本發(fā)明涉及通過(guò)將開(kāi)卷的鋁合金片材以其長(zhǎng)度方向連續(xù)移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐而用于對(duì)aa-7000系列鋁合金片材進(jìn)行連續(xù)固溶熱處理的方法，所述連續(xù)熱處理爐被設(shè)置用于將該移動(dòng)的鋁片材加熱至處于370℃-560℃的范圍內(nèi)的固溶熱處理溫度或固溶溫度。

背景技術(shù)：

在下文中將會(huì)明了的是，除非另有說(shuō)明，鋁合金牌號(hào)和狀態(tài)代號(hào)(temperdesignations)是指在2014年由美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)(aluminiumassociation)出版并經(jīng)常更新的aluminiumstandardsanddataandthetealsheetsregistrationrecordseries中的aluminiumassociationdesignations，其對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是公知的。對(duì)于合金組成或優(yōu)選的合金組成的任何描述，除非另有說(shuō)明，所有提及百分比的地方均為重量百分比。

7000系列鋁合金是指除鋁以外還含有鋅作為主要合金成分的鋁合金。為了本申請(qǐng)的目的，7000系列鋁合金是含有至少2.0％的zn、以及至多10％的zn的鋁合金，其中，鋅是除鋁以外的主要合金元素。

在機(jī)動(dòng)車輛生產(chǎn)中，尤其是已將鋁合金aa5000系列和aa6000系列合金(如5051、5182、5454、5754、6009、6016、6022和6111)以及其它多種合金用于生產(chǎn)汽車結(jié)構(gòu)部件和白車身(“biw”)部件。

存在對(duì)可成型的并且在經(jīng)受烤漆循環(huán)之后具有特別增加的強(qiáng)度的鋁合金的需求。另外，這些部件需要的性能通常包括：用于成型操作(通常通過(guò)沖壓、深拉或軋制成型進(jìn)行)的高可成型性；烤漆后的高機(jī)械強(qiáng)度(從而使得能夠減薄，以使部件的重量最小化)；在機(jī)動(dòng)車輛制造中使用的各種裝配方法(如點(diǎn)焊、激光焊接、激光釬焊、鉗鉚或鉚接)中的良好行為；以及用于大規(guī)模生產(chǎn)的可接受的成本。

得益于該鋁合金的相對(duì)輕的重量與其高強(qiáng)度的結(jié)合，7000系列鋁合金產(chǎn)品在汽車應(yīng)用或其它應(yīng)用(例如鐵路車輛和船只)中的使用受到越來(lái)越多的關(guān)注。例如，國(guó)際專利申請(qǐng)wo-2010/049445-a1(aleris)公開(kāi)了一種由鋁合金片材產(chǎn)品制成的結(jié)構(gòu)汽車組件，所述鋁合金片材產(chǎn)品的尺寸在0.5mm至4mm的范圍內(nèi)，并且具有由以wt％計(jì)的如下組成的組合物：zn5.0％-7.0％，mg1.5％-2.3％，cu最多0.20％，zr0.05％-0.25％，任選地mn和/或cr，ti最多0.15％，fe最多0.4％，si最多0.3％，以及余量通過(guò)雜質(zhì)和鋁制成。片材產(chǎn)品經(jīng)過(guò)固溶熱處理(“sht”)并冷卻、人工老化然后在老化后于成形操作中成型以得到預(yù)定形狀的結(jié)構(gòu)汽車構(gòu)件，隨后與一種或多種其它金屬部件組裝以成型為形成機(jī)動(dòng)車輛的構(gòu)件的組件，并經(jīng)受烤漆循環(huán)。

用于生產(chǎn)經(jīng)軋制形式的7000系列鋁合金產(chǎn)品的常規(guī)方法包括：在其中鑄造7000系列鋁合金體，然后將其均質(zhì)化并隨后熱軋至中間尺寸的加工步驟。接下來(lái)，將7000系列鋁合金體進(jìn)行冷軋，然后進(jìn)行固溶熱處理和淬火(例如通過(guò)水進(jìn)行(如水淬火或水噴霧淬火))?！肮倘軣崽幚砗痛慊稹钡?，在本文中通常稱為“固溶化”(solutionizing)，意味著將鋁合金體加熱到合適的溫度(通常高于溶線溫度)，在該溫度下保留足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以使可溶性元素進(jìn)入固溶體中，并以足夠?qū)⒃乇Ａ粼诠倘荏w中進(jìn)行快速冷卻。合適的溫度是合金依賴性的，并且通常處于約430℃至560℃的范圍內(nèi)。在高溫下形成的固溶體可以通過(guò)以足夠限制溶質(zhì)原子作為粗糙的不相干顆粒的析出的迅速冷卻而保持在過(guò)飽和狀態(tài)。固溶化之后，可任選地將7000系列鋁合金體進(jìn)行少量(例如約1％-5％)拉伸以為了平整，熱處理(例如通過(guò)自然老化或人工老化)，以及任選地進(jìn)行最終處理實(shí)踐(例如汽車應(yīng)用時(shí)的烤漆循環(huán)、成型操作)。

