專利名稱：：Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金及其制造方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及鋁基合金，更具體而言涉及Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金。
背景技術(shù)：
：Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金已在航空業(yè)廣泛使用多年。隨著飛機(jī)結(jié)構(gòu)的演變以及朝著降低重量和成本的目標(biāo)的努力，一直在不斷地尋求各種性能一一諸如強(qiáng)度、韌度和抗腐蝕性一一之間的最優(yōu)均衡。此外，鑄造、軋制以及退火方法的改進(jìn)能夠有利地對(duì)合金的組成相圖提供進(jìn)一步的控制。由Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金制成的厚的軋制、煅造或擠壓(extruded)產(chǎn)品尤其用來(lái)制造航空業(yè)中整體加工的高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)部件，例如機(jī)翼部件如翼梁等，這類部件通常由厚的鍛件加工制得。對(duì)于各種性能，諸如靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度、斷裂韌度、抗應(yīng)力腐蝕裂紋性、淬火敏感性、抗疲勞性、殘余應(yīng)力水平，所獲得的性能值將決定產(chǎn)品的總體性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師方便地使用其的能力、以及在進(jìn)一步的處理步驟例如機(jī)械加工中使用其的容易程度。在上述性能中，有一些在性質(zhì)上經(jīng)常是相沖突的，通常必須尋找一個(gè)折衷點(diǎn)。相沖突的性能有，例如靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與韌度以及靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能。在現(xiàn)有技術(shù)中描述了具有高斷裂韌度和高機(jī)械強(qiáng)度的Al-Zn-Mg—Cu合金。作為一個(gè)實(shí)例，美國(guó)專利No5，865,911描述了一種鋁合金，該鋁合金主要由下列組成(以重量％表示)約5.9至6.7%的鋅、1.8至2.4%的銅、1.6至1.86%的鎂、0.08至0.15%的鋯、余額為鋁以及附帶的元素和雜質(zhì)。該'911專利特別提及了靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度與韌度之間的折衷。美國(guó)專利No6，027，582描述了一種厚度大于60mm的軋制、煅造或擠壓的A1-Zn-Mg-Cu鋁基合金產(chǎn)品，該產(chǎn)品組成為(以重量％表示)Zn:5.7-8.7、Mg:1.7-2.5、Cu:1.2-2.2、Fe:0.07—0.14、Zr:0.05-0.15，并且Cu+Mg<4.1且Mg〉Cu。該'582專利還描述了淬火敏感性的改進(jìn)。美國(guó)專利No6，972，110描述了一種合金，該合金優(yōu)選包含(以重量％表示)Zn:7-9.5、Mg:1.3-1.68和Cu:1.3-1.9并且鼓勵(lì)保持Mg<(Cu+0.3)。該'110專利公開了使用三步時(shí)效處理以改進(jìn)抗應(yīng)力腐蝕裂紋性。三步時(shí)效處理時(shí)間長(zhǎng)并且難于控制，因而希望不必進(jìn)行這種熱處理而獲得高的抗腐蝕性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有特定組成范圍的Al-Zn-Cu-Mg合金，該特定組成范圍能夠賦予鍛造產(chǎn)品以在適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕性能之間的改進(jìn)折衷。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制造鍛造鋁合金產(chǎn)品的方法，該方法能夠賦予適當(dāng)水平斷裂韌度的機(jī)械強(qiáng)度和抗應(yīng)力腐蝕之間的改進(jìn)折衷。