[發明專利]合金組合物及其制備

有效

• 申請號: 200880018339.7
• 申請日: 2008-03-27
• 公開（公告）號: CN101835915A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 庫瑪·A·穆科帕德亞
• 申請（專利權）人: 總理事;國防研發機構
• 主分類號: C22C21/10
• 分類號: C22C21/10;C22F1/053
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 劉蕾;沙捷

技術領域

本公開提供了顯示出極高強度的鋁-鋅-鎂-銅-鋯合金組合物Al-(8～12.5)重量％Zn-(1.2～2.0)重量％Mg-(1.4～2.2)重量％Cu-(0.10～0.18)重量％-Zr。本公開還提供了被進一步加工為高強度合金擠壓材或高強度合金薄板材的合金半成品的制備方法。

背景技術

航空航天和國防領域中強度至關重要的各種應用大量需要鋁-鋅-鎂-銅-鋯(Al-Zn-Mg-Cu-Zr)合金。為了各種結構應用常常將這些合金加工為板材、平板材、擠壓材和鍛件等形式。在航空航天應用中，一個要求是將這些合金加工為厚度小于0.3mm的薄板材形式，其中將Al合金薄板材與纖維(優選玻璃纖維)組合使用而形成纖維-金屬層壓(FML)復合物。用于FML復合物中的Al合金薄板材的強度性質在決定FML復合物的拉伸屈服強度中起著重要作用[Ad?Viot和J.W.Gunnink，Fibre?Metal?Laminates：An?Introduction，Kluwer?Academic?Publishers，TheNetherlands，2001]。此外，由于厚度小于0.3mm的Al合金板改善了懸垂性(drapability)而優選將其用于上述目的。

美國專利第4,477,292號和第4,832,758號公開了作為能通過鑄錠冶金路線生產的一類極高強度鋁合金的鋁-鋅-鎂-銅-鋯(Al-Zn-Mg-Cu-Zr)合金。這類合金的提高的強度性質改善了特定性質(就單位密度的強度和單位楊氏模量的強度等而言)并因此使得能極大地節省重量，對這些合金的開發努力的主要重點被放在通過各種冶金工藝對強度的改善上。

美國專利第4,699,673號；第4,988,394號和美國專利申請第20060191609號公開了厚度最高達1.2mm的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金薄板材的制備方法。但是尚未有任何有關制備厚度低至≤0.3mm的高強度Al-Zn-Mg-Cu-Zr板材的信息。與在這類產品中保留高強度相關的問題是，隨著板材被制得越來越薄，導致破裂的重結晶的發生變得越來越顯著。然而，出于這種薄板材的加工細節的專利性質，在文獻中還沒有有關這一主題的信息。

本領域內已知的一種高強度Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金即AA?7055[美國鋁業公司(ALCOA)，技術數據可獲自www.millproducts-alcoa.com]的組成為Al-(7.6～8.4)重量％Zn-(1.8～2.3)重量％Mg-(2～2.6)重量％Cu-(0.08～0.25)重量％Zr。7055T7751擠壓材在縱向(即沿著擠壓方向)的典型拉伸性質是：0.2％彈性極限應力(proof?stress)＝655MPa，UTS＝669MPa，伸長率＝11％。T77回火(temper)擁有相當于峰時效T6回火的強度性質，但其應力腐蝕斷裂抗性與T76回火相似[ALCOApublication.Light?Metal?Age，October，1991，第14頁]。

美國專利申請第20040099352號公開了包含8.2％～10％Zn、1.95％～2.5％Cu、1.9％～2.5％Mg和0.05％～0.25％Zr的另一種高強度Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金。當通過擠壓加工和峰時效處理時該合金給出703MPa的0.2％P.S.。另一種以擠壓材形式加工并熱處理至峰時效化T6回火的含鈧高強度Al-Zn-Mg-Cu-Zr類合金具有Al-8.6Zn-2.6Mg-2.4Cu-0.2重量％Sc的組成和未公開的Zr量[Metall.Mater.Trans.A，3OA，1017，1999]。該材料的典型拉伸性質是：0.2％PS＝689MPa，UTS＝715MPa且伸長率＝11.8％。然而，近期研究已顯示，含有不超過8.5重量％的Zn且Mg和Cu含量各自不超過2重量％的Al-Zn-Mg-Cu-Zr合金能在峰時效化回火中獲得相似甚至更高的0.2％P.S.[Minerals?&?Metals?Review，10，2005，第65頁]。其意義在于，既不需添加Sc也無需超過8.5重量％的Zn含量而可在這些合金的峰時效化擠壓材中獲得約700MPa的0.2％P.S.。