固溶熱處理可以作為分批工藝或者連續(xù)工藝施行。為了以有經(jīng)濟(jì)吸引力的方式在工業(yè)規(guī)模上生產(chǎn)7000系列鋁合金片材材料，當(dāng)片材材料移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐時(shí)，需要能夠維持足夠高的線速度。然而，在所需的固溶熱處理溫度下，過(guò)高的線速度可能影響帶材材料的均熱時(shí)間，并由此影響鋁帶材的機(jī)械性能等。而過(guò)低的線速度可能導(dǎo)致特征變劣，如htod(高溫氧化變劣)。

因此，需要生產(chǎn)7000系列合金片材產(chǎn)品的改進(jìn)方法，使該片材產(chǎn)品顯示出細(xì)小的等軸晶粒(equiaxedgrains)并且基本上不含第二相粒子。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供用于對(duì)7000系列鋁合金片材進(jìn)行連續(xù)熱處理的方法，所述7000系列鋁合金片材具有細(xì)小的等軸晶粒和優(yōu)良的機(jī)械性能。

本發(fā)明通過(guò)提供如下的方法而達(dá)到或超過(guò)這一目的和其它目的以及進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，所述方法用于將開(kāi)卷的可熱處理的7000系列鋁合金片材以其長(zhǎng)度方向連續(xù)移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐，所述連續(xù)熱處理爐被設(shè)置用于將該移動(dòng)的鋁片材加熱至處于370℃-560℃的溫度范圍內(nèi)的設(shè)定的固溶熱處理溫度(tset)，所述連續(xù)熱處理爐具有入口工段和出口工段，該移動(dòng)的鋁片材實(shí)質(zhì)上水平地移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐，將該連續(xù)熱處理爐通過(guò)對(duì)流加熱器進(jìn)行加熱，并且其中，該移動(dòng)的鋁片材在離開(kāi)出口工段時(shí)被從tset快速冷卻至低于約100℃，并且其中，在所述連續(xù)熱處理爐的入口工段之前或鄰近所述連續(xù)熱處理爐的入口工段處，使用作為片材厚度的函數(shù)的平均加熱速度將該移動(dòng)的鋁片材預(yù)加熱至比tset低5℃-100℃的溫度，平均加熱速度至少為y＝-31.ln(x)+50，其中，y是以℃/sec計(jì)的加熱速度，并且x是以mm計(jì)的片材厚度。

由于在連續(xù)熱處理爐中的可能的更快的線速度，根據(jù)本發(fā)明的方法提供了更經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)途徑。另一優(yōu)勢(shì)是所得到的片材產(chǎn)品具有更有利的微結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了成型性、彎曲性和延展性等；對(duì)于某些合金，還已發(fā)現(xiàn)改善的碰撞性能。所得到的片材產(chǎn)品也具有改善的抗scc抗性。高的加熱速度避免了有時(shí)緩慢加熱到固溶熱處理溫度產(chǎn)生的影響，即緩慢加熱可能使顆粒變粗糙，因此需要增加的均熱時(shí)間來(lái)再次溶解這些顆粒以達(dá)到片材產(chǎn)品中期望的性能集合。