為達(dá)到這些以及其它目的，本發(fā)明涉及一種軋制或煅造的鋁基合金的鍛造產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有2至IO英寸的厚度，包括下列成分，或有利地主要由下列成分組成(以重量％表示)Mg1.5—2.4Cu1.7-2.1Fe0—0.13SiO-O.lOTi0—0.06Zr0.06-0,13Cr0—0.04MnO-0.04雜質(zhì)和其它附帶元素各自《0.05。在成型以后，所述產(chǎn)品通過(guò)固溶熱處理、淬火以及時(shí)效處理，并且在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中具有以下性能a)在40ksi的ST應(yīng)力水平，應(yīng)力腐蝕裂紋后不失效的最小壽命至少為50天，并且優(yōu)選至少為70天，b)在四分之一厚度處沿L方向所測(cè)量的常規(guī)抗拉屈服強(qiáng)度高于70-0.32tksi(t為以英寸表示的產(chǎn)品的厚度)，優(yōu)選高于71-0.32tksi,且更優(yōu)選高于72-0.32tksi,c)在四分之一厚度處沿L-T方向所測(cè)量的韌度高于42-1.7tksWin(t為以英寸表示的產(chǎn)品的厚度)。本發(fā)明還涉及一種用于制造軋制或煅造鋁基合金的鍛造產(chǎn)品的方法，該方法包括以下步驟a)鑄造一種包括下列成分或有利地基本由下述成分構(gòu)成的鑄塊(以重量％表示)Zn6.2—7.2Mg1.5—2.4Cu1.7—2.1Fe0—0.13SiO-0.10Ti0—0.06Zr0,06-0.13Cr0—0.04Mn0—0.04雜質(zhì)和其它附帶元素各自《0.05;b)在860-930°F，或優(yōu)選在875-905°F均化所述鑄塊；c)在640-825°F,優(yōu)選在650-805°F的入口溫度，熱加工所述鑄塊使其成為最終厚度為2至10英寸的板材；d)對(duì)所述板材進(jìn)行固溶熱處理并淬火；e)以1至4%的永久變形拉伸所述板材；f)通過(guò)在230-250°F下加熱5至12小時(shí)并在300-350°F下加熱5至30小時(shí)，對(duì)所述板材進(jìn)行時(shí)效處理，等效時(shí)間(equivalenttime)t(eq)31至56小時(shí)、優(yōu)選33至44小時(shí)，所述等效時(shí)間t(eq)由以下公式定義<formula>formulaseeoriginaldocumentpage9</formula>其中T是在退火期間以。K表示的瞬間溫度而Tref選擇為302°F(423°K)的參照溫度，其中t(eq)以小時(shí)表示。圖1:本發(fā)明板材A(8")對(duì)7040(厚度8.27"的參照B和參照C)和7050(厚度8"的參照D和參照E)的TYS(L)_Klc(L-T)圖。圖2:本發(fā)明板材A(8")對(duì)7050(厚度8.5"的參照F和參照G)的TYS(L)-Kapp(L—T)圖。所述附圖，將其納入本說(shuō)明書并構(gòu)成了本說(shuō)明書的一部分，示例說(shuō)明本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施方案，并和以上給出的一般描述和以下給出的優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述一起，用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。具體實(shí)施例方式除非另有指出，所有涉及合金化學(xué)組成的表達(dá)均通過(guò)基于合金的總重量的重量百分比表示。合金標(biāo)號(hào)遵循鋁業(yè)協(xié)會(huì)(TheAluminumAssociation)的規(guī)定，其對(duì)本領(lǐng)域4支術(shù)人員而言是已知的。狀態(tài)(temper)的定義制定于ASTME716，E1251中。除非另有指出，靜態(tài)機(jī)械性能，即，極限拉伸強(qiáng)度UTS、拉伸屈服應(yīng)力TYS和在斷裂延伸率E根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTMB557的拉伸試驗(yàn)測(cè)定，部件的夾持位置及其方向定義在標(biāo)準(zhǔn)AMS2355中。根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E399測(cè)定斷裂韌度Le。應(yīng)力強(qiáng)度對(duì)裂紋擴(kuò)展的圖，稱為R曲線，根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)E561測(cè)定。臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子Kc，換言之是使裂紋不穩(wěn)定的強(qiáng)度因子，從R曲線開始計(jì)算。