專利名稱：高強(qiáng)度鍛造鋁合金產(chǎn)品的制作方法
局強(qiáng)度鍛造f呂合金嚴(yán)品相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2010年4月20 日提交的題為〃HIGH STRNGTH FORGED ALUMINUM ALLOYPRODUCTS"的美國專利申請12/799，244的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其整體并入本文。
背景技術(shù)：
鍛造鋁合金產(chǎn)品可具有比類似的形變產(chǎn)品更低的強(qiáng)度，這可反映在工業(yè)規(guī)范中。例如，對于擠壓產(chǎn)品7055-T74X容許的性能比對于鍛造產(chǎn)品典型的7055-T74X性能高得多，如下文表I所示。盡管橫向強(qiáng)度性質(zhì)類似，但擠壓產(chǎn)品在縱向方向?qū)崿F(xiàn)了高出約IOksi的強(qiáng)度。當(dāng)一旦考慮到容許性能(即保證最低值)通常遠(yuǎn)低于典型性能，下面的擠壓性能和鍛造性能之間的差異甚至更顯著。
表I對于7055-T74X擠壓件和鍛件1/2”到I ”厚的熱處理型材的拉伸性能
7055-T74XXX7055-T74 鍛件
____擠壓件(A-基準(zhǔn))__(典型)
縱向屈服強(qiáng)度Us1 )7868
縱向極限拉伸強(qiáng)度(ksi )8576
縱橫向屈服強(qiáng)度(ksi)7472
縱橫向極限拉伸強(qiáng)度(ksi )8079發(fā)明概述概括而言，本公開涉及新的鍛造鋁合金產(chǎn)品，以及生產(chǎn)此類產(chǎn)品的方法?？傮w上，所述新的鍛造鋁合金產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度，特別是在縱向方向。這種強(qiáng)度增加可歸因于該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品的獨(dú)特的顯微組織，如下文進(jìn)一步詳細(xì)所述。一方面，鍛造鋁合金產(chǎn)品包含由晶粒構(gòu)成的結(jié)晶顯微組織。所述晶粒包括第一類型晶粒和第二類型晶粒，如下文進(jìn)一步詳細(xì)定義。鍛造產(chǎn)品包含從約5體積％到約50體積％的第一類型晶粒，并且第一類型晶粒至少包括代表性的第一晶粒。代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約3. 5 I的平均縱橫比。在一些實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5 I的平均縱橫比。據(jù)認(rèn)為，此類晶粒的高縱橫比至少部分地有助于該新鍛造產(chǎn)品的高強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品包括至少約7體積％的第一類型晶粒(如下文定義)。在其它實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品包括至少約10體積％、或至少約12. 5體積％、或至少約15體積％、或至少約17. 5體積％、或至少約20體積％的第一類型晶粒。在一種實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品包括不超過約45體積％的第一類型晶粒。在其它實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品包括不超過約40體積％、或不超過約35體積％、或不超過約32. 5體積％的第一類型晶粒。在一種實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品包括從約20體積％到約32. 5體積％的第一類型晶粒。
在一種實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒(下文定義)在LT-ST面中具有至少約3.75 I的平均縱橫比。在其它實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約4 I、或至少約4. 25 I、或至少約4. 5 I、或至少約4. 75 I、或至少約5 I、或至少約5. 25 I、或至少約5. 5 I、或至少約5. 75 I、或至少約6 I、或更大的平均縱橫比。在一種實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有不大于約20 : I的平均縱橫比。在一種實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5 I的平均縱橫t匕。在其它實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約6 I、或至少約7 I、或至少約8 I、或至少約9 I、或至少約10 I、或至少約11 I、或至少約12 I、或至少約13 I、或至少約14 I、或更大的平均縱橫比。在一種實(shí)施方案中，代表性的第一晶粒在L-ST面中具有不大于約30 I的平均縱橫比。除第一類型晶粒的量和縱橫比之外，鍛造產(chǎn)品還可具有高的織構(gòu)量?？棙?gòu)是指結(jié)晶組織的至少一些晶粒的擇優(yōu)取向。使用火柴桿作為類比，考慮由火柴桿構(gòu)成的材料。如果火柴桿以完全隨機(jī)的方式包括在該材料中，則該材料具有隨機(jī)(零)織構(gòu)。但是，如果這些火柴桿中至少一些的頭部進(jìn)行排列從而它們均指向相同的方向，如同指向北的指北針 (compass)，那么該材料將由于排列的火柴桿而具有至少一些織構(gòu)。相同的原理適于結(jié)晶材料的晶粒。織構(gòu)化的鋁合金具有軸線不隨機(jī)分布的晶粒。可使用取向成像顯微術(shù)(OIM)來測量鋁合金的織構(gòu)量。當(dāng)掃描電子顯微鏡(SEM)的電子束沖擊傾斜(例如以大約70° )放置的結(jié)晶材料時(shí)，電子分散到表面以下，隨后在晶體學(xué)平面之間衍射。衍射束產(chǎn)生由交叉帶構(gòu)成的圖樣，稱為電子背散射圖樣或EBSP?？墒褂肊BSP關(guān)于已知晶體結(jié)構(gòu)的材料中的一些實(shí)驗(yàn)室參考系來確定晶格的取向。由于這些圖像可基于多種因素而改變，因此通常如下方式對所測量的織構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行歸一化計(jì)算背景強(qiáng)度或隨機(jī)強(qiáng)度的量，并且將圖像的織構(gòu)強(qiáng)度與背景強(qiáng)度進(jìn)行比較。因此，所獲得的織構(gòu)測量結(jié)果的相對強(qiáng)度是可相互比較以確定多晶材料內(nèi)不同織構(gòu)的相對量的無量綱量。例如，OIM分析可確定背景(隨機(jī))強(qiáng)度并且使用取向分布函數(shù)(ODF)來產(chǎn)生ODF強(qiáng)度值。這些ODF強(qiáng)度值可代表給定鋁合金(或其它多晶材料)內(nèi)的織構(gòu)的量。對于本申請，根據(jù)OIM取樣程序(如下文描述)，或基本類似的OIM程序(不使用X-射線衍射)來測量ODF強(qiáng)度，其中可產(chǎn)生一系列含強(qiáng)度(次數(shù)隨機(jī))指征的ODF圖。