在一個(gè)實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的固溶熱處理步驟和快速冷卻之后的7000系列鋁合金片材產(chǎn)品具有細(xì)小的等軸重結(jié)晶微結(jié)構(gòu)。重結(jié)晶微結(jié)構(gòu)是指在這一條件下70％以上、并優(yōu)選約85％以上的晶粒重結(jié)晶。在一個(gè)實(shí)施方式中，細(xì)小的等軸晶粒的平均晶粒尺寸為35微米或更小。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，細(xì)小的等軸晶粒的平均晶粒尺寸為30微米以下、并且更優(yōu)選為25微米以下。晶粒尺寸通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的截線法確定，并且針對(duì)獲取自在處于l-st方向的芯(t/2位置)處的片材產(chǎn)品的樣品來(lái)確定。雖然優(yōu)選小的晶粒尺寸，但實(shí)際上這意味著平均晶粒尺寸大于2微米、通常大于5微米。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，將移動(dòng)的鋁片材從環(huán)境溫度非?？焖俚仡A(yù)加熱至最多比tset低75℃的溫度、更優(yōu)選最多比tset低60℃的溫度。在一個(gè)實(shí)施方式中，將移動(dòng)的鋁片材從環(huán)境溫度非?？焖俚仡A(yù)加熱至最多比tset低約10℃的溫度、更優(yōu)選最多比tset低約5℃的溫度。

雖然可以應(yīng)用各種對(duì)流加熱器，例如電阻加熱，優(yōu)選使用具有多個(gè)空氣循環(huán)設(shè)備的氣體燃燒裝置通過(guò)對(duì)流加熱而對(duì)連續(xù)熱處理爐進(jìn)行加熱，并且最新型的爐具有溫度控制器，以對(duì)設(shè)定的固溶熱處理溫度進(jìn)行控制，控制精度為+/-3℃或更好。

在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)感應(yīng)加熱、并且更多地通過(guò)橫向磁通感應(yīng)加熱裝置對(duì)鋁合金片材感應(yīng)地進(jìn)行預(yù)加熱。這使得能夠在將移動(dòng)的鋁片材在連續(xù)的熱處理爐中通過(guò)對(duì)流加熱進(jìn)一步加熱至tsoak之前進(jìn)行非?？焖俚念A(yù)加熱。

在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)加熱的平均加熱速度作為片材厚度的函數(shù)至少為y＝-50.ln(x)+80，其中，y是以℃/sec計(jì)的平均加熱速度，并且x是以mm計(jì)的片材厚度。優(yōu)選的平均加熱速度作為片材厚度的函數(shù)至少為y＝-62.ln(x)+100。更優(yōu)選的平均加熱速度作為片材厚度的函數(shù)至少為y＝-93.ln(x)+150。更高的加熱速度對(duì)于所得到的鋁片材的各種性能而言是有益的，并且對(duì)片材性能和可允許增加的線速度之間的平衡而言是有利的。

在一個(gè)實(shí)施方式中，處于最終規(guī)格的鋁合金片材具有0.3mm-4.5mm、更優(yōu)選0.7mm-4.5mm的厚度。片材寬度通常為約700mm-2700mm。

在一個(gè)實(shí)施方式中，移動(dòng)的鋁片材實(shí)質(zhì)上水平地移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐的距離為至少約20米、優(yōu)選至少40米、更優(yōu)選至少約55米。實(shí)際最大距離為約125米，但本發(fā)明不限于該最大距離。

在一個(gè)實(shí)施方式中，移動(dòng)的鋁片材在tset下的均熱時(shí)間為至少1秒、優(yōu)選至少5秒。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，移動(dòng)的鋁片材在tset下的均熱時(shí)間為至少20秒、更優(yōu)選至少25秒。均熱時(shí)間(tsoak)定義為在設(shè)定的固溶熱處理溫度或設(shè)定的均熱溫度(tsoak)±5℃下花費(fèi)的時(shí)間；例如，當(dāng)tsoak為510℃時(shí)，均熱時(shí)間關(guān)注的是移動(dòng)的鋁片材在510±5℃的溫度下的時(shí)間。

在該方法的進(jìn)一步的實(shí)施方式中，通過(guò)拉矯(tensionlevelling)將經(jīng)淬火且移動(dòng)的鋁片材拉伸多至約2％、通常拉伸約0.1％-0.5％。

在sht和淬火之后，鋁片材產(chǎn)品可被成型為如本領(lǐng)域已知的具有預(yù)定形狀的構(gòu)件，例如，機(jī)動(dòng)車輛的成形的biw部件。在成形操作之前，片材可用潤(rùn)滑劑、油或干膜潤(rùn)滑劑涂覆，適用于待生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)部件的成型操作、組裝和表面處理。還可以對(duì)鋁片材進(jìn)行處理來(lái)施加表面鈍化層來(lái)以增強(qiáng)粘結(jié)性能。

根據(jù)本發(fā)明的方法可以被應(yīng)用于具有處于約2.0％至10％的范圍內(nèi)的zn(作為除鋁之外的主要合金元素)的7000系列合金的帶來(lái)的范圍(broughtrange)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有至少3.0％的zn。在另一實(shí)施方案中，7000鋁合金含有至少4.0％的zn。在又一實(shí)施方式中，7000鋁合金體含有至少5.0％的zn。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于9.0％的zn。