應(yīng)力強(qiáng)度因子Kc。也是在單調(diào)荷載開始時(shí)，通過(guò)指定初始裂紋長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)于臨界荷載而進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算所需形狀的試件的這兩個(gè)值。K,表示與用于進(jìn)行R曲線試驗(yàn)的試件相應(yīng)的Kc。因子。應(yīng)該注意的是，在韌度試驗(yàn)中使用的試驗(yàn)板的寬度可能對(duì)試驗(yàn)所測(cè)定的應(yīng)力強(qiáng)度具有重要的影響。使用的是CT試樣。除非另有指出，寬度W為5英寸(127mm),B-0.3英寸且初始裂紋長(zhǎng)度ao=l.8英寸。根據(jù)ASTM標(biāo)準(zhǔn)G47和G49,對(duì)試樣在一半厚度T/2處于ST方向上進(jìn)行scc研究。術(shù)語(yǔ)"結(jié)構(gòu)部件"是本
技術(shù)領(lǐng)域：
中公知的術(shù)語(yǔ)，指機(jī)械結(jié)構(gòu)中所用的構(gòu)件，對(duì)于該部件而言，靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)機(jī)械性能就結(jié)構(gòu)性能而言尤為重要，并且常對(duì)其指定結(jié)構(gòu)計(jì)算或進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算。這類部件通常為其斷裂可能嚴(yán)重危及機(jī)械結(jié)構(gòu)、其使用者或其他人的安全的構(gòu)件。對(duì)于飛機(jī)而言，結(jié)構(gòu)部件包括機(jī)身(例如機(jī)身外殼)、縱梁、艙壁、周圍框架、機(jī)翼(例如機(jī)翼外殼、縱梁或加強(qiáng)件、翼肋、加強(qiáng)桿)、飛機(jī)尾部(例如水平或豎直穩(wěn)定裝置)、橫梁、座椅調(diào)節(jié)輪和搶門等部件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施方案，鋁-鋅-鎂-銅鍛造產(chǎn)品具有以下組成(含范圍)表l:在一個(gè)實(shí)施方案中發(fā)明合金的組成范圍(重量。/。，余額Al)<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>本發(fā)明的再一個(gè)實(shí)施方案中，本發(fā)明合金的組成范圍如下Zn:6.6-7.0,Mg:1.68-2.4,Cu:1.3-2.3最小含量的溶質(zhì)(Zn，Mg和Cu)對(duì)于獲得所需的強(qiáng)度通常是重要或者是必要的。Zn+Cu+Mg優(yōu)選高于10重量》/,優(yōu)選高于10.3重量％。由于相同原因，Zn含量應(yīng)當(dāng)優(yōu)選包括至少約6.2重量％,優(yōu)選至少6.6重量％、6.7重量％或甚至6.72重量％，這使其通常高于7040或7050合金的Zn含量。類似地，Cu+Mg優(yōu)選高于3.3重量％并且優(yōu)選高于3.5重量％。另一方面，在一些實(shí)施方案中限制鋅的量是有利的，以便無(wú)需使用難的3步時(shí)效處理即可獲得高的抗腐蝕性。為此，所述Zn含量應(yīng)該有利地保持在約7.2重量％以下，優(yōu)選在7.G重量％或甚至6.98重量％以下，這使其通常低于7085合金的Zn含量。Mg和Cu的高含量可能影響斷裂韌度性能。Mg和Cu的組合含量應(yīng)該最好被保持在約4.0重量％以下，優(yōu)選在約3.8重量％以下。一種適用于本發(fā)明的合金還優(yōu)選包含鋯，鋯通常用于顆粒尺寸的控制。為了影響再結(jié)晶，鋯含量應(yīng)該優(yōu)選至少約0.06重量％，并且優(yōu)選約0.08重量》/,但為了最小化淬火敏感性以及減少在煅造期間的問(wèn)題，鋯含量應(yīng)該有利地保持在約0.13重量％以下并且優(yōu)選在0.12重量%以下。為了限制鑄態(tài)晶粒的尺寸，如果需要，通?？稍阼T造期間添加與硼或碳相締合的鈦。本發(fā)明通?？扇菰S高達(dá)約0.06重量％或約0.05重量％的Ti。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述Ti含量為約0.02重量％至約0.06重量％，并且優(yōu)選約0.03重量％至約0.05重量％。本發(fā)明合金還可包含更少量的其它元素，且在一些實(shí)施方案中是次優(yōu)選的。