專利名稱：：高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，屬于有色金屬
技術(shù)領(lǐng)域：
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背景技術(shù)：
：超高強(qiáng)鋁合金具有密度低、強(qiáng)度高、熱加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，是航空航天領(lǐng)域重要的結(jié)構(gòu)材料。隨著航空航天工業(yè)的發(fā)展，對飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料的要求已不是最初僅僅追求高的靜強(qiáng)度或高的抗腐蝕性能的階段，已經(jīng)發(fā)展到迫切需要開發(fā)出綜合性能優(yōu)異的新型超高強(qiáng)鋁合金材料的階段，即要求新型超高強(qiáng)鋁合金材料除了應(yīng)具有較高的強(qiáng)度，還應(yīng)具有較好的斷裂韌性、較好的抗腐蝕性能以及良好的疲勞性能，即應(yīng)同時(shí)具有較高的強(qiáng)度、較高的損傷容限。目前，國外航空用超高強(qiáng)鋁合金較先進(jìn)的牌號有AA7150、AA7449、AA7085、AA7055等鋁合金。AA7150、AA7449、AA7055等鋁合金雖然其強(qiáng)度較高，抗腐蝕性能較好，但其斷裂韌性較低，因而影響了飛機(jī)的使用壽命。AA7085鋁合金雖然其斷裂韌性較高，抗腐蝕性能較好，但是其強(qiáng)度相對較低，因而也降低了飛機(jī)的安全系數(shù)。其原因是(l)合金中的Zn、Mg等元素含量較低，主要強(qiáng)化相MgZri2形成的數(shù)量較少，因而合金的強(qiáng)度較低；(2)合金中的Cu、Mg等元素含量較高，容易形成熔點(diǎn)較高、在固溶過程中難以溶解的粗大的S(Al^uMg)相，因此合金的損傷容限性能較低，特別是斷裂韌性較低。為了提高飛機(jī)的使用壽命，增加飛機(jī)的安全系數(shù)，需要研制出比以上合金綜合性能更加優(yōu)異的超高強(qiáng)鋁合金，使其具有較高強(qiáng)度的同時(shí)，具有較高的損傷容限。確保飛機(jī)在惡劣的工作環(huán)境下長時(shí)間安全可靠地工作，從而降低飛機(jī)的制造成本。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，特點(diǎn)在于成分的重量百分比為Zn:8.510.Owt%，Mg:1.02.5wt%，Cu:1.02.Owt%，Zr:0.060.20wt%，Ti:0.020.05wt%，F(xiàn)e:《0.08wt%，Si:《0.06wt^，且(Si+O.02)《Fe，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。進(jìn)一步地，上述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，所述鋁合金還含有微量元素Mn、V、Sc、Ag中的一種或幾種，其中微量元素單個(gè)含量《0.05wt^，總含量《0.15wt%。更進(jìn)一步地，上述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，Zn與Mg的重量百分比為4:i6:i，Cu與Mg的重量百分比為o.5:ii:i。再進(jìn)一步地，上述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，所述鋁合金L向抗拉強(qiáng)度580MPa以上，L向屈服強(qiáng)度560MPa以上，L向壓縮屈服強(qiáng)度580MPa以上，L向延伸率11%以上，抗剝落腐蝕性能Ee級以上，S-T向抗應(yīng)力腐蝕性能140MPa以上，L-T向斷裂韌度330MPam1/2以上，L-T向缺口條件(f=25HZ，Kt=2.3，R=0.1，N=3X106)疲勞極限170MPa以上。本發(fā)明技術(shù)方案突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步主要體現(xiàn)在①本發(fā)明技術(shù)方案合理控制合金中Zn、Mg、Cu含量，Zn/Mg值，Cu/Mg值，以及Fe、Si雜質(zhì)的含量，使合金組織中高熔點(diǎn)、難溶第二相相比于AA7150、AA7055等鋁合金大大減少，因此，合金具有較高強(qiáng)度的同時(shí)，具有較高的斷裂韌性、較好的抗腐蝕性能、較好的疲勞性能等損傷容限性能；②時(shí)效態(tài)的該合金，其L向抗拉強(qiáng)度580MPa以上，L向屈服強(qiáng)度560MPa以上，L向壓縮屈服強(qiáng)度580MPa以上，L向延伸率11%以上，抗剝落腐蝕性能EB級以上，S-T向抗應(yīng)力腐蝕性能140MPa以上，L-T向斷裂韌度30MPam1/2以上，L-T向缺口條件(f=25HZ，Kt=2.3，R=0.1，N=3X106)疲勞極限170MPa以上;③該合金具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)具有較好的抗腐蝕性能、較高的斷裂韌性及較好的疲勞性能，即具有高強(qiáng)、高損傷容限，適合應(yīng)用于長期暴露在大氣環(huán)境中的飛機(jī)部件。具體實(shí)施例方式研制一種高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，以解決目前航空用超高強(qiáng)鋁合金在綜合性能方面，特別是在損傷容限性能方面的不足。