專利名稱：高強(qiáng)度、可熱處理的Al-Zn-Mg鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁-鋅-鎂合金及由該合金制造的產(chǎn)品。該高強(qiáng)度的合金是可熱處理的并具有低淬火敏感度。所述的產(chǎn)品適用于制造注塑塑料的模具。

背景技術(shù)：
高強(qiáng)度應(yīng)用的現(xiàn)代鋁合金通過(guò)固溶熱處理和快速冷卻以及隨后的時(shí)效硬化過(guò)程被強(qiáng)化?？焖倮鋮s通常通過(guò)冷水淬火實(shí)現(xiàn)。若在固溶熱處理后不立即進(jìn)行這種快速淬火處理，時(shí)效硬化過(guò)程將變得非常低效。
快速冷卻過(guò)程通常通過(guò)熱量快速傳遞至具有高熱容量的冷水中進(jìn)行。然而，厚規(guī)格的鍛造產(chǎn)品的體積內(nèi)部因?yàn)榇┻^(guò)產(chǎn)品厚度的傳熱緩慢而不能夠被足夠快速地淬火。因此需要適用于非常厚規(guī)格的產(chǎn)品的鋁合金。這種合金即使在相對(duì)緩慢的淬火過(guò)程之后也應(yīng)能夠維持良好的時(shí)效硬化能力。
然而，通過(guò)冷水淬火進(jìn)行的快速冷卻具有增加內(nèi)部殘余應(yīng)力的嚴(yán)重缺點(diǎn)，而這對(duì)加工性能是有害的。減少這種殘余應(yīng)力最常見(jiàn)的措施是少量地冷拉伸經(jīng)淬火的產(chǎn)品，通常使用一種拉伸機(jī)器來(lái)完成。隨著鍛造產(chǎn)品的厚度和寬度增加，拉伸這種產(chǎn)品所需的力增加。因此，隨著產(chǎn)品尺寸的增加需要一種大功率的拉伸機(jī)，以至于拉伸機(jī)在確定鍛造產(chǎn)品的最大厚度和寬度上成為限制因素。
如果鍛造產(chǎn)品在固溶處理后可被緩慢冷卻而不進(jìn)行冷水淬火，則拉伸機(jī)可從限制因素中排除。如此，殘余應(yīng)力可被減至最低并且不再需要冷拉伸。
因此，理想的最適用于超厚規(guī)格的鍛造產(chǎn)品的高強(qiáng)度鋁合金應(yīng)能夠在固溶熱處理以及隨后的較緩慢的淬火后達(dá)到具有期望的高強(qiáng)度的時(shí)效強(qiáng)化狀態(tài)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方面涉及一種Al-Zn-Mg基的鋁合金，其中Zn和Mg作為合金元素。本發(fā)明的一種合金被設(shè)計(jì)為使MgZn2沉淀的強(qiáng)化效應(yīng)最大化。一方面，本發(fā)明的一種合金含有重量比約為5:1的Zn和Mg，以使MgZn2沉淀顆粒的形成最大化。本發(fā)明的另一方面，可含有重量占6％-8％的Zn和1％-2％的Mg。又一方面，一種合金還可包括一種或多種形成金屬間彌散體的元素，如Zr、Mn、Cr、Ti和/或Sc，以用于晶粒結(jié)構(gòu)控制。本發(fā)明的一種具體的組合物中，Zn為約6.1至6.5％，Mg為約1.1至1.5％，Zr為約0.1％，并且Ti為約0.02％，其余由鋁和普通的和/或無(wú)法避免的雜質(zhì)和元素(如Fe和Si)構(gòu)成。重量以基于所述合金總重量的重量百分比的形式表示。



為理解本發(fā)明，現(xiàn)通過(guò)實(shí)例的方式參照附圖來(lái)描述本發(fā)明，其中 圖1為說(shuō)明用三種不同方法制造的九種合金的拉伸屈服應(yīng)力的圖表； 圖2為說(shuō)明七種合金的淬火敏感性的圖表，其中淬火敏感性通過(guò)與冷水淬火相比、由于靜止空氣淬火而導(dǎo)致的拉伸屈服應(yīng)力的降低來(lái)測(cè)量； 圖3為說(shuō)明用三種淬火方法制造的九種合金的極限拉伸強(qiáng)度的圖表； 圖4為說(shuō)明七種合金的淬火敏感性的圖表，其中淬火敏感性通過(guò)與冷水淬火相比、由于靜止空氣淬火導(dǎo)致的極限拉伸強(qiáng)度的降低來(lái)測(cè)量； 圖5為說(shuō)明對(duì)于T6型狀態(tài)靜止空氣緩慢淬火后，Zn:Mg的比例對(duì)拉伸屈服應(yīng)力的影響的圖表； 圖6為說(shuō)明中試生產(chǎn)試驗(yàn)中Zn和Mg組成的圖表； 圖7為說(shuō)明本發(fā)明合金和對(duì)照合金的隨板規(guī)格變化的極限拉伸強(qiáng)度的圖表；以及 圖8為說(shuō)明本發(fā)明合金和對(duì)照合金的隨板規(guī)格變化的拉伸屈服強(qiáng)度的圖表。