鐵和硅通常影響斷裂韌度性能。鐵和硅的含量通常應(yīng)當(dāng)保持在低水平，例如對(duì)于鐵最好不超過(guò)約0.13重量°/?；騼?yōu)選不超過(guò)約0.10重量％，且對(duì)于硅最好不超過(guò)約0.10重量％或優(yōu)選不超過(guò)約0.08重量％。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，鐵和硅含量《0.07重量％。優(yōu)選避免含鉻并且鉻通常應(yīng)保持在約0.04重量°/。以下，優(yōu)選在約0.03重量°/。以下。也優(yōu)選避免含錳并且錳通常應(yīng)保持在約0.04重量％以下，且優(yōu)選在約0.03重量％以下。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，合金中基本不含鉻和錳(指沒有刻意添加Mn或Cr，且這些元素如果存在，以不大于雜質(zhì)水平的量存在，雜質(zhì)水平可小于或等于0.01重量％)。元素——例如Mn和Cr——可增加淬火敏感性，因此在某些情況下可將其有利地保持在小于或等于約0.01重量％。用于制造本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品的合適方法包括(i)鑄造由本發(fā)明的合金制得的鑄塊或坯錠，(ii)在約860至930T,或優(yōu)選在約875至約905下的溫度進(jìn)行均化，(iii)在進(jìn)口溫度為約640至825T且優(yōu)選在約650至約805下條件下，在一個(gè)或多個(gè)階段中通過(guò)軋制或鍛造進(jìn)行熱轉(zhuǎn)化，形成最終厚度為2至IO英寸的板材，(iv)在約850至約920°F，并且優(yōu)選在約890至約900。F溫度下，固溶熱處理5至30小時(shí)，(v)進(jìn)行淬火，優(yōu)選用室溫的水，(vi)通過(guò)永久變形為最好小于5%、優(yōu)選1至4%的可控拉伸或壓制進(jìn)行應(yīng)力消除，(vii)進(jìn)行時(shí)效處理。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，熱轉(zhuǎn)化開始溫度優(yōu)選為640至700°F。本發(fā)明尤其適用于厚度標(biāo)準(zhǔn)大于約3英寸的情形。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品為一種含有本發(fā)明的合金、厚度為4至9英寸、或有利地為6至9英寸的板材。為改進(jìn)本發(fā)明中的腐蝕性能，有利地使用"過(guò)度時(shí)效的"(over-aged)狀態(tài)("T7型")?？蛇m用于本發(fā)明產(chǎn)品的狀態(tài)包括，例如T6、T651、T74、T76、T751、T7451、T7452、T7651或T7652,優(yōu)選狀態(tài)T7451和T7452。時(shí)效處理有利地在兩個(gè)步驟中進(jìn)行，第一步在介于230至250T之間的溫度下時(shí)效處理5至20小時(shí)、優(yōu)選5至12小時(shí)，第二步在介于300至360下之間、優(yōu)選介于310至330下之間的溫度下時(shí)效處理5-30小時(shí)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，時(shí)效處理等效時(shí)間t(eq)在31至56小時(shí)之間，并且優(yōu)選包括在33至44小時(shí)之間。在302°F時(shí)所述等效時(shí)間t(eq)由以下/>式定義J"exp(-16000/T)dtt(6q)=exp(-16000/Tref)其中T是在退火期間以。K表示的瞬時(shí)溫度，而Tref選擇為302T(423°K)的參照溫度，t(eq)以小時(shí)表示。本發(fā)明合金的窄組成范圍一一主要基于強(qiáng)度對(duì)韌度的折衷進(jìn)行的選擇一一使得鍛造產(chǎn)品具有意想不到的高抗腐蝕性。本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品有利地用作或納入飛機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件中。在一個(gè)有利的實(shí)施方案中，本發(fā)明的產(chǎn)品用在翼梁中。以下將參照示例性且非限制性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的這些以及其它方面進(jìn)4于更詳細(xì)的闡述。