7000鋁合金可以含有次要元素。次要元素選自于由鎂、銅及其組合所組成的組。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有鎂。在另一實(shí)施方式中，7000鋁合金含有銅。在另一實(shí)施方式中，7000鋁合金含有鎂和銅。

當(dāng)使用鎂時(shí)，7000鋁合金通常含有至少0.5％的mg。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有至少1.0％的mg。7000鋁合金通常含有不大于5.0％的mg。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于4.0％的mg。在另一實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于3.0％的mg。在其它實(shí)施方式中，鎂可作為雜質(zhì)存在，并且在這些實(shí)施方式中以0.25％以下的水平存在。

當(dāng)使用銅時(shí)，7000鋁合金通常含有至少0.25％的cu。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有0.5％的cu。在又一實(shí)施方式中，7000鋁合金含有至少1.0％的cu。7xxx鋁合金通常含有不大于5.0％的cu。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于4.0％的cu或不大于3.5％的cu。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于3.0％的cu。對(duì)于具有有目的地添加的cu的7000系列合金，固溶熱處理溫度應(yīng)至少為400℃。優(yōu)選的最低溫度為450℃、更優(yōu)選為460℃、最優(yōu)選為470℃。固溶熱處理溫度不應(yīng)超過(guò)560℃。優(yōu)選的最大溫度為530℃、并優(yōu)選為至多520℃。

在其它實(shí)施方式中，銅可以作為雜質(zhì)存在，并且在這些實(shí)施方式中以低于0.25％的水平存在。在一個(gè)實(shí)施方式中，7000鋁合金含有不大于0.10％的cu。對(duì)于具有無(wú)目的地添加的cu的7000-系列合金，固溶熱處理溫度應(yīng)至少為370℃。優(yōu)選的最低溫度為400℃、更優(yōu)選為430℃、最優(yōu)選為470℃。固溶熱處理溫度不應(yīng)超過(guò)560℃。優(yōu)選的最高溫度為545℃、優(yōu)選至多530℃。

7000-系列鋁合金能夠以wt％計(jì)進(jìn)一步含有：

fe<0.5％，優(yōu)選<0.35％，更優(yōu)選<0.3％；

si<0.5％，優(yōu)選<0.4％，更優(yōu)選<0.3％；以及

選自于由以下所組成的組中的一種或多種元素：

zr至多0.5％，優(yōu)選0.03％-0.40％；

ti至多0.3％；

cr至多0.4％；

sc至多0.5％；

hf至多0.3％；

mn至多0.4％，優(yōu)選<0.3％；

v至多0.4％；

ge至多0.4％；

ag至多0.5％；

并且所述合金任選地含有至多：

約0.05％ca；

約0.05％sr；

約0.004％be；

余量由鋁和雜質(zhì)制成。通常，這些雜質(zhì)各自<0.05％，總共<0.15％。

合金的fe含量應(yīng)小于0.5％、并優(yōu)選小于0.35％、還更優(yōu)選小于0.25％。當(dāng)合金產(chǎn)品用于航空航天應(yīng)用時(shí)，優(yōu)選該范圍的下限端，例如，小于約0.08％、更優(yōu)選小于約0.05％，以便尤其將韌性保持在足夠高的水平。當(dāng)合金產(chǎn)品用于汽車應(yīng)用時(shí)，可以容忍較高的fe含量。合金的si含量應(yīng)小于0.5％、優(yōu)選小于0.4％、還更優(yōu)選小于0.3％。當(dāng)合金產(chǎn)品用于航空航天應(yīng)用時(shí)，優(yōu)選該范圍的下限端，例如，小于約0.10％、更優(yōu)選小于約0.05％，以便尤其將韌性保持在足夠高的水平。當(dāng)合金產(chǎn)品用于汽車應(yīng)用時(shí)，可以容忍較高的si含量。

可以加入范圍為至多約0.5％的銀，以在老化時(shí)進(jìn)一步提高強(qiáng)度。ag添加的優(yōu)選下限為約0.03％、更優(yōu)選為約0.08％。優(yōu)選上限為約0.4％。