具體實(shí)施例方式 本發(fā)明的公開(kāi)文本提出，加入鋅、鎂和少量的至少一種形成彌散體的元素出乎意料地產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)合金。所公開(kāi)的合金適于固溶熱處理。此外，該合金即使不進(jìn)行快速淬火冷卻步驟仍可保留高強(qiáng)度，這對(duì)具有厚規(guī)格的產(chǎn)品非常有利。
除非另有說(shuō)明，本文中使用的所有的組分值以基于合金重量的重量百分比(wt％)為單位。
狀態(tài)的定義參照ASTM E716，E1251。指定為T(mén)6的鋁狀態(tài)表明該合金先進(jìn)行固溶熱處理，然后被人工時(shí)效化。T6狀態(tài)適用于在固溶熱處理之后未進(jìn)行冷處理的合金。T6也適用于冷處理對(duì)其機(jī)械性能具有極小影響的合金。
除非另有說(shuō)明，靜態(tài)力學(xué)特性，也即極限拉伸強(qiáng)度UTS、拉伸屈服應(yīng)力TYS和斷裂伸長(zhǎng)率E，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)ASTM B557的拉伸試驗(yàn)確定，并且每塊獲得的位置及其方向如標(biāo)準(zhǔn)AMS 2355中定義。
所公開(kāi)的鋁合金可包括6至8wt％的鋅。在其它示例性實(shí)施方案中，鋅含量為6.1至7.6wt％以及6.2至6.7wt％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鋅含量為約6.1至約6.5wt％。所公開(kāi)的鋁合金還可含有1至2wt％的鎂。在其它示例性實(shí)施方案中，鎂的含量為1.1至1.6wt％以及1.2至1.5wt％。在另一個(gè)實(shí)施方案中，鎂的含量為約1.1至約1.5wt％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，合金基本上不含有銅和/或錳。所謂的基本不含有銅意味著在一個(gè)實(shí)施方案中銅的含量低于0.5wt％，在另一個(gè)實(shí)施方案中低于0.3wt％。所謂基本不含有錳意味著在一個(gè)實(shí)施方案中，錳的含量低于0.2wt％，在另一個(gè)實(shí)施方案中低于0.1wt％。在某些實(shí)施方案中，合金具有總含量為約0.06wt％至約0.3wt％的一種或多種形成彌散體的元素。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，合金含有0.06至0.18wt％的鋯且基本不含有錳。然而，在其它實(shí)施方案中，合金含有高至0.8wt％的錳和高至0.5wt％的錳，并含有0.06至0.18wt％的鋯，或者在某些情況下基本不含有鋯。所謂基本不含有鋯是指一個(gè)實(shí)施方案中鋯的含量低于0.05wt％，另一個(gè)實(shí)施方案中低于0.03wt％。
合金中鎂和鋅的相對(duì)比例會(huì)影響其性能。在一個(gè)示例性實(shí)施方案中，合金中鋅與鎂的比值按重量計(jì)約為5:1。在一個(gè)實(shí)施方案中，Mg的含量介于(0.2×Zn-0.3)wt％與(0.2×Zn+0.3)wt％之間，在另一個(gè)實(shí)施方案中，Mg的含量介于(0.2×Zn-0.2)wt％與(0.2×Zn+0.2)wt％之間。在另一個(gè)實(shí)施方案中，Mg的含量介于(0.2×Zn-0.1)wt％與(0.2×Zn+0.1)wt％之間。在該式中，“Zn”是指以wt％表示的鋅的含量。