實(shí)施例實(shí)施例1鑄造7個(gè)鑄塊，一個(gè)為本發(fā)明的產(chǎn)品(A)，兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合金7040(B、C)及四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)合金7050(D、E、F和G)，具有以下組成(表2):表2:本發(fā)明的鑄塊以及參照鑄塊的組成(重量°/。)<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>然后在870至910下剝皮處理(scalp)和均化所述鑄塊。將所述鑄塊熱軋成厚度在8.0英寸(203mm)和8.5英寸(208mm)之間的成品規(guī)格的板材(板材A，以及B至G)。熱軋進(jìn)口溫度是802°F(板材A)。對(duì)于參照板材，熱軋進(jìn)口溫度在770和815下之間。將所述板材在890-900下的浸泡溫度固溶熱處理10-13小時(shí)。淬火并對(duì)板材A以1.87%、對(duì)參照板材以1.5至2.5%之間的永久伸長(zhǎng)率拉伸所述板材。淬火和拉伸之間的時(shí)間間隔對(duì)于控制殘余應(yīng)力的水平是重要的，根據(jù)本發(fā)明此時(shí)間間隔優(yōu)選小于2小時(shí)并且更優(yōu)選小于1小時(shí)。對(duì)于板材A，淬火和拉伸之間的時(shí)間間隔是39分鐘。對(duì)板材A進(jìn)行兩步時(shí)效處理在240下處理6小時(shí)并在310T處理24小時(shí)，而對(duì)參照板材則進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的兩步時(shí)效處理。由該熱-機(jī)械處理產(chǎn)生的狀態(tài)為T7451。所有測(cè)試試樣基本不再結(jié)晶，重結(jié)晶晶粒的體積分率小于35%。對(duì)所述試樣進(jìn)行機(jī)械試驗(yàn)以測(cè)定其靜態(tài)機(jī)械性能以及其抗裂紋擴(kuò)展性能。在表3中提供了拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。表3:試樣的靜態(tài)機(jī)械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>本發(fā)明的試樣顯示出比所有對(duì)照試樣更高的強(qiáng)度。與7050板材相比，L方向上拉伸屈服強(qiáng)度的改進(jìn)高于10%。與7040板材相比，改進(jìn)約為4%。在表4中提供了斷裂韌度測(cè)試的結(jié)果。表4:試樣的斷裂韌度性能<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>圖l示出了L-T平面應(yīng)變斷裂韌度(Kn;)對(duì)縱向拉伸屈服強(qiáng)度TYS(L)的坐標(biāo)圖，兩種試樣都取自板材的四分之一平面(T/4)位置處。本發(fā)明試樣與試樣B和C(7040)相比顯示出更高的強(qiáng)度和可比的斷裂韌度，而與試樣D和E(7050)相比顯示出更高的強(qiáng)度同時(shí)具有更高的斷裂韌度(對(duì)于所獲得的更高強(qiáng)度及更高斷裂韌度的具體數(shù)值的詳細(xì)情況參見圖1)。圖2示出了L-T斷裂韌度(Kapp)對(duì)縱向拉伸屈服強(qiáng)度TYS(L)的坐標(biāo)圖，兩種試樣都取自板材的四分之一平面(T/4)位置處。本發(fā)明試樣與試樣F和G(7050)相比表現(xiàn)出更高的強(qiáng)度和更高的斷裂韌度(有關(guān)所獲得的更高強(qiáng)度和更高斷裂韌度值的詳細(xì)情況參見圖2)。根據(jù)ASTMG49標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量短橫向方向上合金A(本發(fā)明)板材的抗應(yīng)力腐蝕性能。在25、36和40ksi拉伸應(yīng)力下測(cè)試ST拉伸樣品。暴露50天之內(nèi)沒有試樣失效。此性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了參照產(chǎn)品7050和7040所保證的最小值，根據(jù)ASTMG47，該保證的最小值是在35ksi應(yīng)力下暴露20天。本發(fā)明合金A與現(xiàn)有技術(shù)中已知的合金相比表現(xiàn)出突出的抗腐蝕性。