可以添加各種彌散體形成元素(dispersoidformingelements)zr、sc、hf、v、cr和mn以控制晶粒結(jié)構(gòu)和淬火敏感性。彌散體形成物(dispersoidformers)的最佳水平取決于加工工藝，但是當(dāng)在優(yōu)選的窗口內(nèi)選擇主要元素(zn、cu和mg)之一的單一化學(xué)物質(zhì)，并且該化學(xué)物質(zhì)將用于所有的相關(guān)產(chǎn)品形式，則zr水平應(yīng)小于約0.5％。

zr水平的優(yōu)選最大值為0.40％。zr水平的合適范圍為約0.03％至0.40％。zr添加的更優(yōu)選的上限為約0.18％。然而，對(duì)于片材產(chǎn)品的一些高成型性應(yīng)用(例如噴氣飛機(jī)的頭錐，機(jī)艙)，zr含量可以為0.40％。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明加工時(shí)，zr在合金產(chǎn)品中是優(yōu)選的合金元素。雖然zr可以與mn組合添加，但是對(duì)于使用本發(fā)明的方法來(lái)制造較厚規(guī)格的產(chǎn)品而言，優(yōu)選當(dāng)添加zr時(shí)，避免mn的任何添加，優(yōu)選將mn的水平保持低于0.04％。在較厚規(guī)格的產(chǎn)品中，mn相變粗糙比zr相更迅速，從而不利地影響合金產(chǎn)品的淬火敏感性。

sc的添加優(yōu)選不多于約0.5％、或更優(yōu)選不多于0.3％、進(jìn)一步優(yōu)選不多于0.18％。當(dāng)與sc組合時(shí)，sc+zr的總量應(yīng)小于0.3％、優(yōu)選小于0.2％，尤其是當(dāng)zr與sc的比值在0.7％和1.4％之間時(shí)。

可以單獨(dú)或與其它彌散體形成物一起添加的另一彌散體形成物是cr。cr水平應(yīng)優(yōu)選小于約0.4％、更優(yōu)選最大為約0.3％、甚至更優(yōu)選為約0.2％。cr的優(yōu)選下限為約0.04％。雖然單獨(dú)的cr可能不如單獨(dú)的zr一樣有效，但至少在用于合金鍛制產(chǎn)品的加工板(toolingplate)中可以獲得類似的硬度結(jié)果。當(dāng)與zr組合時(shí)，zr+cr的總量不應(yīng)高于約0.23％。

sc+zr+cr的優(yōu)選總量不應(yīng)高于約0.4％、更優(yōu)選不大于0.27％。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁合金鍛制產(chǎn)品的另一實(shí)施方式中，合金產(chǎn)品不含cr，實(shí)際上這意味著cr含量處于常規(guī)雜質(zhì)水平<0.05％、優(yōu)選<0.02％，更優(yōu)選該合金實(shí)質(zhì)上不含或基本上不含cr?！盎旧喜缓焙汀皩?shí)質(zhì)上不含”意思是沒(méi)有對(duì)組合物進(jìn)行有目的地添加該合金元素，但是由于雜質(zhì)和/或來(lái)自與制造設(shè)備的接觸的浸出，微量的這種元素可能進(jìn)入最終的合金產(chǎn)品中。

mn可以作為單一彌散體形成物加入、或者與其它彌散體形成物之一組合。mn添加的最大值為約0.4％。mn添加的合適范圍在約0.05％至0.4％的范圍內(nèi)、優(yōu)選在約0.05％至0.3％的范圍內(nèi)。mn添加的優(yōu)選下限為約0.12％。當(dāng)與zr組合時(shí)，mn+zr的總量應(yīng)小于約0.4％、優(yōu)選小于約0.32％。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁合金鍛制產(chǎn)品的另一實(shí)施方式中，該合金不含mn，實(shí)際上這意味著mn含量<0.03％、優(yōu)選<0.02％，更優(yōu)選合金實(shí)質(zhì)上不含或基本上不含mn?！盎旧喜缓焙汀皩?shí)質(zhì)上不含”意思是沒(méi)有對(duì)組合物進(jìn)行有目的地添加該合金元素，但是由于雜質(zhì)和/或來(lái)自與制造設(shè)備的接觸的浸出，微量的這種元素可能進(jìn)入最終的合金產(chǎn)品中。

在根據(jù)本發(fā)明的鋁合金鍛造產(chǎn)品的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，合金不具有有意添加的v，從而如果其存在，則其僅以小于0.05％、優(yōu)選小于0.02％的常規(guī)雜質(zhì)水平存在。

