[發(fā)明專利]Al－Zn－Cu－Mg鋁基合金及其制造方法和用途

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680004380.X
• 申請(qǐng)日: 2006-02-10
• 公開（公告）號(hào): CN101115856A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: V·丹澤菲爾德;K·P·史密斯;T·華納;D·杜蒙特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 愛爾康軋制品－雷文斯伍德有限公司;愛爾康何納呂公司
• 主分類號(hào): C22C21/10
• 分類號(hào): C22C21/10;C22F1/053
• 代理公司: 北京北翔知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 鐘守期;唐鐵軍

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2005年2月10日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.60/651,197的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引證的方式納入本說明書。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及鋁基合金，更具體而言涉及Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金。

背景技術(shù)

Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金已在航空業(yè)廣泛使用多年。隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)的演變以及朝著降低重量和成本的目標(biāo)的努力，一直在不斷地尋求各種性能——諸如強(qiáng)度、韌度和抗腐蝕性——之間的最優(yōu)均衡。此外，鑄造、軋制以及退火方法的改進(jìn)能夠有利地對(duì)合金的組成相圖提供進(jìn)一步的控制。

由Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金制成的厚的軋制、煅造或擠壓(extruded)產(chǎn)品尤其用來制造航空業(yè)中整體加工的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件，例如機(jī)翼部件如翼梁等，這類部件通常由厚的鍛件加工制得。

對(duì)于各種性能，諸如靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度、斷裂韌度、抗應(yīng)力腐蝕裂紋性、淬火敏感性、抗疲勞性、殘余應(yīng)力水平，所獲得的性能值將決定產(chǎn)品的總體性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師方便地使用其的能力、以及在進(jìn)一步的處理步驟例如機(jī)械加工中使用其的容易程度。

在上述性能中，有一些在性質(zhì)上經(jīng)常是相沖突的，通常必須尋找一個(gè)折衷點(diǎn)。相沖突的性能有，例如靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與韌度以及靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能。

在現(xiàn)有技術(shù)中描述了具有高斷裂韌度和高機(jī)械強(qiáng)度的Al-Zn-Mg-Cu合金。

作為一個(gè)實(shí)例，美國專利No?5,865,911描述了一種鋁合金，該鋁合金主要由下列組成(以重量％表示)：約5.9至6.7％的鋅、1.8至2.4％的銅、1.6至1.86％的鎂、0.08至0.15％的鋯、余額為鋁以及附帶的元素和雜質(zhì)。該‘911專利特別提及了靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與韌度之間的折衷。

美國專利No?6,027,582描述了一種厚度大于60mm的軋制、煅造或擠壓的Al-Zn-Mg-Cu鋁基合金產(chǎn)品，該產(chǎn)品組成為(以重量％表示)：Zn：5.7-8.7、Mg：1.7-2.5、Cu：1.2-2.2、Fe：0.07-0.14、Zr：0.05-0.15，并且Cu+Mg＜4.1且Mg＞Cu。該‘582專利還描述了淬火敏感性的改進(jìn)。

美國專利No?6,972,110描述了一種合金，該合金優(yōu)選包含(以重量％表示)：Zn：7-9.5、Mg：1.3-1.68和Cu：1.3-1.9并且鼓勵(lì)保持Mg≤(Cu+0.3)。該‘110專利公開了使用三步時(shí)效處理以改進(jìn)抗應(yīng)力腐蝕裂紋性。三步時(shí)效處理時(shí)間長并且難于控制，因而希望不必進(jìn)行這種熱處理而獲得高的抗腐蝕性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有特定組成范圍的Al-Zn-Cu-Mg合金，該特定組成范圍能夠賦予鍛造產(chǎn)品以在適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能之間的改進(jìn)折衷。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造鍛造鋁合金產(chǎn)品的方法，該方法能夠賦予適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕之間的改進(jìn)折衷。

為達(dá)到這些以及其它目的，本發(fā)明涉及一種軋制或煅造的鋁基合金的鍛造產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有2至10英寸的厚度，包括下列成分，或有利地主要由下列成分組成(以重量％表示)：

Zn6.2-7.2

Mg1.5-2.4

Cu1.7-2.1

Fe0-0.13

Si0-0.10

Ti0-0.06

Zr0.06-0.13

Cr0-0.04

Mn0-0.04

雜質(zhì)和其它附帶元素各自≤0.05。

在成型以后，所述產(chǎn)品通過固溶熱處理、淬火以及時(shí)效處理，并且在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中具有以下性能：

a)在40ksi的ST應(yīng)力水平，應(yīng)力腐蝕裂紋后不失效的最小壽命至少為50天，并且優(yōu)選至少為70天，

b)在四分之一厚度處沿L方向所測(cè)量的常規(guī)抗拉屈服強(qiáng)度高于70-0.32t?ksi(t為以英寸表示的產(chǎn)品的厚度)，優(yōu)選高于71-0.32tksi，且更優(yōu)選高于72-0.32t?ksi，

c)在四分之一厚度處沿L-T方向所測(cè)量的韌度高于42-1.7tksi√in(t為以英寸表示的產(chǎn)品的厚度)。

本發(fā)明還涉及一種用于制造軋制或煅造鋁基合金的鍛造產(chǎn)品的方法，該方法包括以下步驟：

a)鑄造一種包括下列成分或有利地基本由下述成分構(gòu)成的鑄塊(以重量％表示)：

Zn6.2-7.2

Mg1.5-2.4

Cu1.7-2.1

Fe0-0.13