包含鎂和鋅的可熱處理鋁合金及其制備方法
【專利說明】包含鏌和鋅的可熱處理鋁合金及其制備方法
【背景技術】
[0001] 鋁合金有很多用途。然而，要改善鋁合金的一種特性而不影響另一種特性卻很不 容易。例如，很難在不降低合金韌性的情況下增大合金的強度。我們通常關注的鋁合金的 其他特性包括耐腐蝕性和疲勞裂紋擴展阻力（僅舉兩例）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 廣義地講，本專利申請涉及經(jīng)過改善的包含鎂和鋅的可熱處理鋁合金（"鎂鋅鋁 合金"）及其制備方法。出于本申請的目的，本申請所涉及的鎂鋅鋁合金包含3.0至6.0重 量％的鎂，以及2. 5至5. 0 %重量％的鋅，其中鎂和鋅中的至少一種是鋁合金中除鋁之外的 主要合金元素，并且其中（重量％ MgV(重量％ Zn)為0.6至2. 40。本申請所涉及的新型 鎂鋅鋁合金可包含銅、硅、鐵、次要元素和/或其他元素，如下文所定義。
[0003] 這些新型鎂鋅鋁合金通常包含3. 0至6. 0重量％的鎂（Mg)。在一個實施例中，鎂 鋅鋁合金中包含至少3. 25重量％的鎂。在另一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含至少3. 50重 量％的Mg。在又一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含至少3. 75重量％的Mg。在一個實施例中， 鎂鋅鋁合金包含不大于5. 5重量％的Mg。在另一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含不大于5. 0 重量％的Mg。在又一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含不大于4. 5重量％的Mg。
[0004] 在一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含至少2. 75重量％的Zn。在另一個實施例中，鎂 鋅鋁合金包含至少3. 0重量％的Zn。在另一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含至少3. 25重量％ 的Zn。在一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含不大于4. 5重量％的211。在一個實施例中，鎂鋅 錯合金包含不大于4. 0重量％的Zn。
[0005] 在一個實施例中，（重量％ Mg)八重量％21〇(8卩，1%/211比）為至少0.75。在另 一個實施例中，（重量％ Mg)八重量％21〇為至少0.90。在又一個實施例中，（重量％1%)/ (重量％ Zn)為至少1.0。在另一個實施例中，（重量％1%"(重量％ Zn)為至少1.02。在 一個實施例中，（重量％18"(重量％ Zn)(即，Mg/Zn比）為不大于2. 00。在另一個實施例 中，（重量％1%"(重量％ Zn)為不大于1.75。在另一個實施例中，（重量％1%"(重量％ Zn)為不大于1. 50。
[0006] 本申請所涉及的新型鎂鋅鋁合金可包含銅和/或硅。在一個實施例中，鎂鋅鋁合 金包含銅。在另一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含硅。在又一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含銅 和娃兩者。
[0007] 使用銅時，鎂鋅鋁合金通常包含至少0. 05重量％的Cu。在一個實施例中，鎂鋅鋁 合金包含至少0.10重量％的Cu。鎂鋅鋁合金通常包含不大于1.0重量％的Cu，如不大于 〇. 5重量％的Cu。在其他實施例中，銅作為雜質(zhì)包含在鎂鋅鋁合金中，并且在這些實施例 中，銅的重量百分比為小于0. 05 %。
[0008] 使用硅時，鎂鋅鋁合金通常包含至少0. 10重量％的Si。在一個實施例中，鎂鋅鋁 合金包含至少0.15重量％的Si。鎂鋅鋁合金通常包含不大于0.50重量％的Si。在一個 實施例中，鎂鋅鋁合金包含不大于0. 35重量％的Si。在另一個實施例中，鎂鋅鋁合金包含 不大于0. 25重量％的Si。在其他實施例中，硅作為雜質(zhì)包含在鎂鋅鋁合金中，并且在這些 實施例中，娃的重量百分比為小于0. 10%。