減少合金片材產(chǎn)品的淬火敏感性的另一元素是加入至多0.4％的ge。優(yōu)選的添加量處于0.03％-0.4％的范圍內(nèi)。

可以在鑄造合金原料(例如，錠或坯)期間將ti添加到合金產(chǎn)品等中以用作晶粒細(xì)化劑的目的。添加的ti不應(yīng)超過(guò)0.3％。ti添加的優(yōu)選下限約為0.01％。ti可以作為唯一的元素添加、或者與硼或與碳一起添加作為鑄造助劑，用于晶粒尺寸的控制。

如本領(lǐng)域已知的，7000系列合金產(chǎn)品可以任選地進(jìn)一步含有至多約0.05％的ca、至多約0.05％的sr和/或至多約0.004％的be。傳統(tǒng)地，鈹添加物已經(jīng)用作脫氧劑/鑄錠裂紋遏制劑，并且可以用于根據(jù)本發(fā)明的合金產(chǎn)品中。但是為了環(huán)境、健康和安全的原因，本發(fā)明的更優(yōu)選的實(shí)施方式基本上不含be。為了與be相同的目的，可以將少量的ca和sr單獨(dú)或組合添加到合金產(chǎn)品。ca的優(yōu)選添加量在約10ppm-100ppm的范圍內(nèi)。

在一個(gè)實(shí)施方式中，7000系列鋁合金的cu含量小于0.25％，并且是由鋁業(yè)協(xié)會(huì)定義的以下7000系列鋁合金之一：7003、7004、7204、7005、7108、7108a、7015、7017、7018、7019、7019a、7020、7021、7024、7025、7028、7030、7031、7033、7035、7035a、7039、7046和7046a。對(duì)于不含有目的地添加的cu的7000系列合金，固溶熱處理溫度應(yīng)至少為370℃。優(yōu)選的最低溫度為400℃、更優(yōu)選為430℃、并且更優(yōu)選為450℃、最優(yōu)選為470℃。固溶熱處理溫度應(yīng)不超過(guò)560℃。優(yōu)選的最高溫度為545℃、優(yōu)選不大于530℃。

在一個(gè)實(shí)施方式中，7000系列鋁合金的cu含量為0.25％以上，并且是由鋁業(yè)協(xié)會(huì)定義的以下7000系列鋁合金之一：7009、7010、7012、7014、7016、7116、7022、7122、7023、7026、7029、7129、7229、7032、7033、7034、7036、7136、7037、7040、7140、7041、7049、7049a、7149、7249、7349、7449、7050、7050a、7150、7250、7055、7155、7255、7056、7060、7064、7065、7068、7168、7075、7175、7475、7076、7178、7278、7278a、7081、7181、7085、7185、7090、7093、7095和7099。對(duì)于具有有目的地添加的cu的7000系列合金，固溶熱處理溫度應(yīng)至少為400℃。優(yōu)選的最低溫度為450℃、更優(yōu)選為460℃、最優(yōu)選為470℃。固溶熱處理溫度應(yīng)不超過(guò)560℃。優(yōu)選的最高溫度為530℃、優(yōu)選不大于520℃。

根據(jù)本發(fā)明制造的片材產(chǎn)品可用于汽車應(yīng)用的實(shí)例包括：閉合面板(例如車篷、擋泥板、車門(mén)、車頂和車尾行李箱蓋等)、輪子、隧道(tunnels)、隔離板、擱腳空間；以及臨界強(qiáng)度應(yīng)用，例如白車身(例如，a柱、b柱和c柱、加固物)應(yīng)用、以及汽車防撞或其它能量吸收應(yīng)用等。在這些應(yīng)用的一些中，產(chǎn)品可以允許對(duì)構(gòu)件減薄并減輕重量。

在軌道車輛的建設(shè)中，在其它材料中可將鋁片材用于建造駕駛室內(nèi)部、車門(mén)系統(tǒng)、進(jìn)入端車罩(enterendskin)和中間端遮篷(interendcanopies)。

片材產(chǎn)品也可用于制造成形的三維建筑面板。

片材產(chǎn)品可用于制造例如用于噴氣飛機(jī)的頭錐、用于風(fēng)力渦輪機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)艙、發(fā)動(dòng)機(jī)艙罩、口蓋(lipskin)、翼尖、小翼和吸音板。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述，其中：

圖1是所使用的方法和裝置的示意圖；以及

圖2a和圖2b是作為時(shí)間的函數(shù)的溫度性質(zhì)的示意圖，所述時(shí)間為鋁片材穿過(guò)現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明所述的連續(xù)熱處理爐的時(shí)間；以及