高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，合金成分為Zn:8.510.Owt%，Mg:1.02.5wt%，Cu:1.02.Owt%，Zr:0.060.20wt%，Ti:0.020.05wt%，F(xiàn)e:《()08wt%，Si:《0.06wt^，且(Si+0.02)《Fe，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。該鋁合金還含有微量元素Mn、V、Sc、Ag中的一種或幾種，其中微量元素單個(gè)含量《0.05wt^，總含量《0.15wt^。且Zn與Mg的重量百分比為4:16:1，Cu與Mg的重量百分比為0.5:li:L時(shí)效態(tài)的該合金，其L向抗拉強(qiáng)度580MPa以上，L向屈服強(qiáng)度560MPa以上，L向壓縮屈服強(qiáng)度580MPa以上，L向延伸率11%以上，抗剝落腐蝕性能EB級以上，S-T向抗應(yīng)力腐蝕性能140MPa以上，L-T向斷裂韌度30MPam1/2以上，L-T向缺口條件(f=25HZ，Kt=2.3，R=0.1，N=3X106)疲勞極限170MPa以上;本發(fā)明從合金的成分控制出發(fā)，在AA7055合金基礎(chǔ)上通過優(yōu)化溶質(zhì)原子含量及原子比，即提高Zn含量、用Zn部分替代Mg，降低Cu含量，提高Zn/Mg比、Zn/Cu比，從而消除或減少合金中的S相，另外通過更加嚴(yán)格地控制有害雜質(zhì)Fe、Si的含量，使合金保持較高強(qiáng)度的同時(shí)，大大提高了合金的斷裂韌性、抗腐蝕性能、疲勞性能等損傷容限性能。以下通過具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。實(shí)施例14的成分及含量如表1所示，經(jīng)過熔煉、半連續(xù)鑄造、均勻化、熱軋、固溶、預(yù)拉伸及熱處理后，制成板材。實(shí)施例14的時(shí)效態(tài)性能如表2所示。表1實(shí)施例14的成分及含量(wt.%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表中上標(biāo)①數(shù)據(jù)來源于SAEAMS。由表2和表3可以看出，本發(fā)明合金的斷裂韌度、延伸率明顯高于AA7150、AA7449、AA7085、AA7055鋁合金。本發(fā)明合金的強(qiáng)度明顯高于AA7150、AA7085鋁合金，與AA7449、AA7055鋁合金接近。綜上所述，本發(fā)明合金具有較高的強(qiáng)度，較高的損傷容限，綜合性能優(yōu)異，適合于制造長期暴露在復(fù)雜大氣環(huán)境中使用的飛機(jī)部件。使用該合金，可以增加了飛機(jī)的安全性，提高了飛機(jī)的使用壽命，其經(jīng)濟(jì)效益明顯。以上僅是本發(fā)明的具體應(yīng)用范例，對本發(fā)明的保護(hù)范圍不構(gòu)成任何限制。凡采用等同變換或者等效替換而形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，其特征在于成分的重量百分比為Zn8.5～10.0wt％，Mg1.0～2.5wt％，Cu1.0～2.0wt％，Zr0.06～0.20wt％，Ti0.02～0.05wt％，F(xiàn)e≤0.08wt％，Si≤0.06wt％，且(Si+0.02)≤Fe，其余組分為Al和不可避免的雜質(zhì)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，其特征在于所述鋁合金還含有微量元素Mn、V、Sc、Ag中的一種或幾種，其中微量元素單個(gè)含量《0.05wt%，總含量《0.15wt%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，其特征在于Zn與Mg的重量百分比為4:i6:i，cu與Mg的重量百分比為o.5:ii:i。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，其特征在于所述鋁合金時(shí)效態(tài)L向抗拉強(qiáng)度580MPa以上，L向屈服強(qiáng)度560MPa以上，L向壓縮屈服強(qiáng)度580MPa以上，L向延伸率11%以上，抗剝落腐蝕性能EB級以上，S-T向抗應(yīng)力腐蝕性能140MPa以上，L_T向斷裂韌度30MPam1/2以上，L_T向f=25HZ、Kt=2.3、R=0.1、N=3X106缺口條件疲勞極限170MPa以上。全文摘要本發(fā)明提供一種高損傷容限型超高強(qiáng)鋁合金，其成分為Zn8.5～10.0wt％，Mg1.0～2.5wt％，Cu1.0～2.0wt％，Zr0.06～0.20wt％，Ti0.02～0.05wt％，F(xiàn)e≤0.08wt％，Si≤0.06wt％，且(Si+0.02)≤Fe，其余組分為A1和不可避免的雜質(zhì)；Zn與Mg的重量百分比為4∶1～6∶1，Cu與Mg的重量百分比為0.5∶1～1∶1。該合金具有較高的強(qiáng)度，同時(shí)具有較好的抗腐蝕性能、較高的斷裂韌性及較好的疲勞性能，即具有高強(qiáng)、高損傷容限，適合應(yīng)用于長期暴露在大氣環(huán)境中的飛機(jī)部件。文檔編號C22C21/10GK101705399SQ20091021323公開日2010年5月12日申請日期2009年10月21日優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日發(fā)明者樂永康,李煉,牟申周,鄧楨楨,韓逸申請人:蘇州有色金屬研究院有限公司