[發明專利]Al-Mg-Zn鍛造合金產品及其制造方法

有效

• 申請號: 200880116009.1
• 申請日: 2008-11-05
• 公開（公告）號: CN101896631A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: A·諾曼;A·懷斯;A·博格;S·斯潘格勒
• 申請（專利權）人: 阿勒里斯鋁業科布倫茨有限公司
• 主分類號: C22C21/06
• 分類號: C22C21/06;C22F1/047
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 曹津燕

技術領域

本發明涉及一種鋁合金，特別是涉及用于結構構件的Al-Mg-Zn型合金產品，該合金產品同時具備高強度和改善的耐腐蝕性。由這種鋁合金產品制成的產品非常適用于航空航天應用，但并不限于此。該合金可以被加工成各種產品形式，例如板材、薄板、厚板、擠出或鍛造產品。此外，本發明還涉及制造這種Al-Mg-Zn產品的方法。

背景技術

如從本文以下將理解的，除非另作說明，合金名稱和韌度代號(temperdesignation)是指由鋁業協會(Aluminum?Association)于2007年公布的鋁標準和數據及登記備案中的鋁業協會名稱。

對于任何對合金組成或優選合金組成的說明，除非另作說明，所有提到的百分數都是指重量百分數。

有幾種高強度Al-Mg合金為本領域所公知。例如，US-6,315,948-B1(2001年11月13日公告)公開了一種鋁合金，以wt.％計，實質上由5-6％Mg、0.05-0.15％??Zr、0.7-1.0％??Mn、0.01-0.2％??Ti、0.05-0.5％的至少一種選自Sc和鑭系元素的元素組成，其中至少存在Sc和0.005-0.5％鈰，余量為鋁和不超過0.2％Si的不可避免的雜質。據報道該合金特別適合用作機動車輛的車身面板。

US-5,624,632(1997年4月29日公告)公開了一種用作航空航天應用的耐損傷產品的鋁合金，該鋁合金基本上不含鋅和鋰，且含有3-7％Mg、0.05-0.2％??Zr、0.2-1.2％??Mn、高達0.15％??Si和0.05-0.5％的選自鈧、鉺、釔、釓、鈥和鉿的形成分散體的元素，余量為鋁和雜質元素(incidentalelement)以及雜質。

盡管Al-Mg基合金比較適于航空航天應用，但是仍然需要比現有的合金強度更高且同時具有非常好的耐腐蝕性的鋁合金。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種具有提高的強度的鋁-鎂合金。本發明的另一個目的是提供一種制造這種鋁合金產品的方法。

本發明實現或超越了這些目的和其它目的以及進一步的優點，其中，提供了鋁合金鍛造產品，以wt.％計，該鋁合金鍛造產品含有：Mg約3.0至7.0、Zn約0.6至2.8、Mn?0至約1.0、Cu?0至約2.0、Sc?0至約0.6、至少一種選自如下元素的元素：(Zr約0.04至0.4、Cr約0.04至0.4、Hf約0.04至0.4、Ti約0.01至0.3)、Fe最高約0.3、Si最高約0.3、不可避免的雜質、以及余量的鋁，以使Zn-含量范圍為Mg-含量的函數，即：

Zn-含量范圍的下限：[Zn]＝0.34[Mg]-0.4；并且

Zn-含量范圍的上限：[Zn]＝0.34[Mg]+0.4。

當與具有相同Mg含量的合金相比較時，本發明的合金產品比其它5000系合金(例如AA5053)的強度提高了至少20％。這種強度提高的同時還伴隨著優異的耐腐蝕性，甚至是在敏化的條件下。

本發明的合金產品中的每種元素的作用如下。

Mg是本發明合金中主要的合金元素，其為合金產品提供主要強度。在優選的實施方案中，Mg-含量的下限為約4.0％，更優選為約4.2％。Mg-含量的上限優選為約5.0％，更優選為約4.9％。Mg含量過高會使合金產品在熱加工操作中，特別是軋制過程中，易邊緣開裂和皺裂(alligatoring)。Mg含量過低則不能為合金提供足夠的強度。

本發明的產品中的其它主要合金元素為鋅。將Zn的添加量嚴格控制在限定的范圍內，防止生成大量的β-相，否則會在合金中形成β-相。通過將β-相的體積分數控制得非常小，就不再可能沿著晶粒邊界生成連續的網狀析出物，從而制得即使在敏化條件下仍對IGC行為有高抗性的合金產品。需要的Zn的精確量與合金中Mg的水平是相關的，使得當合金中Mg的水平提高時，所需要的Zn的水平也提高。此外，添加Zn使得在熱處理過程中，特別是在冷加工操作后的熱處理過程中生成Mg-Zn相的析出物，從而顯著地改善了合金產品的強度，同時也得益于耐腐蝕性的提高。

在所述合金產品的實施方案中，Mn為約0.1-1.0，優選為約0.6-1.0％，其作為形成分散體的元素添加到合金產品中以在熱-機械加工過程中控制晶粒結構，從而提高合金產品的強度。