[发明专利]制造耐疲劳失效性改善的7xxx系列铝合金板产品的方法

说明书

本发明涉及一种制造耐疲劳失效性改善的7xxx系列铝合金板产品的方法，所述方法包括以下步骤：(a)铸造由所述7xxx系列的铝合金制成的锭，其包含(以重量％计)：5至9的Zn、1至3的Mg、0至3的Cu、余量的铝以及伴随的元素和杂质；(b)将所述铸锭均匀化和/或预热；(c)通过以多个轧制道次对所述锭进行轧制来将所述锭热轧成板产品，其特征在于，当所述板的中间厚度在80mm与220mm之间时，进行至少一个高压下率热轧道次，厚度减少为至少25％，其中所述板产品的最终厚度小于75mm。本发明还涉及通过这种方法所生产的铝合金板产品和航天结构构件。

技术领域

本发明涉及一种制造耐疲劳失效性改善的7xxx系列铝合金板产品的方法。所述板产品可理想地应用于航天结构应用诸如机翼蒙皮壁板和构件以及其他高强度最终用户。

背景技术

Al-Zn-Mg-(Cu)型合金或AA7xxx系列合金已用于飞机构造超过50年，并且特别是对于例如机翼构件，尤其使用了AA7055系列合金。这些铝合金具有所需的强度、断裂韧性和耐腐蚀性的平衡，并且特别适合于航天结构应用，诸如机翼上蒙皮壁板。这公开于例如美国专利号5,221,377中。这篇美国专利公开了，为了获得这些高机械特征，有必要对合金进行三阶段人工时效过程。但是，这篇美国专利未涉及AA7055合金的耐疲劳失效性的性质。

已知，在耐久性和损伤容限以及耐疲劳失效性方面见长的高强度结构部件是飞机制造商非常需要的。耐久性和损伤容限可延长飞机的检查间隔。飞机通常需要两种类型的检查：初始检查和飞机使用寿命期间的定期检查。每种类型的检查都非常昂贵，因为必须将飞机终止服务才能进行检查。检查可能需要详细的目视检查以及外部和内部结构的广泛无损测试。

美国专利号7,097,719公开了可通过使用优化的合金组合物(其之后被注册为AA7255合金)来改善AA7055系列合金的耐疲劳失效性。然而，为了实现耐疲劳失效性改善，必须AA7255合金的Si和Fe水平的上限比AA7055合金严格得多。特别是，这篇美国专利公开了由Si和Fe水平低于AA7055(即，Si和Fe浓度低于0.06重量％，优选低于0.04重量％)的AA7255合金制成的产品表现出更好的耐疲劳失效性。特别是，美国专利在实施例中公开了具有小于0.029重量％的Si和小于0.039重量％的Fe(同时使Cu、Mg、Zn和Zr维持在标准AA7055的范围内)的合金实现了相对于具有较高Si和Fe水平时标准AA7055产品的疲劳寿命的改善。因此，可改善AA7255铝合金产品相对于标准AA7055产品的疲劳寿命。这种改善延迟了飞机结构的检查间隔。然而，使杂质Si和Fe的含量保持在这种非常低的水平增加了所生产的铝合金的成本，因为来源是纯度等级非常高的材料。

由于疲劳性能，特别是耐疲劳失效性，为铝合金航天材料的重要工程参数，因为飞机在服务中经历循环应力，所以需要进一步改善或进一步促进AA7xxx系列合金(包括AA7055系列合金)的耐疲劳失效性。

因此，需要具有合意的强度、韧性和耐蚀性性质以及高耐疲劳失效性的Al-Zn-Mg-(Cu)型合金。还需要表现出高耐疲劳失效性的飞机结构零件。

发明目标

本发明的一个目的是提供一种制造7xxx系列铝合金板产品的方法，所述铝合金板产品与通过常规方法生产的尺寸和回火类似的7xxx系列并且特别是AA7055铝合金板产品相比具有高耐疲劳失效性。

本发明的另一目的是提供一种与AA7055板产品相比耐疲劳失效性改善的铝合金板产品。

另一目的是从改善的耐疲劳铝合金板产品提供航天结构部件，诸如上机翼蒙皮。

发明内容

这些和其他目的以及进一步优点通过本发明得以满足或超越，本发明提供了一种制造耐疲劳失效性改善的铝合金轧制板产品的方法，所述铝合金轧制板产品的最终厚度或最终规格小于75mm，优选小于50mm，其理想地合适于用作航天板产品，所述方法包括顺序如下的步骤：