特別令人印象深刻和意想不到的是，與現(xiàn)有技術(shù)中的試樣相比，本發(fā)明的板材表現(xiàn)出更高水平的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性，并同時(shí)具有更高的拉伸強(qiáng)度和可比的斷裂韌度。實(shí)施例2對(duì)實(shí)施例1的經(jīng)淬火和拉伸的本發(fā)明板材A進(jìn)行了三種不同的時(shí)效處理試驗(yàn)。將所述板材進(jìn)行兩步時(shí)效處理，其中第一步在230至250下之間進(jìn)行，而第二步在300至350下之間進(jìn)行，此兩步處理由下式所示的、介于20至37小時(shí)之間的等效時(shí)間t(eq)表征<formula>formulaseeoriginaldocumentpage15</formula>其中T(以K表示)表示連續(xù)進(jìn)行一段時(shí)間t(以小時(shí)表示)的熱處理的溫度，Tref為參照溫度，此處設(shè)定為423K或302下。靜態(tài)機(jī)械性能和IU韌度示于表5。表5:不同條件下時(shí)效處理的試樣的機(jī)械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>在與實(shí)施例1所述的7040鑄塊的處理范圍相同的條件下，將所述鑄塊轉(zhuǎn)化成規(guī)格為7.28英寸的板材。最后對(duì)所述板材進(jìn)行時(shí)效處理，以獲得與實(shí)施例1中所述板材A的強(qiáng)度盡可能接近的強(qiáng)度。在表7中提供了板材H的機(jī)械性能。表7:板材H的機(jī)械性能(在T/4處測(cè)得)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>根據(jù)ASTMG49標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試短橫向方向上板材H的抗應(yīng)力腐蝕性能。在36ksi拉伸應(yīng)力下對(duì)ST拉伸試樣進(jìn)行試驗(yàn)。三個(gè)試樣中僅有一個(gè)沒有在暴露的40天之內(nèi)失效。這個(gè)結(jié)果進(jìn)一步突出了實(shí)施例1中板材A的優(yōu)異性能，因?yàn)樵趯?shí)施例1中在更高的拉伸應(yīng)力(40ksi)下、在50天的暴露期內(nèi)沒有樣品失效。實(shí)施例4鑄造三個(gè)鑄塊，一個(gè)為本發(fā)明的合金(J)，兩個(gè)為參照合金(K和L)，具有以下組成(表8):表8:鑄塊的組成(重量％)SiFeCuMnMgCrZnTiZrJ(發(fā)明)0.050.061.720.00011.750.00056.60.040.11K(參照)0.030.071.530.00011.730.00056.30.040.11L(參照)0.050.092.240.00012.110.00056.20.030.09然后將所述鑄塊剝皮處理并均化至870-910下。本發(fā)明的鑄塊熱軋成厚度為6.66英寸(169mm)成品規(guī)格的板材，而參照鑄塊熱軋成6.5英寸(165mm)厚度的板材。對(duì)于板材J熱軋進(jìn)口溫度為808°F。對(duì)于參照板材，熱軋進(jìn)口溫度于770至815下之間。所述板材在890-900下的浸泡溫度固溶熱處理10-13小時(shí)。淬火并對(duì)板材J以2.25%、對(duì)參照板材以1.5至2.5%之間的永久伸長(zhǎng)率拉伸所述板材。對(duì)于板材J,淬火和拉伸之間的時(shí)間間隔為64分鐘。對(duì)板材J進(jìn)行兩步時(shí)效處理在240-260下處理6小時(shí)并在315-335下處理12小時(shí)，而對(duì)于參照試樣則使用本
技術(shù)領(lǐng)域：
已知的標(biāo)準(zhǔn)兩步時(shí)效條件。由此熱-機(jī)械處理產(chǎn)生的狀態(tài)為T7451。對(duì)所述試樣進(jìn)行機(jī)械測(cè)試以測(cè)定其靜態(tài)機(jī)械性能以及其抗裂紋擴(kuò)展性能。拉伸屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率示于表9中。表9:試樣的靜態(tài)機(jī)械性能<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在表10中提供了斷裂韌度試驗(yàn)的結(jié)果。表10:試樣的斷裂韌度性能<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>本發(fā)明板材J表現(xiàn)出非常高的斷裂韌度，尤其在S-L和T-L方向。