改進(jìn)的鋁鎂鋰合金及其制作方法
【專利說(shuō)明】改進(jìn)的鋁鎂鋰合金及其制作方法
【背景技術(shù)】
[0001] 鋁合金可用于各種各樣的應(yīng)用。然而，要改進(jìn)鋁合金的一種特性而不使其另一種 特性退化很難實(shí)現(xiàn)。舉例來(lái)說(shuō)，要增大合金的強(qiáng)度而不降低合金的韌度非常困難。鋁合金 的其他受關(guān)注的特性包括耐腐蝕性和抗疲勞性，這只是其中兩個(gè)例子。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 廣義地講，本專利申請(qǐng)涉及新型鋁鎂鋰合金及其制作方法。這種合金通常包含2. 0 至3. 9重量％的鎂，0. 1至1.8重量％的鋰；最多至1.5重量％的銅，最多至2.0重量％的 鋅，最多至1.0重量％的銀，最多至1. 5重量％的錳，最多至0. 5重量％的硅，最多至0. 35 重量％的鐵，〇. 05至0. 50重量％的晶粒結(jié)構(gòu)控制元素（定義如下），最多至0. 10重量％的 鈦，以及最多至〇. 10重量％的任何其他元素，這些其他元素的總量不超過(guò)〇. 35重量％ ;余 量為鋁。
[0003] 本發(fā)明的新型鋁鎂鋰合金通常包含2. 0至3. 9重量％的鎂。鎂可有助于提高合金 的強(qiáng)度，但鎂過(guò)多又會(huì)降低耐腐蝕性。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含2. 25重量％ 的鎂。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含2. 5重量％的鎂。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新 型合金至少包含2. 75重量％的鎂。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)3. 75重量％ 的鎂。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)3. 5重量％的鎂。在又一個(gè)實(shí)施例中，此 新型合金包含不超過(guò)3. 25重量％的鎂。
[0004] 本發(fā)明的新型鋁鎂鋰合金通常包含0. 1至1. 8重量％的鋰。鋰有助于降低合金的 密度，也可幫助提高合金的強(qiáng)度，但鋰過(guò)多又會(huì)降低延展性。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金 至少包含0.4重量％的鋰。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含0.6重量％的鋰。在 又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含〇. 8重量％的鋰。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至 少包含1.0重量％的鋰。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含1.05重量％的鋰。在另 一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含1. 10重量％的鋰。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至 少包含1.20重量％的鋰。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)1.5重量％的鋰。在另 一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)1. 45重量％的鋰。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金 包含不超過(guò)1.4重量％的鋰。
[0005] 本發(fā)明的新型合金可包含最多至約1. 5重量％的銅。銅可提高合金的強(qiáng)度，卻增 大合金的密度。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)1.0重量％的銅。在另一個(gè)實(shí)施 例中，此新型合金包含不超過(guò)0. 9重量％的銅。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò) 0.6重量％的銅。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)0.5重量％的銅。在用到銅的 實(shí)施例中，此新型合金通常至少包含0. 05重量％的銅。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少 包含0. 10重量％的銅。在未用到銅的實(shí)施例中，此新型合金包含的銅少于0. 05重量％。