圖3是作為片材厚度的函數(shù)的所要求的最小加熱速度以及優(yōu)選的實(shí)施方式的示意圖。

具體實(shí)施方式

圖1提供了本發(fā)明所述的方法和所用的連續(xù)熱處理爐的示意圖。連續(xù)熱處理爐(1)被設(shè)置用于對(duì)開(kāi)卷的鋁片材(2)進(jìn)行運(yùn)輸和熱處理，該鋁片材(2)沿其長(zhǎng)度方向移動(dòng)。該鋁片材從卷材(8)開(kāi)卷。該鋁片材移動(dòng)通過(guò)具有入口部分(4)和出口部分(5)的連續(xù)熱處理爐(3)。離開(kāi)出口部分(5)時(shí)，該移動(dòng)的鋁片材在冷卻工段(6)中迅速冷卻至低于約100℃，例如冷卻至約室溫。工業(yè)連續(xù)熱處理爐代表著可觀的資本投入；由于車間規(guī)劃的約束，一旦開(kāi)始使用，操作上的重大改變(例如，使得在長(zhǎng)度方向上更長(zhǎng))往往是不可行的。

移動(dòng)或行進(jìn)的鋁片材實(shí)質(zhì)上水平地移動(dòng)通過(guò)連續(xù)熱處理爐的距離為至少約20米、優(yōu)選至少55米。貫穿爐長(zhǎng)度的熱氣噴嘴(未示出)加熱帶材并將其在氣墊上保持漂浮。因此，帶材以浮動(dòng)狀態(tài)行進(jìn)；此類爐有時(shí)也稱為對(duì)流浮動(dòng)爐。在熱處理爐中，在升高的溫度下的機(jī)械接觸的消除轉(zhuǎn)化出無(wú)缺陷的帶材表面。連續(xù)熱處理爐可在設(shè)計(jì)上為模塊化的；就其本身而言，爐含有多個(gè)加熱區(qū)，所述加熱區(qū)使用渦輪機(jī)(未示出)以產(chǎn)生由頂部氣流和底部氣流組成的氣體通道。氣體通過(guò)燃燒器進(jìn)行加熱，該燃燒器優(yōu)選用燃燒預(yù)加熱氣體進(jìn)行工作。設(shè)定的均熱溫度的溫度控制具有+/-3℃或更好的控制精度。

在環(huán)境溫度下，移動(dòng)的片材(2)以高的帶材速度(stripspeed)或線速度進(jìn)入入口工段(4)，并在穿過(guò)連續(xù)熱處理爐時(shí)逐步加熱至取決于鋁合金的預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度(如約510℃)。在傳統(tǒng)的連續(xù)熱處理爐中，對(duì)于約1mm的片材材料，鋁片材的平均加熱速度通常處于約10℃/sec-15℃/sec的范圍內(nèi)。取決于帶材速度，只有深入到爐長(zhǎng)度的后半部分或甚至鄰近連續(xù)熱處理爐的末端時(shí)，帶材溫度才可達(dá)到實(shí)際預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度，并且實(shí)際上帶材在固溶熱處理溫度下均熱很短的時(shí)間段，例如數(shù)秒，其后，移動(dòng)的片材在出口工段(5)處離開(kāi)熱處理爐，并緊接著在冷卻工段(6)中淬火。這也在圖2a中示意性地示出，其中，移動(dòng)的鋁片材從室溫(rt)逐漸加熱至固溶熱處理溫度(tset)，并在設(shè)定的固溶熱處理溫度或設(shè)定的均熱溫度下均熱數(shù)秒(tsoak)。將均熱時(shí)間(tsoak)定義為在設(shè)定的固溶熱處理溫度或設(shè)定的均熱溫度(tsoak)±5℃下花費(fèi)的時(shí)間。

取決于鋁合金的組成或片材厚度，為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械性能的期望的平衡，非常期望在預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度下的更長(zhǎng)的均熱時(shí)間。但是對(duì)于許多的7000系列合金來(lái)說(shuō)，由于熱處理爐的限定的尺寸，只有在較低的帶材速度下才能實(shí)現(xiàn)上述方面，其中，帶材速度或線速度必須從例如約40m/min降低至約20m/min或25m/min，使得顯著缺乏經(jīng)濟(jì)吸引力。