與試樣J相比IU在S-L方向上的改進(jìn)大于10%，而與試樣L相比改進(jìn)大于約40%。其它優(yōu)點(diǎn)、性能及改進(jìn)對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)很容易發(fā)現(xiàn)。因此本發(fā)明的更寬方面并不限于本說(shuō)明書中所示和所述的特定細(xì)節(jié)及代表性設(shè)備。因而，可以進(jìn)行各種改進(jìn)而不脫離所附權(quán)利要求書等所限定的總發(fā)明構(gòu)思的精神或范圍。本i兌明書及所附權(quán)利要求書中所使用的冠詞例如"該"、"一"和"一個(gè)，，可以指單數(shù)或復(fù)數(shù)。在本說(shuō)明書及所附權(quán)利要求書中，只要列舉數(shù)值，則該數(shù)值指確切的數(shù)值以及與該數(shù)值接近的、與所列數(shù)值相比造成的是無(wú)實(shí)質(zhì)性改變的數(shù)值。權(quán)利要求1.一種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品，其特征在于，所述產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且所述產(chǎn)品主要由下列組成(以重量％表示)Zn6.2-7.2Mg1.5-2.4Cu1.7-2.1Fe0-0.13Si0-0.10Ti0-0.06Zr0.06-0.13Cr0-0.04Mn0-0.04雜質(zhì)以及其它附帶元素各自≤0.05。2.根據(jù)權(quán)利要求l的產(chǎn)品，其中Zn6.6-7.0Mg1.5-1.8Ti0-0.05。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的產(chǎn)品，其中Cu《2.0。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其中Fe《0.07并且Si《0.07。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，Zn6.7-7.0Mg1.68-1.8。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，Zn6.72-6.98Cu1.75-2.0。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，時(shí)效狀態(tài)。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，狀態(tài)。其中其中其中所述產(chǎn)品處于過(guò)度其中所述產(chǎn)品處于T749.根據(jù)權(quán)利要求1-8或19-20中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)口卯具有至少一種下述性能a)在40ksi的短橫向(ST)方向應(yīng)力水平，應(yīng)力腐蝕裂紋(SCC)之后沒有失效的最小壽命為至少50天，b)在四分之一厚度處沿L方向所測(cè)得的常規(guī)拉伸屈服強(qiáng)度至少為70-0.32tksi(t為以英寸表示的產(chǎn)品厚度)，c)在四分之一厚度處所測(cè)得的L-T方向的韌度至少為42-1.7tksWin(t為以英寸表示的產(chǎn)品厚度)。10.根據(jù)權(quán)利要求9的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品在四分之一厚度處沿L方向所測(cè)得的拉伸屈服強(qiáng)度至少為71-0.32tksi(t為以英寸表示的產(chǎn)品厚度)。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)的產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品的厚度為4至9英寸。12.—種適用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件，包括權(quán)利要求1-11或19-20中任一項(xiàng)的產(chǎn)品。13.—種適用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件，包括權(quán)利要求1-11中任一項(xiàng)的產(chǎn)品。14.