在圖4中顯示了一系列ODF圖的一個(gè)實(shí)例，其是由鋁業(yè)協(xié)會(huì)合金7085制造的常規(guī)鍛造產(chǎn)品獲得。這些ODF圖含有相對于預(yù)定標(biāo)度(圖4的右側(cè))的最大強(qiáng)度等級。如圖4中所示，常規(guī)生產(chǎn)的7085鍛造產(chǎn)品含有相對低的ODF強(qiáng)度(對于任何織構(gòu)通常具有綠色)，并且實(shí)現(xiàn)了約24. 15的最大ODF強(qiáng)度(次數(shù)隨機(jī))。這些結(jié)果說明常規(guī)7085鍛造產(chǎn)品含有一些織構(gòu)，但不是顯著量的織構(gòu)。該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品通常具有高的最大ODF強(qiáng)度，表明了高的織構(gòu)量。據(jù)認(rèn)為，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品中的高織構(gòu)量可有助于其高強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品具有至少約30的最大ODF強(qiáng)度(次數(shù)隨機(jī))。在其它實(shí)施方案中，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品具有至少約35、或至少約40、或至少約45、或至少約50、或至少約55、或至少約60、或至少約65、或至少約67、或更高的最大ODF強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了這樣的最大ODF強(qiáng)度其比可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)(temper)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約10% (例如當(dāng)常規(guī)產(chǎn)品具有25的最大ODF強(qiáng)度時(shí)，其最大ODF強(qiáng)度為27.5)。在其它實(shí)施方案中，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)這樣的最大ODF強(qiáng)度其比可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約20%，或高至少約30%，或高至少約40%，或高至少約50%，或高至少約60%，或高至少約70%，或高至少約80%，或高至少約90%，或高至少約100%，或高至少約110%，或高至少約120%，或高至少約130%，或高至少約140%，或高至少約150%，或高至少約160%，或高至少約170%，或高至少約180%，或高至少約190%，或高至少約200%，或高至少約210%，或高至少約220%，或高至少約230%，或高至少約240%，或高至少約250%，或高至少約260%，或高至少約270%，或高至少約280%，或高出更多。也可通過極圖來確定織構(gòu)。極圖是極射赤面投影圖，其具有相對于試樣的特定取向，其顯示了對于選定的晶面組例如(111)或(200)面，極密度隨極取向的變化。對于本申請，使用OIM取樣程序(如下文描述)或基本類似的O IM程序(不使用X-射線衍射)來計(jì)算極圖。
在圖2中說明了極圖的一個(gè)例子，其是上述的常規(guī)制備的7085鍛造產(chǎn)品的(111)極圖。該7085極圖具有通常隨機(jī)分布的強(qiáng)度指征(representation),并且具有約6. I (次數(shù)隨機(jī))的最大強(qiáng)度。不存在相對于強(qiáng)度指征的對稱性。這些結(jié)果均表明7085鍛造產(chǎn)品含有一些織構(gòu)，但不是顯著量的織構(gòu)。相對于可比較組成的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品，該新的鍛造鋁合金產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)在一個(gè)或多個(gè)極圖中更高的強(qiáng)度指征和/或更對稱的強(qiáng)度指征。例如，如圖7所示，由鋁業(yè)協(xié)會(huì)合金7255制造的新鍛造產(chǎn)品的(111)極圖含有多個(gè)高數(shù)值的強(qiáng)度指征。這些強(qiáng)度指征通常為黃色、橙色和/或紅色，并且具有約20. I的最大強(qiáng)度。這些高數(shù)值強(qiáng)度指征通常還是對稱的。這些結(jié)果說明該新鍛造產(chǎn)品具有高的織構(gòu)量。一個(gè)或多個(gè)上述特征可有助于該新鍛造產(chǎn)品的高強(qiáng)度性能。在一種實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品在縱向(L)方向?qū)崿F(xiàn)了相對于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約5%的拉伸屈服強(qiáng)度。在其它實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品在L方向?qū)崿F(xiàn)了相對于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約6%，或高至少約7%，或高至少約8%，或高至少約9%，或高至少約10%，或高至少約11%，或高至少約12%，或高至少約13%，或高至少約14%，或高至少約15%，或高至少約16%，或高至少約17%,或高至少約18%，或更高。通常跨整個(gè)鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了改善的強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，新的鍛造鋁合金產(chǎn)品在縱橫向(LT)方向?qū)崿F(xiàn)了相對于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約5%的拉伸屈服強(qiáng)度。在其它實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品在LT方向?qū)崿F(xiàn)了相對于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品高至少約5. 5%，或高至少約6%，或高至少約6. 5%，或高至少約7%，或高至少約7. 5%，或高至少約8%，或更高。該新鍛造產(chǎn)品通常也保持了其前身擠壓產(chǎn)品的大部分強(qiáng)度。就此而言，該新鍛造產(chǎn)品通常具有比其前身擠壓產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度低不大于約10%的拉伸強(qiáng)度(例如不低于約81ksi的拉伸強(qiáng)度，當(dāng)其前身擠壓產(chǎn)品具有90ksi的拉伸強(qiáng)度時(shí))。在一種實(shí)施方案中，該新鍛造產(chǎn)品具有比其前身擠壓產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度低不大于約9%的拉伸強(qiáng)度。