[0006] 此新型合金可包含最多至約2.0重量％的鋅。鋅可提高合金的強(qiáng)度，卻增大合金 的密度。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)1.5重量％的鋅。在另一個(gè)實(shí)施例中， 此新型合金包含不超過(guò)1. 〇重量％的鋅。在用到鋅的實(shí)施例中，此新型合金通常至少包含 0.20重量％的鋅。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含0.4重量％的鋅。在另一個(gè)實(shí)施 例中，此新型合金至少包含0. 5重量％的鋅。在未用到鋅的實(shí)施例中，此新型合金包含的鋅 少于0. 20重量％。
[0007] 此新型合金可包含最多至1. 5重量％的錳。錳可提高合金的強(qiáng)度，卻增大合金的 密度。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)1.0重量％的錳。在另一個(gè)實(shí)施例中，此 新型合金包含不超過(guò)0. 9重量％的錳。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)0. 7重 量％的錳。在用到錳的實(shí)施例中，此新型合金通常至少包含0.05重量％的錳。在一個(gè)實(shí)施 例中，此新型合金至少包含0. 20重量％的錳。在未用到錳的實(shí)施例中，此新型合金包含的 猛不超過(guò)0. 04重量％。
[0008] 此新型合金可包含最多至1. 0重量％的銀。銀可提高合金的強(qiáng)度，卻降低合金的 密度，且價(jià)格昂貴。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)0.9重量％的銀。在另一個(gè)實(shí) 施例中，此新型合金包含不超過(guò)〇. 6重量％的銀。在用到銀的實(shí)施例中，此新型合金通常至 少包含0.05重量％的銀。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金至少包含0.20重量％的銀。在未 用到銀的實(shí)施例中，此新型合金包含的銀不超過(guò)0. 04重量％。
[0009] 此新型合金可包含最多至0. 5重量％的硅。硅可提高合金的耐腐蝕性，卻會(huì)降低 合金的斷裂韌性。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型合金包含不超過(guò)0.35重量％的硅。在另一個(gè)實(shí) 施例中，此新型合金包含不超過(guò)0. 25重量％的硅。在用到硅的實(shí)施例中，此新型合金通常 至少包含0. 10重量％的硅。在未用到硅的實(shí)施例中，此新型合金包含的硅不超過(guò)0. 09重 量％。
[0010] 此新型合金可任選地包含至少一種選自鋯、鈧、鉻、鉿、釩、鈦及稀土元素的次要元 素。這類元素可例如用于促進(jìn)得到的鋁合金產(chǎn)品具備恰當(dāng)?shù)木Я＝Y(jié)構(gòu)。這種次要元素可任 選地以如下量存在：最多至0. 20重量％的鋯，最多至0. 30重量％的鈧，最多至0. 50重量％ 的鉻，最多至〇. 25重量％的鉿、釩及稀土元素中的每一種，最多至0. 10重量％的鈦。鋯和 /或鈧是控制晶粒結(jié)構(gòu)的優(yōu)選元素。如果用到了鋯，則此新型鋁合金的鋯含量通常為0. 05 至0.20重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含0.07至0.16重量％的鋯。除鋯之外 還可以使用鈧，或使用鈧而不使用鋯，如果用到了鈧，則此新型鋁合金的鈧含量通常為〇. 05 至0.30重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含0.07至0.25重量％的鈧。除鋯和/ 或鈧之外還可以使用鉻，或使用鉻而不使用鋯和/或鈧，如果用到了鉻，則此新型合金的鉻 含量通常為〇. 05至0. 50重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含0. 05至0. 35重量％ 的鉻。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含0.05至0.25重量％的鉻。在其他實(shí)施例中， 鋯、鈧和/或鉻中任一元素可作為雜質(zhì)包含在合金內(nèi)，在這樣的實(shí)施例中，這些元素在該合 金內(nèi)的含量少于〇. 05重量％。