本發(fā)明尤其適用于超厚規(guī)格的產(chǎn)品，如通過(guò)軋制、鍛造或擠壓方法或這些方法的結(jié)合而制造的鑄造產(chǎn)品或鍛造產(chǎn)品。所謂超厚規(guī)格是指規(guī)格為至少4英寸，在一些實(shí)施方案中，至少為6英寸。
制造超厚規(guī)格的軋制產(chǎn)品的方法的一個(gè)示例性實(shí)施方案具有如下步驟作為其特征 -澆鑄一個(gè)本發(fā)明合金的錠坯，其厚度至少為12英寸； -使該錠坯均勻化，一個(gè)實(shí)施方案中使用820℉至980℉的溫度范圍，另一個(gè)實(shí)施方案中使用850℉至950℉的溫度范圍； -任選地在600℉至900℉的溫度范圍內(nèi)將產(chǎn)品熱軋至其最終厚度，優(yōu)選為4至22英寸； -任選地將所得的產(chǎn)品固溶熱處理，一個(gè)實(shí)施方案中使用820℉至980℉的溫度范圍，另一個(gè)實(shí)施方案中使用850℉至950℉的溫度范圍； -通過(guò)鼓風(fēng)或在水霧中或者通過(guò)體積非常小的噴水將產(chǎn)品淬火或冷卻，以避免劇烈淬火并避免引起高的內(nèi)部殘余應(yīng)力； -將產(chǎn)品人工時(shí)效硬化，優(yōu)選在240℉至320℉的溫度范圍內(nèi)。
為比較所公開(kāi)的合金(實(shí)施例1合金#6，以及實(shí)施例2樣品10和11)與常規(guī)鋁合金，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在下文描述的實(shí)驗(yàn)中，將常規(guī)合金7108(實(shí)施例1合金#1)，八種合金變型(實(shí)施例1合金#2至#5以及#7至#9)，合金AA6061(實(shí)施例2樣品12至14)以及合金AA7075(實(shí)施例2樣品15和16)與所公開(kāi)的合金進(jìn)行比較。
實(shí)施例 實(shí)施例1 九種鋁合金被澆鑄成直徑為7”的圓形坯料，其化學(xué)組成如表1中所列。
坯料在850℉至890℉的溫度范圍內(nèi)被均勻化24小時(shí)。然后坯料在600℉至850℉的溫度范圍內(nèi)被熱軋以形成一個(gè)1”厚的板。采用1”最終厚度通過(guò)使用多種緩慢冷卻方法評(píng)價(jià)合金的淬火敏感性，以模擬超厚規(guī)格的鍛造產(chǎn)品的淬火步驟。將板分成兩塊或三塊(塊A、塊B和塊C)用于比較固溶熱處理后不同的淬火速率。塊A在885℉下被固溶熱處理1.5小時(shí)并進(jìn)行空氣冷卻(靜止空氣)，緩慢淬火速率為0.28至0.30℉/秒。塊B在885℉下被固溶熱處理1.5小時(shí)并用風(fēng)扇吹動(dòng)的風(fēng)進(jìn)行淬火，淬火速率為0.70-0.75℉/秒。塊C在885℉下被固溶熱處理2小時(shí)并用冷水淬火，然后冷加工拉伸2％。冷水淬火過(guò)程的冷卻速率太快，以至于無(wú)法實(shí)時(shí)測(cè)量。所有的塊在280℉下通過(guò)人工時(shí)效化處理16小時(shí)。拉伸試驗(yàn)的結(jié)果如表2所示。
表1所測(cè)試的鋁合金的化學(xué)組成 (wt％)，其余是鋁 表2合金#1至9的由不同淬火方法獲得的樣品板的T6狀態(tài)的縱向(LT)拉伸性能
表3三種不同方法的拉伸屈服應(yīng)力(ksi)以及“靜止空氣”淬火較之冷水淬火TYS的降低 表4通過(guò)三種不同方法淬火的樣品的極限拉伸強(qiáng)度(ksi) 如圖1至5以及表2至4所示，當(dāng)材料通過(guò)靜止空氣淬火(該研究中所評(píng)估的最慢的冷卻方法)進(jìn)行加工時(shí)，一個(gè)本文所公開(kāi)的合金的示例性實(shí)施方案——合金#6的極限拉伸強(qiáng)度(UTS)和拉伸屈服應(yīng)力(TYS)比合金#1-5和7-9的UTS和TYS要高。此外，在所檢測(cè)的4種高強(qiáng)度合金中，合金#6顯示出了最理想的高強(qiáng)度和低淬火敏感性的結(jié)合。
