[发明专利]高强度、高韧性Al－Zn合金产品和生产该产品的方法

说明书

发明领域

本发明涉及高强度高韧性的Al-Zn合金形变产品，该合金具有提 高的Zn量以保持良好的耐腐蚀性，并涉及生产该高强度高韧性Al-Zn 合金产品的方法以及这种合金的板产品。更具体地，本发明涉及用于 结构航空应用并通过铝业协会国际命名法AA7000系列进行命名的高 强度、高韧性Al-Zn合金。更具体地，本发明涉及具有强度和韧性的 改良组合并保持良好耐腐蚀性的Al-Zn合金的新化学组成窗口，其无 需特殊的时效或状态处理。

发明背景

本领域中已知在涉及相对高强度、高韧性和耐腐性的许多应用中 使用可热处理的铝合金，例如飞机机身、车辆构件和其它应用。铝合 金AA7050和从7150在T6型状态下表现出高的强度值。析出硬化的 AA7×75、AA7×55合金产品在T6状态下也表现出高的强度值。已知T6 状态可提高合金的强度，其中含有高的锌、铜和镁量的上述AA7×50、 AA7×75和AA7×55合金产品由于其高的强度/重量比而为人所知，因此， 特别在航空工业中得到应用。然而，这些应用致使与各种各样的气候 条件接触，这需要仔细控制加工和时效条件以提供足够的强度和腐蚀 (包括应力腐蚀和剥落)抵抗性。

为了提高对应力腐蚀和剥落的抵抗性以及断裂韧性，已知的是对 这些AA7000系列合金进行人工过时效。当人工时效到T79、T76、T74 或T73型状态时，它们对应力腐蚀、剥落腐蚀的抵抗性和断裂韧性按 所述顺序提高(T73最好，而T79与T6接近)，但是与T6状态条件 相比强度受到损失。更满意的状态条件是T73和T76之间的有限过时 效条件的T74型状态，以便获得满意水平的抗拉强度、耐应力腐蚀性、 耐剥落腐蚀性和断裂韧性。通过在121℃的温度下对铝合金产品进行 过时效6-24小时接着在171℃下持续约14小时进行这种T74状态。

根据特定的飞机部件的设计标准，即使强度、韧性或耐腐蚀性小 的提高也会导致重量的节省，这在飞机的使用寿命中转化为燃料节省。 为了满足这些要求，已经开发出一些其它的7000系列合金。

例如EP-0377779、US-5,221,377和US-5,496,426的每一篇都公 开了合金产品和生产7055合金的改良方法，该合金适用于航空领域中 的片材或薄板应用例如具有高韧性和良好腐蚀性能的上机翼构件，该 方法包括如下步骤：加工坯体，该坯体的组成为(约以重量％计)Zn 7.6-8.4，Cu 2.2-2.6，Mg 1.8-2.1或2.2，和选自Zr、Mn、V和Hf 的一种或多种元素(这些元素的总量不超过0.6重量％)，余量为Al加 偶然杂质；对产品进行固溶热处理和淬火；并通过要么连续三次加热 产品到79℃至163℃的一个或多个温度，要么首先加热产品到79℃至 141℃的一个或多个温度并保温两小时或更长然后加热产品到148℃ 至174℃的一个或多个温度对产品进行人工时效。据报道这些产品具 有“EB”或更好的改良耐剥落腐蚀性，具有比相似尺寸的T76状态条 件的7×50的对应产品(Counter-part)高约15％的屈服强度。它们还 具有比它们相似尺寸的7×50-T77对应产品高至少约5％强度(下文使 用7150-T77作为参考合金)。

发明概述

本发明的目的是提供优选用于板产品的具有高(抗压)强度和高 韧性的改良Al-Zn合金。耐腐蚀性不应劣化。

更具体地，本发明的目的是提供可用于飞机上机翼应用的合金产 品，该合金产品具有优于T77状态的常规AA7055合金的性能的改良抗 压屈服强度和高的单位传播能。

本发明的另一目的是获得一种AA7000系列的铝合金产品，该产品 表现出T6型状态范围内的强度和T73型状态范围内的韧性和耐腐蚀 性。

本发明的另一目的是提供制造根据本发明的铝合金产品的方法。

通过独立权利要求的特性特征，本发明满足了一个或多个这些目 的。此外，从属权利要求中对另外的优选实施方案进行了描述和规定。

优选实施方案详述

在下文中应当清楚，如果不另外指出，则合金的命名和状态的命 名是指美国铝业协会出版的Aluminum Standards and Data and the Registration Records中的铝业协会命名。