在其它實(shí)施方案中，該新鍛造產(chǎn)品具有比其前身擠壓產(chǎn)品的拉伸強(qiáng)度低不大于約8%、或低不大于約7%、或低不大于約6%、或低不大于約5%、或低不大于約4%、或低不大于約3%的拉伸強(qiáng)度。就此而言，該新鍛造產(chǎn)品通常具有比其前身擠壓產(chǎn)品低不大于約IOksi的拉伸強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，該新鍛造產(chǎn)品具有比其前身擠壓產(chǎn)品低不大于約9ksi的拉伸強(qiáng)度。在其它實(shí)施方案中，該新鍛造產(chǎn)品具有比其前身擠壓產(chǎn)品低不大于約8ksi、或低不大于約7ksi、或低不大于約6ksi、或低不大于約5ksi、或低不大于約4ksi、或低不大于約3ksi、或低不大于約2ksi、或低不大于約Iksi的拉伸強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，該鍛造鋁合金產(chǎn)品是7x55的鋁業(yè)協(xié)會(huì)合金，例如7055、7155或7255。在這些實(shí)施方案的一些中，7x55鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)至少約72ksi的縱向拉伸屈服強(qiáng)度。在這些實(shí)施方案的另一些中，7x55鍛造產(chǎn)品取決于狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)至少約73ksi，或至少約74ksi,或至少約75ksi,或至少約76ksi,或至少約77ksi,或至少約78ksi,或至少約79ksi,或至少約80ksi,或至少約81ksi,或至少約82ksi,或至少約83ksi,或至少約84ksi,或至少約85ksi,或至少約86ksi,或至少約87ksi,或至少約88ksi,或至少約89ksi,或至少約90ksi，或至少約91ksi，或更高的縱向拉伸屈服強(qiáng)度。
在一種實(shí)施方案中，7x55的鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)至少約76ks i的長橫向(LT)拉伸屈 服強(qiáng)度。在這些實(shí)施方案的另一些中，7x55鍛造產(chǎn)品取決于狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)至少約77ksi、或至少約74ksi、或至少約75ksi、或至少約76ksi、或至少約77ksi、或至少約78ksi、或至少約79ksi、或至少約80ksi、或至少約82ksi、或至少約83ksi、或至少約84ksi、或至少約85ksi、或至少約86ksi、或至少約87ksi、或至少約88ksi、或至少約89ksi、或更高的LT拉伸屈服強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品的合金是2xxx+Li合金。在這些實(shí)施方案的一些中，2xxx+Li鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少約SOksi的縱向拉伸屈服強(qiáng)度。在這些實(shí)施方案的另一些中，2xxx+Li鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)至少約81ksi、或至少約82ksi、或至少約83ksi、或至少約84ksi、或至少約85ksi、或至少約86ksi、或至少約87ksi、或至少約88ksi、或至少約89ksi、或至少約90ksi、或至少約91ksi、或至少約92ksi、或至少約93ksi、或至少約94ksi、或更高的縱向拉伸屈服強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，2xxx+Li鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少約77ksi的長橫向(LT)拉伸屈服強(qiáng)度。在這些實(shí)施方案的另一些中，2xxx+Li鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)至少約78ksi、或至少約79ksi、或至少約80ksi、或至少約81ksi、或至少約82ksi、或至少約83ksi、或至少約84ksi、或更高的長橫向(LT)拉伸屈服強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，該2xxx+Li合金包括3. 4-4. 2重量％Cu、0. 9-1. 4重量％Li、O. 3-0. 7 重量 %Ag、0. 1-0. 6 重量 %Mg、0. 2-0. 8 重量 %Zn 和 O. 1-0. 6 重量 %Mn,余量為鋁、偶存元素和雜質(zhì)。下文描述了其它2xxx+Li合金和7XXX合金。除了具有高強(qiáng)度，該新鍛造產(chǎn)品還可以是抗腐蝕的和/或韌性的。在一種實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少等于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的產(chǎn)品的韌性，但是具有如上文所述的高強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少等于可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的產(chǎn)品的抗腐蝕性(例如see、剝落)，但是具有如上文所述的高強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，實(shí)現(xiàn)了相等的抗腐蝕性和韌性，并且具有高強(qiáng)度。通常由可熱處理的鋁合金生產(chǎn)該新鍛造產(chǎn)品。在一種實(shí)施方案中，該鍛造產(chǎn)品的鋁合金是2XXX鋁合金。在一種實(shí)施方案中，該鍛造產(chǎn)品的鋁合金是7XXX鋁合金。在一種實(shí)施方案中，該鍛造產(chǎn)品的鋁合金是6XXX鋁合金。2xxx招合金可為招業(yè)協(xié)會(huì)在Teal Sheets中列出那些招合金的任一種,具有或不具有鋰和/或銀，例如2524，或任何其它的2x24合金，以及2040、2139、2219、2195和2050等等。預(yù)計(jì)特別有用的2xxx合金包括具有如下成分的合金2-6重量％Cu和O. 1-1重量％Mg，任選地具有至多2重量％Li、至多I重量％Mn，和至多I重量％Ag。7xxx招合金可為招業(yè)協(xié)會(huì)在Teal Sheets中列出的那些招合金中的任何合金,例如 7085，7x40、7x55、7x49、7081、7037、7056、7x75，和 7x50 等等。預(yù)計(jì)特別有用的 7xxx 合金包括具有如下成分的合金5. 2-10重量%Ζη、1· 4-2. 6重量％Cu，和I. 3-2. 7重量％Mg。6xxx招合金可為招業(yè)協(xié)會(huì)在Teal Sheets中列出那些招合金中的任何合金,例如6xl3、6x56、6061和6x82等等。預(yù)計(jì)特別有用的6xxx合金包括具有如下成分的合金O. 6-1. 3重量％Si、0. 6-1. 2重量％Mg、至多O. 5重量％Fe、至多I. I重量％Cu、至多I. O重量％Mn、至多O. 35重量％Cr、至多O. 7重量％Zn、至多O. 15重量％Ti，和至多O. 2重量％Zr。