為證實(shí)示例性合金#6具有用于超厚規(guī)格的鍛造產(chǎn)品的理想特性，澆鑄兩個(gè)工業(yè)規(guī)模的全尺寸的錠坯以評(píng)估6英寸和12英寸規(guī)格板的性能。
實(shí)施例2 澆鑄一個(gè)目標(biāo)化學(xué)組成為如上定義合金#6的全工業(yè)尺寸的錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品10)中。厚18英寸、寬60英寸、長(zhǎng)165英寸的錠坯在900℉至940℉的溫度范圍內(nèi)均勻化24小時(shí)。將該錠坯預(yù)加熱至900至920℉，并在740℉至840℉的溫度范圍內(nèi)熱軋成6英寸規(guī)格板。
將6英寸厚的板在940℉下固溶熱處理20小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)標(biāo)稱量2％的冷拉伸來(lái)消除板的應(yīng)力。通過(guò)在280℉下人工時(shí)效化16小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。腐蝕表現(xiàn)是令人滿意的。
澆鑄另一個(gè)全工業(yè)尺寸的具有上述合金#6目標(biāo)化學(xué)組成的錠坯，以用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品11)中。將橫截面的尺寸為18英寸厚×60英寸寬的全工業(yè)尺寸的錠坯在900℉至940℉的溫度范圍內(nèi)均勻化24小時(shí)。將該錠坯預(yù)加熱至900至920℉，并在740℉至840℉的溫度范圍內(nèi)熱軋成12英寸規(guī)格板。
將12英寸厚的板在940℉下固溶熱處理20小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)在280℉下人工時(shí)效化16小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。腐蝕表現(xiàn)是令人滿意的。
為評(píng)估本發(fā)明的合金在用于超厚規(guī)模的鍛造產(chǎn)品時(shí)出眾的材料性能，另外使用市場(chǎng)可獲得的超厚規(guī)格的產(chǎn)品，即合金6061和7075進(jìn)行工廠規(guī)模試驗(yàn)。
澆鑄一個(gè)橫截面為25英寸厚×80英寸寬的全工業(yè)尺寸的6061合金錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。錠坯的實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品12)中。將該錠坯預(yù)加熱至900至940℉溫度范圍，并熱軋成一個(gè)6英寸規(guī)格的板。
將該6英寸厚的板在1000℉下固溶熱處理8小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)標(biāo)稱量2％的冷拉伸來(lái)消除板的應(yīng)力。通過(guò)在350℉下人工時(shí)效化8小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。
澆鑄一個(gè)橫截面為25英寸厚×80英寸寬的全工業(yè)尺寸的6061合金錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。錠坯的實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品13)中。將該錠坯預(yù)加熱至900至940℉溫度范圍，并熱軋成一個(gè)12英寸規(guī)格的板。