[0011] 鉿、釩和稀土元素可以它們中的每一種皆最多至〇. 25重量％的量包含在該合金 內(nèi)（可能包含0.25重量％的任一種稀土元素）。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含均不 超過(guò)0. 05重量％的鉿、釩和稀土元素（任一種稀土元素都不超過(guò)0. 05重量％ )。
[0012] 在鑄造期間最好使用鈦來(lái)細(xì)化晶粒，如果用到了鈦，則此新型鋁合金的鈦含量通 常為0. 005至0. 10重量％。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含0. 01至0. 05重量％的鈦。 在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含〇. 01至〇. 03重量％的鈦。
[0013] 此新型合金可包含最多至0.35重量％的鐵。在一些實(shí)施例中，此新型鋁合金的鐵 含量不超過(guò)約〇. 25重量％，或不超過(guò)約0. 15重量％，或不超過(guò)約0. 10重量％，或不超過(guò)約 0. 08重量％，或不超過(guò)0. 05重量％，或更少。
[0014] 此新型鋁合金除包含上面列出的元素外，其余部分（余量）通常為鋁和其他元素， 此新型鋁合金包含的這些其他元素都不超過(guò)0. 15重量％，并且這些其他元素的總量不超 過(guò)0.35重量％。如本文所用，"其他元素"包括元素周期表中與上文指出元素不同的任意 元素，也就是說(shuō)，除錯(cuò)、鎂、鋰、銅、鋅、猛、娃、鐵、錯(cuò)、鈧、絡(luò)、鈦、鉿、f凡和稀土元素之外的任意 元素。在一個(gè)實(shí)施例中，此新型鋁合金包含的其他元素都不超過(guò)〇. 10重量％，并且這些其 他元素的總量不超過(guò)0. 25重量％。在另一個(gè)實(shí)施例中，此新型錯(cuò)合金包含的其他元素都不 超過(guò)0. 05重量％，并且這些其他元素的總量不超過(guò)0. 15重量％。在又一個(gè)實(shí)施例中，此新 型錯(cuò)合金包含的其他元素都不超過(guò)0. 03重量％，并且這些其他元素的總量不超過(guò)0. 10重 量％。
[0015] 除非另有說(shuō)明，否則在使用"最多至"提及某元素的量時(shí)，意思是該元素成分是可 選的，且包括該特定組成成分的量為零的情況。除非另有說(shuō)明，否則所有的成分百分比都是 指重量百分比（重量％ )。
[0016] 在一個(gè)具體實(shí)施例中，一種鋁合金包含鋅，并且包含2. 0至3. 9重量％的鎂，0. 1至 1. 8重量％的鋰，0. 4至2. 0重量％的鋅，最多至1. 5重量％的銅，最多至1. 0重量％的銀， 最多至1. 5重量％的錳，最多至0. 5重量％的硅，最多至0. 35重量％的鐵，任選地包含至少 一種上述次要元素，最多至〇. 10重量％的任何其他元素，這些其他元素的總量不超過(guò)〇. 35 重量％，余量為鋁?？烧{(diào)整此鋁合金的上述鎂、鋰、鋅、銅、銀、錳、硅、鐵、次要元素和其他元 素含量中的任一種或任一些。
[0017] 在另一個(gè)具體實(shí)施例中，此鋁合金為高鋰鋁合金，包含2. 5至3. 9重量％的鎂， 1.05至1.8重量％的鋰，最多至2.0重量％的鋅，最多至1. 5重量％的銅，最多至1.0重量％ 的銀，最多至1. 5重量％的錳，最多至0. 5重量％的硅，最多至0. 35重量％的鐵，任選地包 含至少一種上述次要元素，最多至0. 10重量％的任何其他元素，這些其他元素的總量不超 過(guò)0.35重量％，余量為鋁?？烧{(diào)整此鋁合金的上述鎂、鋰、鋅、銅、銀、錳、硅、鐵、次要元素和 其他元素含量中的任一種或任一些。
[0018] 在對(duì)此鋁合金進(jìn)行固溶熱處理（如下所述）的實(shí)施例中，應(yīng)當(dāng)選擇鎂、鋰、銅、鋅、 硅、鐵、次要元素和其他元素的總量，使鋁合金能適當(dāng)?shù)毓倘埽ɡ纾员阍谙拗平M成粒子 數(shù)量的同時(shí)促進(jìn)硬化）。在一個(gè)實(shí)施例中，此鋁合金包含一定量的合金元素，用于使鋁合金 在固溶后不含或基本上不含可溶組成粒子。在一個(gè)實(shí)施例中，此鋁合金包含一定量的合金