一種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的A卜Zn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品，所述產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且所述產(chǎn)品基本由下述物質(zhì)構(gòu)成(以重量％表示)Zn6.6—7.0Mg1.68—2.4Cu1.3-2.3FeO-0.13SiO-0.10Ti0—0.06Zr0.05—0.13Cr0—0.04Mn0-0.04雜質(zhì)以及其它附帶元素各自《0.05。15.根據(jù)權(quán)利要求14的產(chǎn)品，其中Zr為0.05至0.12。16.—種用于制造軋制或煅造的鋁基合金鍛造產(chǎn)品的方法，包括以下步驟a)鑄造包括下述組成的鑄塊Zn6.2-7.2Mg1.5-2.4Cu1.7—2.1Fe0-0.13Si0-0.10Ti0-0.06Zr0.06—0.13Cr0—0.04Mn0-0.04雜質(zhì)和其它附帶元素各自<0.05;b)在860-930。F或優(yōu)選在875-905°F均化所述鑄塊；c)在640-825°F、優(yōu)選在650-805°F的入口溫度下，對(duì)所述鑄塊通過(guò)軋制或煅造進(jìn)行熱加工，使其成為最終厚度為2至10英寸的板材；d)對(duì)所述板材進(jìn)行固溶熱處理并淬火；e)以1至4%的永久變形拉伸所述板材；f)通過(guò)在230-250。F加熱5至12小時(shí)并在300-360°F下加熱5至30小時(shí)對(duì)所述板材進(jìn)行時(shí)效處理，等效時(shí)間t(eq)31至56小時(shí)的，所述等效時(shí)間t(eq)由以下公式定義fexp(-16000/T)dtt(eq)=exp(-16000/1W)其中T為以。K表示的退火過(guò)程的瞬時(shí)溫度，Tref選擇為302下(423°K)的參照溫度，且t(eq)以小時(shí)表示。17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述等效時(shí)間t(eq)為33至44小時(shí)。18.根據(jù)權(quán)利要求16至17中任一項(xiàng)的方法，其中在淬火和拉伸之間的時(shí)間不超過(guò)2小時(shí)。19.一種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的A1-Zn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且其中所述產(chǎn)品包括(以重量％表示)Zn6.2—7.2Mg1.5—2.4Cu1.7—2.1Fe0-0.13Si0-0.10Ti0—0.06Zr0.06—0.13Cr0—0.04Mn0—0.04雜質(zhì)和其它附帶元素各自《0.05。20.—種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的Al-Zn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品，所述產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且所述產(chǎn)品包括(以重量°/。表示)Zn6.6-7.0Mg1.68—2.4Cu1.3—2.3Fe0—0.13SiO-0.10Ti0—0.06Zr0.05—0.13Cr0—0.04Mn0-0.04雜質(zhì)以及其它附帶元素各自<0.05。21.—種飛機(jī)或航空產(chǎn)品，包括權(quán)利要求1-11、14-15、19-20中任一項(xiàng)的產(chǎn)品。22.—種通過(guò)權(quán)利要求16-18中任一項(xiàng)的方法制造的產(chǎn)品。全文摘要一種厚度為2至10英寸的軋制或煅造的Al-Xn-Cu-Mg鋁基合金鍛造產(chǎn)品。所述產(chǎn)品已經(jīng)過(guò)固溶熱處理、淬火和時(shí)效處理，并且所述產(chǎn)品包括(以重量％表示)Zn6.2-7.2、Mg1.5-2.4、Cu1.7-2.1、Fe0-0.13、Si0-0.10、Ti0-0.06、Zr0.06-0.13、Cr0-0.04、Mn0-0.04、雜質(zhì)以及其它附帶元素各自≤0.05。還公開了合金本身及飛機(jī)和航空用途、以及制造所述產(chǎn)品的方法。文檔編號(hào)C22F1/053GK101115856SQ200680004380公開日2008年1月30日申請(qǐng)日期2006年2月10日優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日發(fā)明者D·杜蒙特,K·P·史密斯,T·華納,V·丹澤菲爾德申請(qǐng)人:愛爾康軋制品-雷文斯伍德有限公司;愛爾康何納呂公司