將該12英寸厚的板在1000℉下固溶熱處理8小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)在350℉下人工時(shí)效化8小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。
澆鑄一個(gè)橫截面為25英寸厚×80英寸寬的全工業(yè)尺寸的6061合金錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。錠坯的實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品14)中。將該錠坯預(yù)加熱至900至940℉溫度范圍，并熱軋成一個(gè)16英寸規(guī)格的板。
將該16英寸厚的板在1000℉下固溶熱處理8小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)在350℉下人工時(shí)效化8小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。
澆鑄一個(gè)橫截面為20英寸厚×65英寸寬的全工業(yè)尺寸的7075合金錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。錠坯的實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品15)中。將該錠坯預(yù)加熱至920℉，并在740℉至820℉的溫度范圍內(nèi)熱軋成一個(gè)6英寸規(guī)格的板。
將該6英寸厚的板在900℉下固溶熱處理6小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)標(biāo)稱量為2％的冷拉伸來(lái)消除該板的應(yīng)力。通過(guò)在250℉下人工時(shí)效化24小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。
澆鑄一個(gè)橫截面為20英寸厚×65英寸寬的全工業(yè)尺寸的7075合金錠坯，用于工廠規(guī)模生產(chǎn)試驗(yàn)。錠坯的實(shí)際的化學(xué)組成列于表5(樣品16)中。將該錠坯預(yù)加熱至920℉，并在740℉至820℉的溫度范圍內(nèi)熱軋成一個(gè)10英寸規(guī)格的板。
將該10英寸厚的板在900℉下固溶熱處理6小時(shí)并用冷水淬火。通過(guò)在250℉下人工時(shí)效化24小時(shí)而對(duì)板進(jìn)行時(shí)效硬化。最終的機(jī)械性能如表6所示。
由工廠規(guī)模生產(chǎn)實(shí)例獲得的拉伸試驗(yàn)的結(jié)果列于表6，并對(duì)極限拉伸強(qiáng)度和拉伸屈服應(yīng)力分別作圖于圖7和8中。隨本發(fā)明合金的規(guī)格增加，未觀察到機(jī)械強(qiáng)度的降低，而在常規(guī)合金，如6061和7075合金中觀察到這種降低。
表5化學(xué)組成(wt％) 表6T/4位置處LT方向的拉伸性能 圖7和8顯示，隨著本發(fā)明合金規(guī)格的增加未觀察到機(jī)械強(qiáng)度的下降，而這種下降是6061和7075合金所共有的特征。
雖然已公開(kāi)了本發(fā)明的具體的實(shí)施方案和應(yīng)用，但本發(fā)明并不限于該研究中描述的精確組成和方法?；诒景l(fā)明的教導(dǎo)和范圍，可實(shí)施多種變型和改變，以達(dá)到本發(fā)明的令人驚奇和出人意料的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員會(huì)理解單個(gè)實(shí)施方案的各特征、和各組成部分的可能的組合以及變化。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員還會(huì)進(jìn)一步理解，任何實(shí)施方案都可以與本發(fā)明的其它實(shí)施方案組合使用。應(yīng)理解，本發(fā)明可在不偏離其主旨或核心特征的前提下以其它具體的方式實(shí)施。因此，雖然已說(shuō)明和描述了具體的實(shí)施方案，在不顯著偏離本發(fā)明主旨的情況下可考慮多種修改，并且本發(fā)明的保護(hù)范圍只由所附權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種適合用作鍛造產(chǎn)品的鋁合金，基本由以下組成