所述可熱處理合金可包括偶存元素，例如晶粒組織控制劑(例如Zr、Sc、Hf )、晶粒細(xì)化劑(例如Ti，具有或不具有B或C)、和鑄造輔助劑(例如Ca、Sr)等等。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，根據(jù)合金類型和所需的性能，可添加從約O. 01重量％到約I. O重量％的量的這些偶存元素。所述可熱處理鋁合金的余量通常為鋁和雜質(zhì)。還提供了生產(chǎn)高強(qiáng)度鍛件的方法，在

圖10中說明了其一種實(shí)施方案。在所說明的實(shí)施方案中，方法(200)包括如下步驟鑄造鋁合金(210)，將鋁合金擠壓成擠壓產(chǎn)品(220)，和將擠壓產(chǎn)品鍛造成鍛造產(chǎn)品(240)。如下文進(jìn)一步詳細(xì)所述，可以用有利于生產(chǎn)擠壓產(chǎn)品且同時(shí)限制擠壓產(chǎn)品內(nèi)第一類型晶粒的量的方式進(jìn)行擠壓步驟(220)?？梢杂孟鄬τ跀D壓產(chǎn)品而言限制鍛造產(chǎn)品內(nèi)第一類型晶粒的量的增加的方式和/或以相對于擠壓產(chǎn)品而言如果不增加則至少維持鍛造產(chǎn)品內(nèi)的織構(gòu)的量的方式來進(jìn)行鍛造步驟(240)。進(jìn)而，可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度的鍛造產(chǎn)品?，F(xiàn)在參照圖11a，鑄造步驟(210)通常包括將鋁合金鑄造成鑄錠或坯錠形式，例如通過直冷鑄造或類似的方法。鑄造(210)可包括鋁合金的過濾(212)和/或鋁合金的脫氣(214)。過濾(212)可增加鑄造鋁合金的潔凈度和/或純度，并且可用單級或雙級過濾器進(jìn)行，以及用20PPI或更好的孔尺寸來進(jìn)行。脫氣步驟(214)可例如通過惰性氣體箱來降低鋁合金中的氫量。脫氣步驟(214)應(yīng)當(dāng)將鋁合金中的氫量降低到不大于約O. 15ppm，或在一些實(shí)施方案中，降低到約O. 05ppm。此類鑄造條件可有利于生產(chǎn)具有低量第一類型晶粒的擠壓產(chǎn)品。在擠壓步驟(220)之前，可將鋁合金鑄錠或坯錠均勻化(216)。應(yīng)當(dāng)以基本上溶解所有可溶成分相而不產(chǎn)生熔融反應(yīng)的方式完成這個(gè)均勻化步驟(216)?，F(xiàn)在參照圖11b，通常以限制擠壓產(chǎn)品內(nèi)第一類型晶粒的量的方式進(jìn)行擠壓步驟(220)。就此而言，通常用間接擠壓方法完成擠壓步驟(220)，但是可以用直接擠壓方法完成。擠壓率(222)通常在從約3 I到100 I的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，擠壓率為至少約7 I。在一些實(shí)施方案中，擠壓率不大于約50 I。通常應(yīng)當(dāng)采用準(zhǔn)確且精確的溫度控制來完成擠壓步驟(220)。就此而言，可使用感應(yīng)加熱(224)，其允許+/-15° F或更好的溫度控制。也可精確調(diào)節(jié)沖壓速度(226)(ramspeed)以便實(shí)現(xiàn)金屬的絕熱加熱。沖壓速度(226)通常與擠壓的擠壓率(222)和加熱(224)兩者相關(guān)?？蓽y量擠壓產(chǎn)品的出口溫度并且因此可控制沖壓速度(226)。應(yīng)利用高的出口溫度(228)來促進(jìn)具有低含量第一類型晶粒的擠壓產(chǎn)品的生產(chǎn)。高的出口溫度(228)也可促進(jìn)具有高的織構(gòu)量的擠壓產(chǎn)品的生產(chǎn)。通過仔細(xì)控制的擠壓條件，可生產(chǎn)具有低量第一類型晶粒和/或高織構(gòu)的擠壓產(chǎn)品。此外，通過適當(dāng)?shù)臄D壓率，第一類型晶粒在L-ST方向可實(shí)現(xiàn)高的縱橫比。在一種實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品含有不大于約40體積％的第一類型晶粒。在其它實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品含有不大于約35體積％、或不大于約30體積％、或不大于約25體積％、或不大于約20體積％、或不大于約17. 5體積％、或不大于約15體積％、或更少的第一類型晶粒。關(guān)于織構(gòu)，在一種實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少約8的最大ODF強(qiáng)度。在其它實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)至少約10、或至少約12、或至少約14、或至少約16、或至少約18、或至少約20、或更高的最大ODF強(qiáng)度。用于鍛造步驟(240)的擠壓產(chǎn)品通常為棒狀或桿狀。擠壓產(chǎn)品通常具有至少約2英寸的厚度和/或直徑。在一種實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品具有至少約2. 5英寸的厚度和/或直徑。在其它實(shí)施方案中，擠壓產(chǎn)品可具有至少約3英寸、或至少約3. 5英寸、或至少約4 英寸、或至少約4. 5英寸、或至少約5英寸、或更大的厚度和/或直徑?，F(xiàn)在參照圖11c，通常在擠壓步驟(220)之后完成鍛造步驟(240)。鍛造步驟(240)通常包含擠壓產(chǎn)品的熱加工(242)以生產(chǎn)鍛造產(chǎn)品。熱加工(242)可在一個(gè)或多個(gè)步驟中完成。在熱加工(242)期間，應(yīng)當(dāng)對施加到擠壓產(chǎn)品的熱量(244)和應(yīng)變(246)進(jìn)行控制使得鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)第一類型晶粒量的受限增加和/或使得鍛造產(chǎn)品的織構(gòu)至少等于擠壓產(chǎn)品的織構(gòu)(即鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的鍛造最大ODF強(qiáng)度至少等于擠壓最大ODF強(qiáng)度)。就此而言，在熱加工期間可使用低的應(yīng)變率和/或高的溫度(例如高于合金的再結(jié)晶溫度)。這些應(yīng)變率和溫度通常取決于所加工的合金的類型，以及所生產(chǎn)的鍛造產(chǎn)品的類型。為了有利于使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)變率，可使用液壓機(jī)。液壓機(jī)應(yīng)當(dāng)能夠以從每分鐘約10英寸到約30英寸的沖壓速度的速率進(jìn)行鍛造。應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確并精確地調(diào)節(jié)在鍛造(240)期間的溫度(例如，至+/-20° F)以有利于第一類型晶粒的受限產(chǎn)生。另外，應(yīng)當(dāng)將鍛造溫度維持在非常接近合金的初熔溫度，但不達(dá)到該初熔溫度。在一種實(shí)施方案中，鍛造溫度的設(shè)定點(diǎn)比合金的初熔溫度低約20° F，并且將溫度控制到+/-20° F。在一種實(shí)施方案中，鍛造步驟包括在鍛造操作期間的任何時(shí)刻，在比合金的初熔溫度低不大于45° F的溫度下鍛造擠壓產(chǎn)品。