[发明专利]包含镁和锌的可热处理铝合金及其制备方法

说明书

背景技术

铝合金有很多用途。然而，要改善铝合金的一种特性而不影响另一种特性却很不容易。例如，很难在不降低合金韧性的情况下增大合金的强度。我们通常关注的铝合金的其他特性包括耐腐蚀性和疲劳裂纹扩展阻力(仅举两例)。

发明内容

广义地讲，本专利申请涉及经过改善的包含镁和锌的可热处理铝合金(“镁锌铝合金”)及其制备方法。出于本申请的目的，本申请所涉及的镁锌铝合金包含3.0至6.0重量％的镁，以及2.5至5.0％重量％的锌，其中镁和锌中的至少一种是铝合金中除铝之外的主要合金元素，并且其中(重量％Mg)/(重量％Zn)为0.6至2.40。本申请所涉及的新型镁锌铝合金可包含铜、硅、铁、次要元素和/或其他元素，如下文所定义。

这些新型镁锌铝合金通常包含3.0至6.0重量％的镁(Mg)。在一个实施例中，镁锌铝合金中包含至少3.25重量％的镁。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.50重量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.75重量％的Mg。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于5.5重量％的Mg。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于5.0重量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.5重量％的Mg。

在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少2.75重量％的Zn。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.0重量％的Zn。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3.25重量％的Zn。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.5重量％的Zn。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4.0重量％的Zn。

在一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)(即，Mg/Zn比)为至少0.75。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少0.90。在又一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少1.0。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为至少1.02。在一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)(即，Mg/Zn比)为不大于2.00。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为不大于1.75。在另一个实施例中，(重量％Mg)/(重量％Zn)为不大于1.50。

本申请所涉及的新型镁锌铝合金可包含铜和/或硅。在一个实施例中，镁锌铝合金包含铜。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含硅。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含铜和硅两者。

使用铜时，镁锌铝合金通常包含至少0.05重量％的Cu。在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少0.10重量％的Cu。镁锌铝合金通常包含不大于1.0重量％的Cu，如不大于0.5重量％的Cu。在其他实施例中，铜作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些实施例中，铜的重量百分比为小于0.05％。

使用硅时，镁锌铝合金通常包含至少0.10重量％的Si。在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少0.15重量％的Si。镁锌铝合金通常包含不大于0.50重量％的Si。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于0.35重量％的Si。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于0.25重量％的Si。在其他实施例中，硅作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些实施例中，硅的重量百分比为小于0.10％。

本申请所涉及的新型镁锌铝合金可包含选自Zr、Sc、Cr、Mn、Hf、V、Ti和稀土元素的至少一种次要元素。此类元素可用于(例如)促进在所得镁锌铝合金产品中形成恰当颗粒结构。次要元素可任选地按如下方式存在：至多0.20重量％的Zr、至多0.30重量％的Sc、至多1.0重量％的Mn、至多0.50重量％的Cr、各自至多0.25重量％的Hf、V和稀土元素中的任何一种，以及至多0.15重量％的Ti。优选锆(Zr)和/或钪(Sc)用于颗粒结构控制。使用锆时，锆在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.05至0.20重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.07至0.16重量％的Zr。除了锆之外或作为锆的替代物，还可使用钪；当存在钪时，钪在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.05至0.30重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.07至0.25重量％的Sc。除了锆和/或钪之外或作为锆和/或钪的替代物，还可使用铬(Cr)；当存在铬时，铬在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.05至0.50重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.05至0.35重量％的Cr。在另一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.05至0.25重量％的Cr。在其他实施例中，锆、钪和/或铬中的任何一种可作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些实施例中，此类元素在合金中的重量百分比应当为小于0.05％。