根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)緊接在熱處理爐的入口工段(4)的前方或在入口工段(4)處施用預(yù)加熱裝置，使性能與工藝經(jīng)濟(jì)性的這一平衡得到改善。設(shè)置預(yù)加熱裝置(7)使得非常快的加熱速度成為可能，該加熱速度通過(guò)作為片材厚度的函數(shù)的加熱速度的公式加以定義，該加熱速度至少為y＝-31.ln(x)+50，其中，y是以℃/sec計(jì)的加熱速度，并且x是以mm計(jì)的片材厚度，優(yōu)選更高的加熱速度，例如通過(guò)如us專利no.5,739,506(ajaxmagnethermic)中公開(kāi)的橫向磁通感應(yīng)加熱裝置可實(shí)現(xiàn)更高的加熱速度。期望的是，預(yù)加熱裝置(7)中的鋁片材的預(yù)加熱遵循安全限度，以避免移動(dòng)的帶材的溫度過(guò)高以及由此導(dǎo)致的對(duì)歸因于鋁合金中的微結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部熔融的相關(guān)的工程性能的不利影響。優(yōu)選預(yù)加熱至低于預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度約5℃-100℃、更優(yōu)選約5℃-75℃,在所述預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度下對(duì)鋁合金片材材料進(jìn)行熱處理。因此，例如將移動(dòng)的鋁片材預(yù)加熱至約480℃，其中，預(yù)設(shè)的固溶熱處理溫度為510℃。在連續(xù)熱處理爐中通過(guò)對(duì)流加熱對(duì)移動(dòng)的鋁片材進(jìn)一步加熱。這也在圖2b中示意性地示出，其中，將移動(dòng)的鋁片材從室溫(rt)迅速預(yù)加熱至預(yù)加熱溫度(tpre)，并隨后進(jìn)一步加熱至設(shè)定的固溶熱處理溫度(tset)。在實(shí)踐中，從rt至tpre的加熱速度不是恰好線性的。由于該原因而使用平均加熱速度，平均加熱速度為tpre減去rt的溫度差除以達(dá)到tpre所需的時(shí)間。因此，例如對(duì)于1mm的片材材料，當(dāng)在約5秒內(nèi)從25℃的室溫達(dá)到約480℃的tpre時(shí)，平均加熱速度為約91℃/sec。相比于未施用快速預(yù)加熱的情況，這允許在設(shè)定的固溶熱處理溫度下的顯著更長(zhǎng)的均熱時(shí)間，并同時(shí)維持大約相同的帶材速度?；蛘?，相比于現(xiàn)有技術(shù)的情況，在具有大約相同的均熱時(shí)間(tsoak)下，允許顯著提高的線速度。因此，對(duì)于給定的連續(xù)熱處理爐，根據(jù)具體的7000系列合金，為了實(shí)現(xiàn)改善的工藝經(jīng)濟(jì)性和片材性能之間的平衡，在優(yōu)化的均熱時(shí)間和線速度的組合方面具有顯著更多的靈活性。

通過(guò)本發(fā)明所述的方法并使用相應(yīng)的裝置，還可在相對(duì)高的帶材速度下加工較厚規(guī)格的片材材料。其中，例如可用上至約70m/min的線速度加工1mm的片材材料，相同合金的2mm的片材材料由于在對(duì)流爐中加熱的加熱時(shí)間顯著更長(zhǎng)，只能使用上至約35m/min的線速度加工。使用本發(fā)明所述的裝置和方法(其中，將片材材料非?？焖俚仡A(yù)加熱至約480℃，并且固溶熱處理溫度為約510℃)，現(xiàn)可在約55m/min-65m/min的顯著更高的線速度下對(duì)2mm的片材材料進(jìn)行連續(xù)熱處理，而具有與1mm片材材料類似的tsoak。

圖3是對(duì)于本發(fā)明所述的方法以及裝置和部件套件而言的優(yōu)選的實(shí)施方式(線2-線4)、以及作為片材厚度的函數(shù)的所要求的最小平均加熱速度(線1)的示意圖。對(duì)處于0.3mm-4.5mm的優(yōu)選規(guī)格的片材規(guī)格而言，示出了相關(guān)關(guān)系。對(duì)于線1-線4，應(yīng)用以下的自然對(duì)數(shù)公式：

線1：y＝-31.ln(x)+50；

線2：y＝-50.ln(x)+80；

線3：y＝-62.ln(x)+100；

線4：y＝-93.ln(x)+150；

并且其中，“y”代表以℃/sec計(jì)的平均加熱速度，且“x”代表以mm計(jì)的片材厚度。