在其它實(shí)施方案中，在鍛造操作期間的任何時(shí)刻，鍛造溫度可比合金的初熔溫度低不大于44° F，或低不大于43° F，或低不大于42° F,或低不大于41° F,或低不大于40° F,或低不大于39° F,或低不大于38° F，或低不大于37° F，或低不大于36° F，或低不大于35° F，或低不大于34° F，或低不大于33° F，或低不大于32° F，或低不大于31° F，或低不大于30° F，或低不大于29° F，或低不大于28° F，或低不大于27° F，或低不大于26° F，或低不大于25° F，或低不大于24° F，或低不大于23° F，或低不大于22° F，或低不大于21° F，或低不大于20。F。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解地是，這些實(shí)例僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的顯微組織的一些方式，以及能夠?qū)㈠懺旃に囎兞扛淖兊竭@種形式之外但仍獲得相同的發(fā)明微觀組織。鍛造步驟(240)可包括在熱加工步驟(242)之后的任選退火(248)。
鍛造步驟(240)可導(dǎo)致產(chǎn)生具有低量第一類型晶粒的鍛造產(chǎn)品，例如上文所述的5體積％到50體積％的范圍內(nèi)(例如在固溶熱處理(250)之后，如下文所述)。相對于其前身擠壓產(chǎn)品而言，鍛造步驟(240)也可導(dǎo)致在鍛造產(chǎn)品中第一類型晶粒的量的相對小的增力口。在一種實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品含有比其前身擠壓產(chǎn)品多出不大于約30體積％的第一類型晶粒(例如，如果擠壓產(chǎn)品含有17. 5體積％的第一類型晶粒，則鍛造產(chǎn)品將含有不多于47. 5體積％的第一類型晶粒)。在其它實(shí)施方案中，鍛造產(chǎn)品含有比其前身擠壓產(chǎn)品多出不大于約25體積％、或多出不大于約20體積％、或多出不大于約18體積％、或多出不大于約16體積％、或多出不大于約14體積％、或多出不大于約12體積％、或多出不大于約10體積％、或多出不大于約8體積％的第一類型晶粒。鍛造步驟也可導(dǎo)致在L-ST面和/或LT-ST面中具有高縱橫比的第一類型晶粒，如上文所述。鍛造步驟(240)可導(dǎo)致產(chǎn)生具有高的織構(gòu)量的鍛造產(chǎn)品，例如具有如上文所述的至少約30的最大ODF強(qiáng)度。鍛造步驟(240)也可導(dǎo)致相對于其前身擠壓產(chǎn)品維持(如果不增加的話)鍛造產(chǎn)品內(nèi)的織構(gòu)的量。例如，該鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)鍛造的最大ODF強(qiáng)度，并且其前身擠壓產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)擠壓的最大ODF強(qiáng)度，它們的每一個(gè)被單獨(dú)測量；在生產(chǎn)擠壓產(chǎn)品之后和在將其變成鍛造產(chǎn)品之前，在該擠壓產(chǎn)品上測量擠壓的最大ODF強(qiáng)度，以及在生產(chǎn)鍛 造產(chǎn)品之后并且在將其固溶熱處理、以及任選地急冷和/或人工時(shí)效之后，在該鍛造產(chǎn)品上測量鍛造的最大ODF強(qiáng)度。鍛造步驟(240)通常導(dǎo)致與擠壓的最大ODF強(qiáng)度至少一樣高的鍛造最大ODF強(qiáng)度。在一種實(shí)施方案中，鍛造的最大ODF強(qiáng)度比擠壓的最大ODF強(qiáng)度高至少5% (例如，最大ODF強(qiáng)度為25. 2，如果擠壓的最大ODF強(qiáng)度為24的話)。在其它實(shí)施方案中，鍛造的最大ODF強(qiáng)度比擠壓的最大ODF強(qiáng)度高至少10%、或高至少約20%、或高至少約30%、或高至少約40%、或高至少約50%、或高至少約60%、或高至少約70%、或高至少約80%、或高至少約90%、或高至少約100%、或高至少約110%、或高至少約120%、或高至少約130%、或高至少約140%、或高至少約150%、或高至少約160%、或高至少約170%、或高至少約180%、或高至少約190%、或高至少約200%、或高至少約210%、或高至少約220%、或高至少約230%、或高至少約240%、或高至少約250%、或高至少約260%、或高至少約270%、或高至少約280%、或更高?？蓪⒃撔碌腻懺飚a(chǎn)品處理到任何適宜的狀態(tài)。就此而言，可對該鍛造產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理(250),任選地急冷和/或人工時(shí)效(260)。如果適宜,可進(jìn)行回復(fù)退火(recoveryanneal)。對于7xxx合金，一種特別有用的狀態(tài)是T74狀態(tài)，因?yàn)檫@種狀態(tài)可實(shí)現(xiàn)上文指出的強(qiáng)度值，并且根據(jù)定義是抗腐蝕的。對于2XXX合金，T6型狀態(tài)和T8型狀態(tài)特別有用。正如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所認(rèn)識(shí)到的，其它重要的狀態(tài)包括T3、T6、T8和T9，以及其它Τ7Χ型狀態(tài)(如下文所述)，然而基于產(chǎn)品的要求可實(shí)施其它狀態(tài)。Τ7Χ 狀態(tài)· Τ79-非常有限的過時(shí)效以實(shí)現(xiàn)一些改善的抗腐蝕性，且與Τ6狀態(tài)相比強(qiáng)度降低有限?！?Τ76-有限的過時(shí)效條件以實(shí)現(xiàn)中等抗腐蝕性，且具有一些強(qiáng)度降低。Τ76狀態(tài)比Τ79狀態(tài)具有更低的強(qiáng)度和更好的抗腐蝕性。· Τ74-過時(shí)效條件以實(shí)現(xiàn)良好的抗腐蝕性，且具有比Τ76狀態(tài)更大的強(qiáng)度降低。Τ74狀態(tài)的強(qiáng)度和抗腐蝕性能在Τ73和Τ76狀態(tài)的強(qiáng)度和抗腐蝕性能之間。
· T73-充分過時(shí)效的條件以實(shí)現(xiàn)T7X狀態(tài)的最佳抗腐蝕性，且具有比T74狀態(tài)更大的強(qiáng)度降低?！?T77-提供處于或接近T6狀態(tài)的強(qiáng)度以及類似于T76狀態(tài)的抗腐蝕性的時(shí)效條件。鍛造產(chǎn)品可進(jìn)行模鍛或手工鍛。該新鍛造產(chǎn)品通常具有至少約I英寸的截面厚度。在一種實(shí)施方案中，新鍛造產(chǎn)品具有至少約I. 5英寸的截面厚度。在其它實(shí)施方案中，該新鍛造產(chǎn)品可具有至少約I. 75英寸、或至少約2英寸、或至少約2. 25英寸、或至少約2. 5英寸、或至少約2. 75英寸、或至少約3英寸、或至少約3. 25英寸、或至少約3. 5英寸、或至少約3. 75英寸、或至少約4英寸、或更大的截面厚度?！敖Y(jié)晶顯微組織”是多晶材料的組織。結(jié)晶顯微組織具有晶體，本文中稱之為晶粒。 鍛造產(chǎn)物鋁合金產(chǎn)品通常具有結(jié)晶顯微組織?！熬Я！笔嵌嗑Р牧系木w?！暗谝活愋途Я！