6wt％至約8wt％的Zn；
1wt％至約2wt％的Mg，其中Mg的含量為(0.2×Zn-0.3)wt％至(0.2×Zn+0.3)wt％；
至少一種形成金屬間彌散體的元素；以及
其余為鋁和無(wú)法避免的雜質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的合金，其中Zn的含量為6.1wt％至7.6wt％。
3.權(quán)利要求1或2的合金，其中Mg的含量為1.1wt％至1.6wt％。
4.權(quán)利要求1-3之一的合金，其中Mg的含量為1.2wt％至1.5wt％。
5.權(quán)利要求1-4之一的合金，其中Mg的含量為(0.2×Zn-0.2)wt％至(0.2×Zn+0.2)wt％。
6.權(quán)利要求1-5之一的合金，其中所述的至少一種形成金屬間彌散體的元素選自Zr、Mn、Cr、Ti和Sc。
7.權(quán)利要求6的合金，還基本由約0.02wt％的Ti組成。
8.權(quán)利要求7的合金，還基本由約0.06wt％至約0.18wt％的Zr組成。
9.權(quán)利要求8的合金，基本上不含有錳。
10.權(quán)利要求9的合金，其中Zn的含量為約6.1wt％至約6.5wt％。
11.權(quán)利要求10的合金，其中Mg的含量為約1.2wt％至約1.5wt％。
12.一種超厚規(guī)格的軋制產(chǎn)品，包括權(quán)利要求1-11之一的合金。
13.一種超厚的軋制產(chǎn)品，包括
一種合金，含有至少約6.5wt％的鋅和鋅鎂的重量比約為5∶1的鎂，
其中所述軋制產(chǎn)品在四分之一厚度處具有至少約61ksi的極限拉伸強(qiáng)度和約為54.5ksi的拉伸屈服應(yīng)力。
14.權(quán)利要求13的產(chǎn)品，其中所述合金含有總含量為至少約0.06wt％的至少一種形成金屬間彌散體的元素，所述元素選自Zr、Mn、Cr、Ti和Sc。
15.權(quán)利要求14的產(chǎn)品，其中所述合金含有(a)約0.1wt％的Zr和(b)約0.02wt％的Ti的至少其中一種。
16.一種獲得超厚軋制產(chǎn)品的方法，包括
-澆鑄一種厚度至少為12英寸的合金的錠坯，所述合金包括
6wt％至約8wt％的Zn，
1wt％至約2wt％的Mg，其中Mg的含量為0.2×Zn-0.3至
0.2×Zn+0.3；
至少一種形成金屬間彌散體的元素，以及
其余為鋁和無(wú)法避免的雜質(zhì)；
-在820℉至980℉的溫度范圍內(nèi)使錠坯均勻化；
-以避免劇烈淬火并避免導(dǎo)致高的內(nèi)部殘余應(yīng)力的方式使錠坯冷卻；以及
-在240℉至320℉的溫度范圍內(nèi)將所述錠坯人工時(shí)效硬化。
17.權(quán)利要求16的方法，其中所述錠坯在850℉至950℉的溫度范圍內(nèi)均勻化。
18.權(quán)利要求16或17的方法，還包括在600℉至900℉的溫度范圍內(nèi)熱軋錠坯至最終厚度為4至22英寸。
19.權(quán)利要求16至18之一的方法，還包括在820℉至980℉的溫度范圍內(nèi)將錠坯固溶熱處理。
20.權(quán)利要求19的方法，其中所述錠坯在850℉至950℉的溫度范圍內(nèi)固溶熱處理。
21.權(quán)利要求16-20之一的方法，其中所述產(chǎn)品通過(guò)選自鼓風(fēng)氣、水霧和體積非常小的噴水的方法來(lái)冷卻。
22.一種由合金制成的軋制產(chǎn)品，包括
6wt％至約8wt％的Zn；
1wt％至約2wt％的Mg，其中Mg的含量為(0.2×Zn-0.3)wt％至(0.2×Zn+0.3)wt％；
