量％的Mn，或不超过0.40重量％的Mn，或不超过0.35重量％的Mn，或不超过0.325重量％的Mn，或不超过0.30重量％的Mn。


4.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含不超过7.4重量％的Zn，或不超过7.3重量％的Zn，或不超过7.2重量％的Zn，或不超过7.1重量％的Zn，或不超过7.0重量％的Zn，或不超过6.9重量％的Zn，或不超过6.8重量％的Zn，或不超过6.7重量％的Zn。


5.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含至少5.75重量％的Zn，或至少6.0重量％的Zn，或至少6.25重量％的Zn，或至少6.375重量％的Zn，或至少6.5重量％的Zn。


6.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含不超过2.3重量％的Cu，或不超过2.2重量％的Cu，或不超过2.1重量％的Cu，或不超过2.0重量％的Cu。


7.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含至少1.55重量％的Cu，或至少1.60重量％的Cu，或至少1.65重量％的Cu，或至少1.70重量％的Cu，或至少1.75重量％的Cu，或至少1.80重量％的Cu。


8.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含至少1.05重量％的Mg，或至少1.15重量％的Mg，或至少1.25重量％的Mg，或至少1.35重量％的Mg，或至少1.40重量％的Mg，或至少1.45重量％的Mg，或至少1.50重量％的Mg，或至少1.55重量％的Mg，或至少1.60重量％的Mg，或至少1.65重量％的Mg，或至少1.70重量％的Mg。


9.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含不超过2.15重量％的Mg，或不超过2.10重量％的Mg，或不超过2.05重量％的Mg，或不超过2.00重量％的Mg，或不超过1.95重量％的Mg，或超过1.90重量％的Mg。


10.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含5.5-7.2重量％的Zn、1.7-2.2重量％的Mg和1.5-2.4重量％的Cu。


11.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含5.5-7.2重量％的Zn、1.35-1.7重量％的Mg和1.5-2.1重量％的Cu。


12.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含5.5-7.2重量％的Zn、1.7-2.2重量％的Mg和1.5-1.8重量％的Cu。


13.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含5.5-7.2重量％的Zn、1.7-2.2重量％的Mg和1.8-2.0重量％的Cu。


14.如权利要求1至权利要求3中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含5.5-7.2重量％的Zn、1.7-2.2重量％的Mg和2.0-2.4重量％的Cu。


15.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含的铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥2.9重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.0重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.1重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.2重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.3重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.35重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.4重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.45重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.5重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.55重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.6重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.65重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≥3.7重量％。


16.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述锻造7xxx铝合金产品包含的铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.5重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.4重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.3重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.2重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.1重量％，或铜和镁的总量使得(重量％Cu+重量％Mg)≤4.0重量％。


17.如前述权利要求中任一项所述的锻造7xxx铝合金产品，其中所述7xxx铝合金产品中的锌、镁和铜的量(单位为重量％)满足关系2.362≤Mg+0.429*Cu+0.067*Zn≤3.062，或所述7xxx铝合金产品中的锌、镁和铜的量(单位为重量％)满足关系2.502≤Mg+0.429*Cu+0.067*Zn≤2.912，或所述7xxx铝合金产品中的锌、镁和铜的量(单位为重量％)满足关系2.662≤Mg+0.429*Cu+0.067*Zn≤3.062，或所述7xxx铝合金产品中的锌、镁和铜的量满足(单位为重量％)关系2.662≤Mg+0.429*Cu+0.067...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·博斯利，G·H·布雷，C·亚纳尔，L·M·卡拉宾，S·坎比尔，F·S·博瓦德，J·C·林，
申请(专利权)人：奥科宁克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US