笔侵笣M足下文定義的“第一晶粒標(biāo)準(zhǔn)”并且使用O頂取樣程序測量的結(jié)晶顯微組織的那些晶粒。由于產(chǎn)品獨(dú)特的顯微組織，本申請不使用常規(guī)術(shù)語“再結(jié)晶”或“非再結(jié)晶”，它們在某些情況下可能有歧義并且為有爭議的主題。作為替代，將顯微組織定義為“第一類型晶粒”和“第二類型晶?！保渲型ㄟ^使用在0頂取樣程序中詳述的計(jì)算機(jī)化方法準(zhǔn)確并精確地測定這些類型晶粒的量。因此，術(shù)語“第一類型晶粒”包括滿足第一晶粒標(biāo)準(zhǔn)的任何晶粒，而不管本領(lǐng)域的技術(shù)人員是否將認(rèn)為這些晶粒是非再結(jié)晶的或再結(jié)晶的?！?ΙΜ取樣程序”如下使用的軟件為TexSEM Lab OIM Data Collection Software第5. 31版(美國新澤西州EDAX Inc.)，其通過FIREWIRE (美國加利福尼亞州Apple, Inc.)連接至DigiView 1612CCD相機(jī)(美國猶他州TSL/EDAX)。SEM是JEOL JSM840A(日本東京市JEOL Ltd. )0 O IM運(yùn)行條件是70°傾斜且18mm工作距離以及25kV加速電壓并且具有動(dòng)態(tài)聚焦和IX 10_7amp的光斑尺寸(spot size)。收集模式是方格網(wǎng)。僅收集取向(即不收集Hough峰信息)。以75X倍、3微米步長,每次掃描的區(qū)域尺寸為3. 4mmX I. 1mm。所收集的數(shù)據(jù)以*. osc文件輸出。這種數(shù)據(jù)可用于(i)計(jì)算第一類型晶粒的體積分?jǐn)?shù)，(ii)獲得ODF圖和相對織構(gòu)強(qiáng)度，以及(iii)獲得極圖，如下文所描述?；n第一類型晶粒的體積分?jǐn)?shù)的計(jì)算:使用*· osc文件的數(shù)據(jù)和TexSEMLab OIMAnalysis Software第5. 31版來計(jì)算第一類型晶粒的體積分?jǐn)?shù)。在計(jì)算之前,可利用15°容差角、最小晶粒尺寸=3的數(shù)據(jù)點(diǎn)、以及單迭代清除來進(jìn)行數(shù)據(jù)清理。然后，使用第一晶粒標(biāo)準(zhǔn)(見下)通過該軟件來計(jì)算第一類型晶粒的量。 第一晶粒標(biāo)準(zhǔn)通過具有5°晶粒容差角的晶粒取向散布(GOS)來計(jì)算,最小晶粒尺寸為三(3)數(shù)據(jù)點(diǎn)，并且置信指數(shù)為零(O)。應(yīng)當(dāng)要求“在計(jì)算前實(shí)施劃分”，“包括邊緣晶?！焙汀昂雎詫\晶界定義”的全部，并且應(yīng)當(dāng)使用“晶粒平均取向”來完成計(jì)算。GOS ( 3°的任何晶粒均為第一類型晶粒。# ODF 圖:使用 TexSEM Lab OIM Analysis Software 第 5. 31 版來計(jì)算取向分布函數(shù)(0DF)。利用15°的晶粒容差角和3點(diǎn)/晶粒的最小晶粒尺寸(27微米2)利用單迭代擴(kuò)張清理來處理所得到的數(shù)據(jù)。通過具有L=16的級數(shù)等級和5°高斯半峰寬的調(diào)和級數(shù)展開來計(jì)算ODF。選擇三斜樣品對稱性并且分隔區(qū)(partition)中的所有測試點(diǎn)均被包括在計(jì)算中。為ODF計(jì)算選擇邦格歐拉角且具有始于0°并結(jié)束于90°以及5°分辨率的Φ1、Φ 和 Φ2 (phil, PHI, phi2)?；n極圖:使用TexSEM Lab OIM Analysis Software第5. 31版來計(jì)算極圖(例如，(111)和/或(200))。應(yīng)當(dāng)以沒有反對稱性并且以5°分辨率來計(jì)算極圖?！暗诙愋途Я！笔侵覆皇堑谝活愋途Я５娜魏尉Я！！暗谝痪Яｓw積”是指結(jié)晶材料的第一類型晶粒的體積?！按硇缘谝痪Я！笔侵复泶蠖鄶?shù)(例如，從約60-90體積％)第一晶粒體積的那
些第一類型晶粒。

“縱橫比”是指物體的第一尺度(例如長度L)與物體的第二尺度(例如寬度W)的比率。對于結(jié)晶顯微組織的晶粒，通常使用截線法來計(jì)算縱橫比。“平均縱橫比”是指顯微組織的代表性晶粒的縱橫比的平均值。“縱向”(L)，“長橫向”(LT)，和“短橫向”(ST)具有通過圖12提供的含義。根據(jù)ASTM E8和B557進(jìn)行強(qiáng)度測試。拉伸屈服強(qiáng)度是在O. 2偏移處?！翱杀容^的組成”是指在鋁業(yè)協(xié)會(huì)(AA)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)公差內(nèi)的鋁合金組成。例如，AA合金7055包括7. 6-8. 4重量％Zn、2. 0-2. 6重量％Cu、I. 8-2. 3重量％Mg、最多O. I重量％Si、最多O. 15重量％Fe、最多O. 05重量％Mn、最多O. 04重量％Cr、最多O. 06重量％Ti和O. 08-0. 25重量％Zr，余量為鋁和其它雜質(zhì)，沒有各自超過O. 05重量％的其它雜質(zhì)，并且所有其它雜質(zhì)的總量不超過O. 15重量％。就組成而言，在這種組成范圍內(nèi)的任何合金可彼此比較。對于有待比較的性能，產(chǎn)品還應(yīng)當(dāng)具有類似的產(chǎn)品形式、尺寸和尺度。所測試的性能、特別是韌性中的差異可隨著不同產(chǎn)品形狀、尺寸和/或尺度而很大程度地變化。在下面的說明書中部分闡述了這種新技術(shù)的這些和其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及新特征，并且在查看下面的說明書和附圖時(shí)本領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚這種新技術(shù)的這些和其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及新特征，或通過實(shí)施本公開提供的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可了解這些和其它方面、優(yōu)點(diǎn)以及新特征。附圖簡述本專利或申請文件含有至少一幅帶有顏色的附圖。通過請求并且支付必要的費(fèi)用，官方將提供帶有顏色附圖的本專利或?qū)＠暾埞_的副本。圖Ia是常規(guī)鍛造的7XXX鋁合金產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖(50X放大倍數(shù))。圖Ib是常規(guī)鍛造的7XXX鋁合金產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖(100X放大倍數(shù))。圖2是常規(guī)鍛造產(chǎn)品7xxx鋁合金產(chǎn)品的(111)極圖(對數(shù)標(biāo)度)。圖3是常規(guī)鍛造產(chǎn)品7XXX鋁合金產(chǎn)品的(200)極圖(對數(shù)標(biāo)度)。 圖4含有常規(guī)鍛造產(chǎn)品7XXX鋁合金產(chǎn)品的ODF圖(線性標(biāo)度)。圖5a是具有低量第一類型晶粒的擠壓7xxx鋁合金產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖(50X放大倍數(shù))。圖5b是具有低量第一類型晶粒的擠壓7xxx鋁合金產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖(100X放大倍數(shù))。圖5c是具有低量第一類型晶粒的擠壓7XXX鋁合金產(chǎn)品的(111)極圖(對數(shù)標(biāo)度)。圖5d是具有低量第一類型晶粒的擠壓7XXX鋁合金產(chǎn)品的(200 )極圖(對數(shù)標(biāo)度)。
