[发明专利]Al-Mg-Zn锻造合金产品及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金，特别是涉及用于结构构件的Al-Mg-Zn型合金产品，该合金产品同时具备高强度和改善的耐腐蚀性。由这种铝合金产品制成的产品非常适用于航空航天应用，但并不限于此。该合金可以被加工成各种产品形式，例如板材、薄板、厚板、挤出或锻造产品。此外，本发明还涉及制造这种Al-Mg-Zn产品的方法。

背景技术

如从本文以下将理解的，除非另作说明，合金名称和韧度代号(temperdesignation)是指由铝业协会(Aluminum Association)于2007年公布的铝标准和数据及登记备案中的铝业协会名称。

对于任何对合金组成或优选合金组成的说明，除非另作说明，所有提到的百分数都是指重量百分数。

有几种高强度Al-Mg合金为本领域所公知。例如，US-6,315,948-B1(2001年11月13日公告)公开了一种铝合金，以wt.％计，实质上由5-6％Mg、0.05-0.15％  Zr、0.7-1.0％  Mn、0.01-0.2％  Ti、0.05-0.5％的至少一种选自Sc和镧系元素的元素组成，其中至少存在Sc和0.005-0.5％铈，余量为铝和不超过0.2％Si的不可避免的杂质。据报道该合金特别适合用作机动车辆的车身面板。

US-5,624,632(1997年4月29日公告)公开了一种用作航空航天应用的耐损伤产品的铝合金，该铝合金基本上不含锌和锂，且含有3-7％Mg、0.05-0.2％  Zr、0.2-1.2％  Mn、高达0.15％  Si和0.05-0.5％的选自钪、铒、钇、钆、钬和铪的形成分散体的元素，余量为铝和杂质元素(incidentalelement)以及杂质。

尽管Al-Mg基合金比较适于航空航天应用，但是仍然需要比现有的合金强度更高且同时具有非常好的耐腐蚀性的铝合金。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有提高的强度的铝-镁合金。本发明的另一个目的是提供一种制造这种铝合金产品的方法。

本发明实现或超越了这些目的和其它目的以及进一步的优点，其中，提供了铝合金锻造产品，以wt.％计，该铝合金锻造产品含有：Mg约3.0至7.0、Zn约0.6至2.8、Mn 0至约1.0、Cu 0至约2.0、Sc 0至约0.6、至少一种选自如下元素的元素：(Zr约0.04至0.4、Cr约0.04至0.4、Hf约0.04至0.4、Ti约0.01至0.3)、Fe最高约0.3、Si最高约0.3、不可避免的杂质、以及余量的铝，以使Zn-含量范围为Mg-含量的函数，即：

Zn-含量范围的下限：[Zn]＝0.34[Mg]-0.4；并且

Zn-含量范围的上限：[Zn]＝0.34[Mg]+0.4。

当与具有相同Mg含量的合金相比较时，本发明的合金产品比其它5000系合金(例如AA5053)的强度提高了至少20％。这种强度提高的同时还伴随着优异的耐腐蚀性，甚至是在敏化的条件下。

本发明的合金产品中的每种元素的作用如下。

Mg是本发明合金中主要的合金元素，其为合金产品提供主要强度。在优选的实施方案中，Mg-含量的下限为约4.0％，更优选为约4.2％。Mg-含量的上限优选为约5.0％，更优选为约4.9％。Mg含量过高会使合金产品在热加工操作中，特别是轧制过程中，易边缘开裂和皱裂(alligatoring)。Mg含量过低则不能为合金提供足够的强度。

本发明的产品中的其它主要合金元素为锌。将Zn的添加量严格控制在限定的范围内，防止生成大量的β-相，否则会在合金中形成β-相。通过将β-相的体积分数控制得非常小，就不再可能沿着晶粒边界生成连续的网状析出物，从而制得即使在敏化条件下仍对IGC行为有高抗性的合金产品。需要的Zn的精确量与合金中Mg的水平是相关的，使得当合金中Mg的水平提高时，所需要的Zn的水平也提高。此外，添加Zn使得在热处理过程中，特别是在冷加工操作后的热处理过程中生成Mg-Zn相的析出物，从而显著地改善了合金产品的强度，同时也得益于耐腐蚀性的提高。

在所述合金产品的实施方案中，Mn为约0.1-1.0，优选为约0.6-1.0％，其作为形成分散体的元素添加到合金产品中以在热-机械加工过程中控制晶粒结构，从而提高合金产品的强度。