改進(jìn)的5xxx-鋰鋁合金及其制造方法
【專利說明】改進(jìn)的5XXX-裡錯合金及其制造方法
【背景技術(shù)】
[0001] 鋁合金在多種應(yīng)用中是有用的。然而，改進(jìn)鋁合金的一種性能而不損害另一種性 能通常證實(shí)是難以實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 大體上講，本
【發(fā)明內(nèi)容】
涉及具有改進(jìn)性能組合的新的5XXX-鋰鋁合金產(chǎn)品。所述 新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品由包含以下成分的錯合金制成，所述成分包括：3. 75至5.Owt. % 的鎂（Mg)、1.6 至 2.3wt. % 的鋰（Li)、0.50 至 2.5wt. % 的鋅（Zn)、0.05 至 0.50wt. %選自 由Zr、Sc、Cr、V、Hf、其他稀土元素及其組合所組成的組的晶粒結(jié)構(gòu)控制元素、任選地至多 1.Owt. % 的銅（Cu)、任選地至多 1.Owt. % 的銀（Ag)，其中wt. %Cu+wt. %Ag< 1. 15wt. %， 其中，當(dāng)所述錯合金包含不大于〇. 〇4wt. %的Cu和不大于0. 04wt. %的Ag時，所述錯合金 包含至少〇. 75wt. %的鋅、任選地至多0. 5wt. %的娃（Si)、任選地至多1.Owt. %的猛（Mn)、 任選地至多0. 25wt. %的Fe、任選地至多0. 15wt. %的Ti，余量為錯、其他元素和雜質(zhì)，其 中，所述鋁合金包含不大于〇.l〇wt. %的任何一種其他元素，并且其中所述鋁合金包含其他 元素的總量不大于〇. 35wt. %。所述新的5XXX-鋰鋁合金可以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的性能組合，例如強(qiáng) 度、斷裂韌性、密度、疲勞裂紋擴(kuò)展和/或耐腐蝕性等中兩種或多種的改進(jìn)性能組合。所述 新的5XXX-鋰鋁合金可以用于航空和國防應(yīng)用等領(lǐng)域。
[0003] 5xxx鋁合金是含有除鋁之外以鎂作為占優(yōu)合金元素的鋁合金。本專利申請的新 的 5xxx-鋰鋁合金是含有 3. 75 至 5.Owt. % 的Mg、1. 6-2. 3wt. % 的Li和 0? 5 至 2. 5wt. % 的Zn等的5xxx錯合金，如下文所述。所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品通常呈形變產(chǎn)品的形 式，并且可以通過以下步驟制備，即：鑄造新的5XXX-鋰合金，之后將其均質(zhì)化，然后熱加工 到中間規(guī)格或最終規(guī)格，再任選地冷加工，然后固溶熱處理并淬火，再任選地冷加工，以及 然后任選地人工時效。
[0004] 因此，所述新的5XXX-鋰鋁合金產(chǎn)品通常處于T3或T8狀態(tài)，這些狀態(tài)為本領(lǐng)域技 術(shù)人員所知曉并由美國錯業(yè)協(xié)會（AluminumAssociation)來定義。上述熱加工步驟可以 通過軋制、擠壓或鍛造來完成，以分別生產(chǎn)片材或板材、擠壓件或鍛件。
[0005] 所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品通常包含3. 75至5.Owt. %的Mg。在一個實(shí)施方案 中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少4.Owt. %的Mg。在另一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰 鋁合金產(chǎn)品包含至少4.lwt. %的Mg。在又一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含 至少4. 2wt. %的Mg。在另一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少4. 3wt. %的 Mg。在一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于4. 9wt. %的Mg。在另一個實(shí) 施方案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于4. 8wt. %的Mg。在又一個實(shí)施方案中，新 的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于4. 7wt. %的Mg。在另一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯 合金產(chǎn)品包含不大于4. 6wt. %的Mg。
[0006] 所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品通常包含1.60至2. 30wt. %的Li。在一個實(shí)施 方案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少1. 65wt. %的Li。在另一個實(shí)施方案中，新的 5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少1.70wt. %的Li。在又一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯合金 產(chǎn)品包含至少1. 75wt. %的Li。在一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于 2. 20wt. %的Li。在另一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于2. 10wt. %的 Li〇
[0007] 所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品通常包含0. 5至2. 50wt. %的Zn。在一個實(shí)施方 案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 60wt. %的Zn。在另一個實(shí)施方案中，新的 5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 70wt. %的Zn。在又一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯合 金產(chǎn)品包含至少0. 80wt. %的Zn。在另一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含至 少0. 90wt. %的Zn。在又一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少1.OOwt. %的 Zn。在一個實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于2. 25wt. %的Zn。在另一個 實(shí)施方案中，新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于2.OOwt. %的Zn。