圖5e含有具有低量第一類型晶粒的擠壓7xxx鋁合金產(chǎn)品的ODF圖(線性標(biāo)度)。圖6a是新的鍛造7xxx鋁合金產(chǎn)品在50X放大倍數(shù)下的光學(xué)顯微圖(50X放大倍數(shù))。圖6b是新的鍛造7xxx鋁合金產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖(100X放大倍數(shù))。圖7是新的鍛造產(chǎn)品7XXX鋁合金產(chǎn)品的(111)極圖。圖8是新的鍛造產(chǎn)品7XXX鋁合金產(chǎn)品的(200)極圖。圖9含有新的鍛造產(chǎn)品7XXX鋁合金產(chǎn)品的ODF圖。圖10是與生產(chǎn)根據(jù)本公開的鍛造產(chǎn)品的方法相關(guān)的流程圖。
圖Ila是與圖10的方法有關(guān)的流程圖。圖Ilb是與圖10的方法有關(guān)的流程圖。圖Ilc是與圖10的方法有關(guān)的流程圖。圖12是顯示L、LT和ST方向/維度的產(chǎn)品的示意圖。詳細(xì)說明現(xiàn)在將詳細(xì)參照附圖，所述附圖至少有助于說明本公開提供的新技術(shù)的各種相關(guān)實(shí)施方案。實(shí)施例I-常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品的生產(chǎn)使用常規(guī)鍛造程序模鍛鋁業(yè)協(xié)會(huì)合金7085并且將其從鑄錠坯料熱處理到T74-型狀態(tài)。在中面(T/2)處得到7085鍛造產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖；將樣品陽極化處理(電拋光)并且使用正交偏振光在50X和100X放大倍數(shù)下獲得圖像。如圖Ia-Ib所示，該7085鍛造產(chǎn)品包含具有第一類型晶粒和第二類型晶粒的混合顯微組織。OIM分析表明該7085鍛造產(chǎn)品包含約31. 4體積％的第一晶粒類型的晶粒。第一晶粒類型(“第一晶?！?是大的并且在LT-ST面中是等軸的。使用截線法，該7085鍛造產(chǎn)品的代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有約2. 4的縱橫比。該7085鍛造產(chǎn)品的代表性的第一晶粒在L-ST面中具有約15. 2的縱橫比。也使用0頂取樣程序獲得了 7085鍛造產(chǎn)品的(111)和(200)面中的極圖和ODF圖。(111)和(200)極圖兩者均具有相對低強(qiáng)度(次數(shù)隨機(jī))的織構(gòu)類型，分別實(shí)現(xiàn)了約6. I和
5.66的最大強(qiáng)度，如圖2-3中所示。在每個(gè)極圖中織構(gòu)也相當(dāng)隨機(jī)地分布。如圖4所示，從ODF圖得到最大ODF強(qiáng)度為24. 15。這些結(jié)果說明，在該7085鍛造產(chǎn)品中存在一些織構(gòu)，但不是顯著量的織構(gòu)。這些類型的7085鍛造產(chǎn)品通常實(shí)現(xiàn)的強(qiáng)度比類似狀態(tài)的7085擠壓產(chǎn)品的強(qiáng)度低幾 ksi。實(shí)施例2-新鍛造產(chǎn)品的生產(chǎn)將鋁業(yè)協(xié)會(huì)合金7255鑄造并且擠壓成棒。使用30PPI的過濾器以保持金屬潔凈，并使用惰性脫氣箱以將氫水平降低到約5ppm，來鑄造用于生產(chǎn)所述棒的坯錠。通過以約17. 3 :1擠壓率的間接擠壓來擠壓坯錠。擠壓速度平均約6. 2英尺/分鐘并且溫度為約630° F。使用感應(yīng)加熱以試圖保持絕熱擠壓條件。在D/2處獲得擠壓產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖；將樣品陽極化處理(電拋光)并且使用正交偏振光在50X和100X放大倍數(shù)下獲得圖像。如圖5a-5b所示，7255擠壓產(chǎn)品包含具有第一類型晶粒和第二類型晶粒的混合顯微組織。OIM分析表明7255擠壓產(chǎn)品含有約17體積％的第一晶粒類型的晶粒。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可能認(rèn)為這種顯微組織是完全非再結(jié)晶的，但是如上文所述，為了減少歧義，在本專利申請中使用“第一晶粒類型”。也使用O頂取樣程序獲得了 7255擠壓棒的(111)和(200)面中的極圖和ODF圖。(111)和(200)極圖兩者均具有良好量的織構(gòu)(次數(shù)隨機(jī))并且分別實(shí)現(xiàn)了約21. 5和7. 9的最大強(qiáng)度，如圖5c-5d所示。在所述極圖的每一個(gè)中，較高強(qiáng)度的織構(gòu)通常是對稱的。如圖5e中所示，從ODF圖得到最大ODF強(qiáng)度是約23. 3。這些結(jié)果說明，在擠壓產(chǎn)品中存在一些織構(gòu)，但不是顯著量的織構(gòu)。將7255擠壓坯料模鍛成處于T74狀態(tài)的兩個(gè)鍛造產(chǎn)品；一個(gè)是4英寸的板片(blade)，而另一個(gè)是2.9英寸的板片。模鍛過程采取兩個(gè)步驟。首先將擠壓產(chǎn)品預(yù)加熱到約820° F+/-20。F，之后利用至少約650° F的模具工具溫度以約30英寸/分鐘將其擠壓成中間形狀。然后將產(chǎn)品冷卻，以相同的條件預(yù)加熱并且擠壓成最終形狀。對最終產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理、急冷，并人工時(shí)效到T74狀態(tài)。在中面(T/2)處獲得4英寸7255鍛造產(chǎn)品的光學(xué)顯微圖；將樣品陽極化處理(電 拋光)并且使用正交偏振光在50X和100X放大倍數(shù)下獲得所述圖像。如圖6a-6b所示，4英寸7255擠壓產(chǎn)品包含具有第一類型晶粒和第二類型晶粒的混合顯微組織。OIM分析顯示在T/2位置處，7255鍛造產(chǎn)品包含約25-32體積％的第一晶粒類型的晶粒，相對于擠壓產(chǎn)品僅增加了 8-15%。第一晶粒類型(“第一晶粒”)在L-ST面和LT-ST面中都具有小的縱橫t匕。使用截線法，4英寸7255擠壓產(chǎn)品的代表性第一晶粒在LT-ST面中具有約5. 7的縱橫t匕。7255擠壓產(chǎn)品的代表性第一晶粒在L-ST面中具有約9. 1-1的縱橫比。對于2. 9英寸7255鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了類似的結(jié)果。也使用O頂取樣程序獲得4英寸7255鍛造產(chǎn)品的(111)和(200)面中的極圖以及ODF圖。(111)和(200)極圖在其極點(diǎn)處均具有相對高強(qiáng)度(次數(shù)隨機(jī))的織構(gòu)類型，分別實(shí)現(xiàn)了約20. O和14. 7的最大強(qiáng)度。尤其是，在極圖中，高強(qiáng)度部分通常彼此對稱，這表明在4英寸7255鍛造產(chǎn)品中存在高度的織構(gòu)。