[發明專利]高強度鍛造鋁合金產品

有效

• 申請號: 201410295234.3
• 申請日: 2011-02-25
• 公開（公告）號: CN104046932A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: D·M·布什;E·L·克勒文;R·J·洛加;R·R·索泰爾
• 申請（專利權）人: 美鋁公司
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 王海寧

相關申請的交叉引用

本申請是優先權日為2010年4月20日、發明名稱為“高強度鍛造鋁合金產品”的中國發明專利申請2011800116358.8(國際專利申請號PCT/US2011/026237)的分案申請。

本申請要求2010年4月20日提交的題為HIGH?STRNGTH?FORGED?ALUMINUM?ALLOY?PRODUCTS的美國專利申請12/799,244的優先權，通過引用將其整體并入本文。

背景技術

鍛造鋁合金產品可具有比類似的形變產品更低的強度，這可反映在工業規范中。例如，對于擠壓產品7055-T74X容許的性能比對于鍛造產品典型的7055-T74X性能高得多，如下文表1所示。盡管橫向強度性質類似，但擠壓產品在縱向方向實現了高出約10ksi的強度。當一旦考慮到容許性能(即保證最低值)通常遠低于典型性能，下面的擠壓性能和鍛造性能之間的差異甚至更顯著。

表1?對于7055-T74X擠壓件和鍛件1/2”到1”厚的熱處理型材的拉伸性能

發明概述

概括而言，本公開涉及新的鍛造鋁合金產品，以及生產此類產品的方法。總體上，所述新的鍛造鋁合金產品實現了高強度，特別是在縱向方向。這種強度增加可歸因于該新的鍛造鋁合金產品的獨特的顯微組織，如下文進一步詳細所述。

一方面，鍛造鋁合金產品包含由晶粒構成的結晶顯微組織。所述晶粒包括第一類型晶粒和第二類型晶粒，如下文進一步詳細定義。鍛造產品包含從約5體積％到約50體積％的第一類型晶粒，并且第一類型晶粒至少包括代表性的第一晶粒。代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約3.5∶1的平均縱橫比。在一些實施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5∶1的平均縱橫比。據認為，此類晶粒的高縱橫比至少部分地有助于該新鍛造產品的高強度。

在一種實施方案中，鍛造產品包括至少約7體積％的第一類型晶粒(如下文定義)。在其它實施方案中，鍛造產品包括至少約10體積％、或至少約12.5體積％、或至少約15體積％、或至少約17.5體積％、或至少約20體積％的第一類型晶粒。在一種實施方案中，鍛造產品包括不超過約45體積％的第一類型晶粒。在其它實施方案中，鍛造產品包括不超過約40體積％、或不超過約35體積％、或不超過約32.5體積％的第一類型晶粒。在一種實施方案中，鍛造產品包括從約20體積％到約32.5體積％的第一類型晶粒。

在一種實施方案中，代表性的第一晶粒(下文定義)在LT-ST面中具有至少約3.75∶1的平均縱橫比。在其它實施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約4∶1、或至少約4.25∶1、或至少約4.5∶1、或至少約4.75∶1、或至少約5∶1、或至少約5.25∶1、或至少約5.5∶1、或至少約5.75∶1、或至少約6∶1、或更大的平均縱橫比。在一種實施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有不大于約20∶1的平均縱橫比。

在一種實施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5∶1的平均縱橫比。在其它實施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約6∶1、或至少約7∶1、或至少約8∶1、或至少約9∶1、或至少約10∶1、或至少約11∶1、或至少約12∶1、或至少約13∶1、或至少約14∶1、或更大的平均縱橫比。在一種實施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有不大于約30∶1的平均縱橫比。

除第一類型晶粒的量和縱橫比之外，鍛造產品還可具有高的織構量。織構是指結晶組織的至少一些晶粒的擇優取向。使用火柴桿作為類比，考慮由火柴桿構成的材料。如果火柴桿以完全隨機的方式包括在該材料中，則該材料具有隨機(零)織構。但是，如果這些火柴桿中至少一些的頭部進行排列從而它們均指向相同的方向，如同指向北的指北針(compass)，那么該材料將由于排列的火柴桿而具有至少一些織構。相同的原理適于結晶材料的晶粒。

織構化的鋁合金具有軸線不隨機分布的晶粒。可使用取向成像顯微術(OIM)來測量鋁合金的織構量。當掃描電子顯微鏡(SEM)的電子束沖擊傾斜(例如以大約70°)放置的結晶材料時，電子分散到表面以下，隨后在晶體學平面之間衍射。衍射束產生由交叉帶構成的圖樣，稱為電子背散射圖樣或EBSP。可使用EBSP關于已知晶體結構的材料中的一些實驗室參考系來確定晶格的取向。