[发明专利]高强度Al-Zn合金和这种合金产品的生产方法

说明书

本申请是申请日为2004年4月9日、发明名称为“高强度Al-Zn合金和这种合金产品的生产方法”的申请号为200480009567.X的专利申请的分案申请。

本发明涉及根据权利要求1所述的具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金，根据权利要求9所述的具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金的生产方法，以及可选根据这种方法生产的这种合金的板材产品。更具体地，本发明涉及采用铝协会关于结构航空应用的国际命名法命名的7000-系列可锻高强度Al-Zn合金。甚至更具体地，本发明涉及具有改良强度、韧性和耐蚀性组合的Al-Zn合金的新化学组成范围，它不需要特别的时效或回火处理。

在该技术领域中人们知道在涉及相对高强度、高韧性和耐蚀性的许多应用中，例如在飞机机身、车辆构件和其它应用中使用可热处理的铝合金。铝合金AA7050和AA7150在T6-型回火中表现出高强度，例如参见US-6,315,842。此外，析出-硬化的AA7x75、AA7x55合金产品在T6回火中表现出高强度值。人们知道T6回火可提高合金强度，其中上述含有大量锌、铜和镁的AA7x50、AA7x75和AA7x55合金产品因其高强度-重量比而为人们所知，并因此特别在飞机工业中得到应用。然而，这些应用导致与各种各样的气候条件接触，因此需要严格控制加工和时效条件以提供适当强度和耐蚀性，包括对应力腐蚀和剥蚀两者的耐蚀性。

为了提高抗应力腐蚀和抗剥蚀性以及断裂韧性，人们知道对这些AA7000-系列合金人工进行过时效处理。人工时效处理到T79、T76、T74或T73-型回火时，它们的抗应力腐蚀、抗剥蚀腐蚀性和断裂韧性按照所述顺序提高(T73最好，而T79接近于T6)，但与T6回火条件相比牺牲了强度。一种可接受的回火条件是T73与T76之间的受限过时效条件的T74-型回火，以便达到拉伸强度、耐应力腐蚀、耐剥蚀腐蚀性和断裂韧性的可接受水平。通过对铝合金产品在温度121℃下过时效处理6-24小时和在171℃下约14小时进行这样的T74回火。

根据特定飞机零件的设计标准，强度、韧性或耐蚀性上即使小的改进也可导致重量减轻，这将转化成飞机的使用期限内的燃油节约。为了满足这些要求，开发了几种其它7000-系列类型的合金：

EP-0377779公开了一种在航空航天领域中用于薄板应用(例如具有高韧性和良好腐蚀性能的上机翼构件)的7055合金的改良生产方法，该方法包括下述步骤：对具有下述组成的坯体进行加工，以重量%计:

Zn:7.6-8.4

Cu:2.2-2.6

Mg:1.8-2.1，

选自如下的一种或多种元素：

Zr:0.5-0.2

Mn:0.05-0.4

V:0.03-0.2

Hf:0.03-0.5，

所述元素的总量不超过0.6重量%，余量的铝加附带杂质；对所述产品进行固溶热处理和淬火，以及或者通过连续三次将产品加热到79℃至163℃的一个或多个温度，或者首先将这样的产品加热到79℃至141℃的一个或多个温度两小时或两小时以上，或将产品加热到148℃至174℃的一个或多个温度，对该产品进行人工时效处理。这些产品显示出EB或更好的改良抗剥蚀性，其屈服强度比在T76-回火条件下类似尺寸的AA7x50的相应物件高约15%。它们的强度比它们类似尺寸的7x50-T77的相应物件仍高至少约5%(本文下面将使用AA7150-T77作为参比合金)。

US-5,312,498公开了另一种生产铝-基合金产品的方法，该合金产品具有改进的抗剥蚀性和断裂韧性，具有均衡的锌、铜和镁水平，以致没有过量的铜和镁。该铝-基合金产品的生产方法采用了一步或两步时效处理，并结合铜、镁和锌的化学计量均衡。公开了两步时效工序，其中首先在约121℃时效处理该合金约9小时，接着通过第二个时效步骤在约157℃约10-16小时，随后空气冷却。这样的时效法针对用于下机翼、蒙皮应用或机身蒙皮的薄板产品。

US-4,954,188公开了一种提供高强度铝合金的方法，其特征在于使用由下述合金元素组成的合金的改进抗剥蚀性，以重量%计：

Zn:5.9-8.2

Cu:1.5-3.0

Mg:1.5-4.0

Cr:<0.04，