(200)極圖也實(shí)現(xiàn)了比其前身擠壓產(chǎn)品高得多的最大強(qiáng)度。進(jìn)一步證明高織構(gòu)量的是，來自O(shè)DF圖的最大ODF強(qiáng)度為約67. 44，其比擠壓產(chǎn)品的最大ODF強(qiáng)度高41. 2單位，比擠壓產(chǎn)品增加290%。這表明織構(gòu)程度從擠壓產(chǎn)品到鍛造產(chǎn)品顯著增加。對于2. 9英寸7255鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了類似的結(jié)果。4英寸和2. 9英寸的7255鍛造產(chǎn)品均實(shí)現(xiàn)了高強(qiáng)度。如下表2所示，該新的7255鍛造產(chǎn)品在L方向?qū)崿F(xiàn)了比常規(guī)鍛造的7055-T74產(chǎn)品的典型值高約12. 2ksi的平均拉伸屈服強(qiáng)度，這相當(dāng)于強(qiáng)度提高約18%。該新的7255產(chǎn)品在LT方向也實(shí)現(xiàn)了比常規(guī)鍛造的7055-T74產(chǎn)品的典型值高約5. 8ksi的平均拉伸屈服強(qiáng)度，這相當(dāng)于強(qiáng)度提高約8%。表2-常規(guī)的鍛造7x55產(chǎn)品相對于新鍛造7x55產(chǎn)品的典型強(qiáng)度性能
權(quán)利要求
1.一種鍛造鋁合金產(chǎn)品，包含具有晶粒的結(jié)晶顯微組織，其中所述晶粒包括第一類型晶粒和第二類型晶粒，其中該結(jié)晶顯微組織包含從約5體積％到約50體積％的第一類型晶粒，其中第一類型晶粒至少包括代表性的第一晶粒，且其中所述代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約3. 5:1的平均縱橫比。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5:1的平均縱橫比。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述鍛造鋁合金產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了至少約30的最大ODF強(qiáng)度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述鍛造鋁合金產(chǎn)品的(111)極圖包含多個(gè)最大強(qiáng)度指征，并且其中所述最大強(qiáng)度指征基本上是對稱的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述鍛造鋁合金產(chǎn)品在縱向(L)方向?qū)崿F(xiàn)了相對于具有可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品而言高至少約5%的拉伸屈服強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述鍛造鋁合金產(chǎn)品在長橫(LT)方向?qū)崿F(xiàn)了相對于具有可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品而言高至少約5%的拉伸屈服強(qiáng)度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鍛造鋁合金產(chǎn)品，其中所述鍛造鋁合金產(chǎn)品包含具有至多2.O重量％Li的2xxx鋁合金。
8.一種方法，包含 (a)將鋁合金擠壓成擠壓產(chǎn)品，其中該擠壓產(chǎn)品具有擠壓的最大ODF強(qiáng)度； (b)將該擠壓產(chǎn)品鍛造成鍛造產(chǎn)品，其中所述鍛造包含 (i)將擠壓產(chǎn)品熱加工成鍛造產(chǎn)品；以及 ( )固溶熱處理該鍛造產(chǎn)品； 其中，在固溶熱處理步驟之后，該鍛造產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的最大ODF強(qiáng)度至少等于擠壓的最大ODF強(qiáng)度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述擠壓產(chǎn)品包含第一類型晶粒的初始體積，其中鍛造產(chǎn)品包含第一類型晶粒的最終體積，其中該第一類型晶粒的最終體積超過該第一類型晶粒的初始體積，并且其中熱加工步驟包含 對擠壓產(chǎn)品實(shí)施加熱量和應(yīng)變使得在鍛造產(chǎn)品中第一類型晶粒的量不超過50體積％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述鍛造產(chǎn)品的第一類型晶粒至少包括代表性的第一晶粒，并且其中該代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約3. 5:1的平均縱橫比。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中該代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約5:1的平均縱橫比。
12.—種由7x 55鋁合金制成的鍛造產(chǎn)品，其中該鍛造產(chǎn)品在縱向(L)方向?qū)崿F(xiàn)了相對于具有可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)鍛造的鋁合金產(chǎn)品而言高至少約5%的拉伸屈服強(qiáng)度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的鍛造產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品具有至少約60的最大ODF強(qiáng)度。
14.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鍛造產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品包含第一類型晶粒，其中第一類型晶粒包括代表性的第一晶粒，并且其中該代表性的第一晶粒在LT-ST面中具有至少約5:1的平均縱橫比。
15.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鍛造產(chǎn)品，其中該代表性的第一晶粒在L-ST面中具有至少約9:1的平均縱橫比。
全文摘要
本發(fā)明公開了高強(qiáng)度鍛造鋁合金及其生產(chǎn)方法。所述鍛造鋁合金產(chǎn)品可具有晶粒，所述晶粒在至少兩個(gè)面、通常為L-ST和LT-ST面中具有高的縱橫比。所述鍛造鋁合金產(chǎn)品也可具有高的織構(gòu)量。所述鍛造產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)相對于具有可比較的產(chǎn)品形式、組成和狀態(tài)的常規(guī)制備的鍛造產(chǎn)品而言提高的強(qiáng)度。
文檔編號C22C21/02GK102822376SQ201180016358
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月20日
發(fā)明者D·M·布什, E·L·克勒文, R·J·洛加, R·R·索泰爾 申請人:美鋁公司