[0008] 所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品可以任選地包含至多1.Owt. %的銅（Cu)。在采用 銅的實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含至少0. 05wt. %的Cu。在一個實(shí)施方 案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 15wt. %的Cu。在另一個實(shí)施方案中，所 述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 25wt. %的Cu。在又一個實(shí)施方案中，所述新的 5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 30wt. %的Cu。在一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯 合金產(chǎn)品包含不大于0. 90wt. %的Cu。在另一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn) 品包含不大于0. 80wt. %的Cu。在又一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含 不大于0. 70wt. %的Cu。在又一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于 0.60wt. %的Cu。在一些實(shí)施方案中，銅作為雜質(zhì)存在，并且在這些實(shí)施方案中所述新的 5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于0. 04wt. %的Cu。
[0009] 所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品可以任選地包含至多1.Owt. %的銀（Ag)。在采用 銀的實(shí)施方案中，所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 05wt. %的Ag。在一個實(shí)施方 案中，所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 15wt. %的Ag。在另一個實(shí)施方案中，所 述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 25wt. %的Ag。在又一個實(shí)施方案中，所述新的 5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 30wt. %的Ag。在一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯 合金產(chǎn)品包含不大于0. 90wt. %的Ag。在另一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn) 品包含不大于0. 80wt. %的Ag。在另一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含 不大于0. 70wt. %的Ag。在另一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于 0.60wt. %的Ag。在一些實(shí)施方案中，銀作為雜質(zhì)存在，并且在這些實(shí)施方案中，所述新的 5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于0? 04wt. %的Ag。
[0010] 當(dāng)所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包含銅和銀時，所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包 含不大于 1. 15wt. %的Cu+Ag(即，（wt. %Cu) + (wt. %Ag) < 1. 15wt. % )。在一個實(shí)施方 案中，所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于1. 10wt. %的Cu+Ag。在另一個實(shí)施方案中， 所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于1. 05wt. %的Cu+Ag。在另一個實(shí)施方案中，所述 新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含不大于1. 00wt. %的Cu+Ag。
[0011] 在采用銅和/或銀的實(shí)施方案中，所述新的5XXX-鋰鋁合金產(chǎn)品通常包含至少 0? 15wt. %的Cu+Ag(即，（wt. %Cu) + (wt. %Ag)多 1. 15wt. % )，其中銅和銀至少存在一種， 在一個實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 25wt. %的Cu+Ag。在另一個 實(shí)施方案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 35wt. %的Cu+Ag。在又一個實(shí)施方 案中，所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 40wt. %的Cu+Ag。在另一個實(shí)施方案中， 所述新的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 45wt. %的Cu+Ag。在又一個實(shí)施方案中，所述新 的5xxx-鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0? 50wt. %的Cu+Ag。
[0012] 當(dāng)采用銅和/或銀時，所述合金可以包含少量的鋅。例如，當(dāng)所述合金包含至少 0. 05wt. %的Cu或至少0. 05wt. %的Ag時，所述合金可以包含低至0. 50wt. %的鋅。當(dāng)所 述合金不采用銅和/或銀時，那么所述合金需要更多量的鋅。例如，當(dāng)所述合金包含不大于 0? 04wt. %的Cu(即，Cu作為雜質(zhì)）和不大于0? 04wt. %的Ag(即，Ag作為雜質(zhì)）時，所述 合金包含至少0. 75wt. %的鋅。
[0013] 所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品可以任選地包含至多0. 5wt. %的娃（Si)。在采用 娃的實(shí)施方案中，所述新的5xxx_鋰錯合金產(chǎn)品包含至少0. 05wt. %的Si。在一個實(shí)施方 案中，所述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于0. 35wt. %的Si。在另一個實(shí)施方案中，所 述新的5xxx-鋰鋁合金產(chǎn)品包含不大于0. 25wt. %的Si。在一些實(shí)施方案中，硅作為雜質(zhì) 存在，并且在這些實(shí)施方案中，所述新的5xxx