[发明专利]改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法

说明书

本发明公开了改进的厚锻造7XXX铝合金产品，及其生产方法。所述新型7xxx铝合金产品可以实现环境致裂抵抗性与强度、伸长率和断裂韧性等性质中的至少一者的改善组合。所述新型7xxx铝合金产品通常包含大量的锰。因此，所述新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn与5.5‑7.5重量％的Zn、0.95‑2.20重量％的Mg和1.50‑2.40重量％的Cu的组合。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求(a)2017年6月21日提交的、标题为“IMPROVED THICK WROUGHT7XXX ALUMINUM ALLOYS,AND METHODS FOR MAKING THE SAME(改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法)”的美国临时专利申请No.62/523,128，和(b)2017年10月12日提交的、标题为“IMPROVED THICK WROUGHT 7XXX ALUMINUM ALLOYS,AND METHODS FOR MAKING THE SAME(改进的厚锻造7XXX铝合金及其制造方法)”的美国临时专利申请No.62/571,401的优先权。以上确定的两个专利申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本专利申请涉及改进的厚锻造7XXX铝合金产品及其生产方法。

背景技术

铝合金可用于多种应用。然而，改进铝合金的一种性质而不降低另一种性质是难以办到的。例如，很难在不影响其他性质(诸如断裂韧性或耐蚀性)的情况下提高锻造铝合金的强度。7xxx(基于Al-Zn-Mg)是易于腐蚀的。参见例如Bonn,W.Grubl,“The stresscorrosion behaviour of high strength AIZnMg alloys”,在意大利冶金协会国际会议(International Meeting of Associazione Italiana di Metallurgie)上发表的论文,“Aluminum Alloys in Aircraft Industries”,都灵,1976年10月。

发明内容

概括地说，本专利申请涉及改进的厚锻造7XXX铝合金产品及其生产方法。新型厚锻造7XXX铝合金产品(“新型7xxx铝合金产品”)可以实现环境致裂抵抗性与强度、伸长率和断裂韧性等性质中的至少一者的改善组合。

新型7xxx铝合金产品通常包含大量的锰。已经发现锰与适量的锌、镁和铜组合有助于生产对环境致裂具有高抵抗性的厚7xxx铝合金产品。因此，新型7xxx铝合金产品通常包含0.15至0.50重量％的Mn与5.5-7.5重量％的Zn、0.95-2.20重量％的Mg和1.50-2.40重量％的Cu的组合(在一些情况下由它们组成或基本上由它们组成)。新型锻造7xxx铝合金产品的厚度通常为至少1.5英寸，可以厚达12英寸，并且在短横向(ST)方向上实现了对环境致裂的抵抗性，该抵抗性对于航空航天和其他应用，尤其是在短横向(ST)方向上具有结构载荷的那些应用是重要的。这种厚锻造7XXX铝合金产品通常还实现了良好的强度、伸长率、断裂韧性和抗裂纹开裂性(crack-deviation resistance)性质。因此，新型锻造7xxx铝合金产品通常实现了耐蚀性以及强度、伸长率、断裂韧性和抗裂纹开裂性中的至少一者的改善组合。除锰、锌、镁和铜之外，新型7xxx铝合金产品还可以包含普通晶粒结构控制材料、晶粒细化剂和杂质。例如，新型7xxx铝合金产品可以包含Zr、Cr、Sc和Hf中的一者或多者作为晶粒结构控制材料(例如，Zr、Cr、Sc和Hf中的一者或多者各自占0.05-0.25重量％)，这限制了这些元素的总量，以使合金中不形成大的初级颗粒。又如，新型7xxx铝合金产品可以包含最多0.15重量％的Ti作为晶粒细化剂，任选地一些钛呈TiB₂和/或TiC形式。新型7xxx铝合金产品可以包含最多0.20重量％的Fe和最多0.15重量％的Si作为杂质。可以使用更少量的铁和硅。新型7xxx铝合金产品的余量通常为铝和其他不可避免的杂质(除铁和硅之外)。