[0009] 本申請所涉及的新型鎂鋅鋁合金可包含選自Zr、Sc、Cr、Mn、Hf、V、Ti和稀土元素 的至少一種次要元素。此類元素可用于（例如）促進在所得鎂鋅鋁合金產(chǎn)品中形成恰當顆 粒結(jié)構(gòu)。次要元素可任選地按如下方式存在：至多0. 20重量％的Zr、至多0. 30重量％的 Sc、至多1. 0重量％的]?11、至多0. 50重量％的Cr、各自至多0. 25重量％的批、V和稀土元 素中的任何一種，以及至多0. 15重量％的Ti。優(yōu)選鋯（Zr)和/或鈧（Sc)用于顆粒結(jié)構(gòu)控 制。使用鋯時，鋯在新型鎂鋅鋁合金中的含量通常為0.05至0.20重量％。在一個實施例 中，新型鎂鋅鋁合金包含〇. 07至0. 16重量％的Zr。除了鋯之外或作為鋯的替代物，還可 使用鈧；當存在鈧時，鈧在新型鎂鋅鋁合金中的含量通常為〇. 05至0. 30重量％。在一個實 施例中，新型鎂鋅鋁合金包含0. 07至0. 25重量％的Sc。除了鋯和/或鈧之外或作為鋯和 /或鈧的替代物，還可使用鉻（Cr);當存在鉻時，鉻在新型鎂鋅鋁合金中的含量通常為0.05 至0.50重量％。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含0.05至0.35重量％的0。在另 一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含〇. 05至0. 25重量％的Cr。在其他實施例中，鋯、鈧和 /或鉻中的任何一種可作為雜質(zhì)包含在鎂鋅鋁合金中，并且在這些實施例中，此類元素在合 金中的重量百分比應當為小于0.05%。
[0010] Hf、V和稀土元素可以各自至多0. 25重量％的量包含在鎂鋅鋁合金（即，可包含各 自至多0. 25重量％的Hf和V中的任何一種，以及各自至多0. 25重量％的任何稀土元素）。 在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含各自不大于〇. 05重量％的Hf、V和稀土元素（可包 含各自不大于〇. 05重量％的Hf和V中的任何一種，以及各自不大于0. 05重量％的任何稀 土元素）。
[0011] 優(yōu)選鈦用于顆粒細化；當存在鈦時，鈦在新型鎂鋅鋁合金中的含量通常為0.005 至0. 10重量％。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含0.01至0.05重量％的11。在另一 個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含〇. 01至〇. 03重量％的Ti。
[0012] 新型鎂鋅鋁合金可使用至多1. 0重量％的錳（Mn)。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁 合金包含不大于0. 75重量％的Mn。在另一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含不大于0. 60 重量％的此。在又一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含不大于0. 50重量％的此。在另一個 實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含不大于0. 40重量％的Mn。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合 金包含至少0. 05重量％的此。在另一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含至少0. 10重量％ 的Mn。在又一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含至少0.15重量％的此。在另一個實施例 中，新型鎂鋅鋁合金包含至少〇. 20重量％的Mn。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金基本上 不含錳，Mn的含量為小于0. 05重量％。
[0013] 新型鎂鋅鋁合金中可存在鐵（Fe)，并且鐵通常作為雜質(zhì)而存在。新型鎂鋅鋁合金 的鐵含量通常應當不超出約〇. 35重量％。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金包含不大于約 0. 25重量％的？6。在其他實施例中，新型鎂鋅鋁合金可包含不大于約0. 15重量％的？6,或 不大于約〇. 10重量％的Fe，或不大于約0. 08重量％的Fe，或更少。
[0014] 除了以上列舉的元素之外，新型鎂鋅鋁合金的其余物質(zhì)（剩余物）總體上是鋁和 其他元素，其中這些其他元素在新型鎂鋅鋁合金中的含量各自為不大于〇. 15重量％，并且 這些其他元素的總量不超出0. 35重量％。如本文所用，"其他元素"包括除了上述元素之 外的元素周期表的任何元素，即，除了 Al、Mg、Zn、Cu、Si、Fe、Zr、Sc、Cr、Mn、Ti、Hf、V和稀 土元素之外的任何元素。在一個實施例中，新型鎂鋅鋁合金中包含的其他元素各自為不大 于0. 10重量％，并且這些其他元素的總量不超出0. 25重量％。在另一個實施例中，新型鎂 鋅鋁合金中包含的其他元素各自為不大于0. 05重量％，并且這些其他元素的總量不超出 〇. 15重量％。在又一個實施