[发明专利]高强度锻造铝合金产品

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年4月20日提交的题为HIGH STRNGTH FORGED ALUMINUM ALLOY PRODUCTS的美国专利申请12/799,244的优先权，通过引用将其整体并入本文。

背景技术

锻造铝合金产品可具有比类似的形变产品更低的强度，这可反映在工业规范中。例如，对于挤压产品7055-T74X容许的性能比对于锻造产品典型的7055-T74X性能高得多，如下文表1所示。尽管横向强度性质类似，但挤压产品在纵向方向实现了高出约10ksi的强度。当一旦考虑到容许性能（即保证最低值）通常远低于典型性能，下面的挤压性能和锻造性能之间的差异甚至更显著。

表1对于7055-T74X挤压件和锻件

1/2”到1”厚的热处理型材的拉伸性能

发明概述

概括而言，本公开涉及新的锻造铝合金产品，以及生产此类产品的方法。总体上，所述新的锻造铝合金产品实现了高强度，特别是在纵向方向。这种强度增加可归因于该新的锻造铝合金产品的独特的显微组织，如下文进一步详细所述。

一方面，锻造铝合金产品包含由晶粒构成的结晶显微组织。所述晶粒包括第一类型晶粒和第二类型晶粒，如下文进一步详细定义。锻造产品包含从约5体积%到约50体积%的第一类型晶粒，并且第一类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面中具有至少约3.5∶1的平均纵横比。在一些实施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少约5∶1的平均纵横比。据认为，此类晶粒的高纵横比至少部分地有助于该新锻造产品的高强度。

在一种实施方案中，锻造产品包括至少约7体积%的第一类型晶粒（如下文定义）。在其它实施方案中，锻造产品包括至少约10体积%、或至少约12.5体积%、或至少约15体积%、或至少约17.5体积%、或至少约20体积%的第一类型晶粒。在一种实施方案中，锻造产品包括不超过约45体积%的第一类型晶粒。在其它实施方案中，锻造产品包括不超过约40体积%、或不超过约35体积%、或不超过约32.5体积%的第一类型晶粒。在一种实施方案中，锻造产品包括从约20体积%到约32.5体积%的第一类型晶粒。

在一种实施方案中，代表性的第一晶粒（下文定义）在LT-ST面中具有至少约3.75∶1的平均纵横比。在其它实施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少约4∶1、或至少约4.25∶1、或至少约4.5∶1、或至少约4.75∶1、或至少约5∶1、或至少约5.25∶1、或至少约5.5∶1、或至少约5.75∶1、或至少约6∶1、或更大的平均纵横比。在一种实施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有不大于约20∶1的平均纵横比。

在一种实施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少约5∶1的平均纵横比。在其它实施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少约6∶1、或至少约7∶1、或至少约8∶1、或至少约9∶1、或至少约10∶1、或至少约11∶1、或至少约12∶1、或至少约13∶1、或至少约14∶1、或更大的平均纵横比。在一种实施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有不大于约30∶1的平均纵横比。

除第一类型晶粒的量和纵横比之外，锻造产品还可具有高的织构量。织构是指结晶组织的至少一些晶粒的择优取向。使用火柴杆作为类比，考虑由火柴杆构成的材料。如果火柴杆以完全随机的方式包括在该材料中，则该材料具有随机（零）织构。但是，如果这些火柴杆中至少一些的头部进行排列从而它们均指向相同的方向，如同指向北的指北针（compass），那么该材料将由于排列的火柴杆而具有至少一些织构。相同的原理适于结晶材料的晶粒。

织构化的铝合金具有轴线不随机分布的晶粒。可使用取向成像显微术(OIM)来测量铝合金的织构量。当扫描电子显微镜（SEM）的电子束冲击倾斜（例如以大约70°）放置的结晶材料时，电子分散到表面以下，随后在晶体学平面之间衍射。衍射束产生由交叉带构成的图样，称为电子背散射图样或EBSP。可使用EBSP关于已知晶体结构的材料中的一些实验室参考系来确定晶格的取向。

由于这些图像可基于多种因素而改变，因此通常如下方式对所测量的织构强度进行归一化：计算背景强度或随机强度的量，并且将图像的织构强度与背景强度进行比较。因此，所获得的织构测量结果的相对强度是可相互比较以确定多晶材料内不同织构的相对量的无量纲量。例如，OIM分析可确定背景（随机）强度并且使用取向分布函数(ODF)来产生ODF强度值。这些ODF强度值可代表给定铝合金（或其它多晶材料）内的织构的量。