至少一種選自Zn、Mn、Cr、Ti和Sc的形成金屬間彌散體的元素，其總含量為至少約0.06wt％；以及
其余為鋁和無(wú)法避免的雜質(zhì)。
23.權(quán)利要求22的軋制產(chǎn)品，其中Mg的含量為(0.2×Zn-0.2)wt％至(0.2×Zn+0.2)wt％。
24.權(quán)利要求22或23的軋制產(chǎn)品，其中所述的至少一種形成金屬間彌散體的元素包括約0.02wt％的Ti和約0.06wt％至約0.18wt％的Zr。
25.權(quán)利要求22-24之一的軋制產(chǎn)品，其中所述軋制產(chǎn)品是超厚的軋制產(chǎn)品，并且所述軋制產(chǎn)品在四分之一厚度處具有至少約61ksi的極限拉伸強(qiáng)度和至少約為54.5ksi的拉伸屈服應(yīng)力。
26.權(quán)利要求22-25之一的軋制產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品的拉伸屈服應(yīng)力在使用冷水淬火冷卻的情況下比在使用靜止空氣冷卻的情況下的產(chǎn)品的拉伸屈服應(yīng)力高出不超過(guò)約5.9ksi。
27.權(quán)利要求22-26之一的軋制產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品的極限拉伸強(qiáng)度在使用冷水淬火冷卻的情況下比在使用靜止空氣冷卻的情況下的產(chǎn)品的極限拉伸強(qiáng)度高出不超過(guò)約3.4ksi。
28.一種獲得鋁產(chǎn)品的方法，包括
-提供一種鋁合金，包括
6wt％至約8wt％的Zn，
1wt％至約2wt％的Mg，其中Mg的含量為0.2×Zn-0.3至
0.2×Zn+0.3；
至少一種選自Zr、Mn、Cr、Ti和Sc的形成金屬間彌散體
的元素，其總含量為至少約0.06wt％，以及
其余為鋁和無(wú)法避免的雜質(zhì)；
-由所述合金制成產(chǎn)品；
-在820℉至980℉的溫度范圍內(nèi)使產(chǎn)品均勻化；
-以避免劇烈淬火并避免導(dǎo)致高的內(nèi)部殘余應(yīng)力的方式使產(chǎn)品冷卻；以及
-在240℉至320℉的溫度范圍內(nèi)將所述產(chǎn)品人工時(shí)效硬化。
29.權(quán)利要求28的方法，其中所述產(chǎn)品是超厚的軋制產(chǎn)品，該方法還包括在600℉至900℉的溫度范圍內(nèi)熱軋產(chǎn)品至最終厚度為4至22英寸。
30.權(quán)利要求28至29的方法，還包括在820℉至980℉的溫度范圍內(nèi)將產(chǎn)品固溶熱處理。
31.權(quán)利要求28-30之一的方法，其中所述產(chǎn)品通過(guò)選自鼓風(fēng)氣、水霧和體積非常小的噴水的方法來(lái)冷卻。
32.權(quán)利要求28-31之一的方法，其中所述產(chǎn)品由鼓風(fēng)氣冷卻，并且其在四分之一厚度處具有至少約61ksi的極限拉伸強(qiáng)度和至少約為54.5ksi的拉伸屈服應(yīng)力。
全文摘要
一種適用于超厚規(guī)格鍛造產(chǎn)品的高強(qiáng)度鋁合金。所述合金可具有6至8wt％的鋅、1至1.9wt％的鎂、以及形成彌散體的元素，如Zr、Mn、Cr、Ti和/或Sc，其余為鋁和夾雜的元素和/或雜質(zhì)，其中Mg的含量為(0.2×Zn-0.3)wt％至(0.2×Zn+0.3)wt％。所述合金適用于多種用途，包括用于注模塑料的模具。
文檔編號(hào)C22C21/10GK101479397SQ200780024499
公開(kāi)日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2007年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月30日
發(fā)明者A·喬, K·P·史密斯, V·丹杰菲爾德 申請(qǐng)人:愛(ài)爾康軋制品-雷文斯伍德有限公司