改进的5xxx-锂铝合金及其制造方法
【专利说明】改进的5XXX-裡错合金及其制造方法
【背景技术】
[0001] 铝合金在多种应用中是有用的。然而，改进铝合金的一种性能而不损害另一种性 能通常证实是难以实现的。
【发明内容】
[0002] 大体上讲，本
【发明内容】
涉及具有改进性能组合的新的5XXX-锂铝合金产品。所述 新的5xxx-锂错合金产品由包含以下成分的错合金制成，所述成分包括：3. 75至5.Owt. % 的镁（Mg)、1.6 至 2.3wt. % 的锂（Li)、0.50 至 2.5wt. % 的锌（Zn)、0.05 至 0.50wt. %选自 由Zr、Sc、Cr、V、Hf、其他稀土元素及其组合所组成的组的晶粒结构控制元素、任选地至多 1.Owt. % 的铜（Cu)、任选地至多 1.Owt. % 的银（Ag)，其中wt. %Cu+wt. %Ag< 1. 15wt. %， 其中，当所述错合金包含不大于〇. 〇4wt. %的Cu和不大于0. 04wt. %的Ag时，所述错合金 包含至少〇. 75wt. %的锌、任选地至多0. 5wt. %的娃（Si)、任选地至多1.Owt. %的猛（Mn)、 任选地至多0. 25wt. %的Fe、任选地至多0. 15wt. %的Ti，余量为错、其他元素和杂质，其 中，所述铝合金包含不大于〇.l〇wt. %的任何一种其他元素，并且其中所述铝合金包含其他 元素的总量不大于〇. 35wt. %。所述新的5XXX-锂铝合金可以实现改进的性能组合，例如强 度、断裂韧性、密度、疲劳裂纹扩展和/或耐腐蚀性等中两种或多种的改进性能组合。所述 新的5XXX-锂铝合金可以用于航空和国防应用等领域。
[0003] 5xxx铝合金是含有除铝之外以镁作为占优合金元素的铝合金。本专利申请的新 的 5xxx-锂铝合金是含有 3. 75 至 5.Owt. % 的Mg、1. 6-2. 3wt. % 的Li和 0? 5 至 2. 5wt. % 的Zn等的5xxx错合金，如下文所述。所述新的5xxx-锂错合金产品通常呈形变产品的形 式，并且可以通过以下步骤制备，即：铸造新的5XXX-锂合金，之后将其均质化，然后热加工 到中间规格或最终规格，再任选地冷加工，然后固溶热处理并淬火，再任选地冷加工，以及 然后任选地人工时效。
[0004] 因此，所述新的5XXX-锂铝合金产品通常处于T3或T8状态，这些状态为本领域技 术人员所知晓并由美国错业协会（AluminumAssociation)来定义。上述热加工步骤可以 通过轧制、挤压或锻造来完成，以分别生产片材或板材、挤压件或锻件。
[0005] 所述新的5xxx-锂铝合金产品通常包含3. 75至5.Owt. %的Mg。在一个实施方案 中，新的5xxx-锂错合金产品包含至少4.Owt. %的Mg。在另一个实施方案中，新的5xxx-锂 铝合金产品包含至少4.lwt. %的Mg。在又一个实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含 至少4. 2wt. %的Mg。在另一个实施方案中，新的5xxx-锂错合金产品包含至少4. 3wt. %的 Mg。在一个实施方案中，新的5xxx-锂错合金产品包含不大于4. 9wt. %的Mg。在另一个实 施方案中，新的5xxx-锂错合金产品包含不大于4. 8wt. %的Mg。在又一个实施方案中，新 的5xxx-锂错合金产品包含不大于4. 7wt. %的Mg。在另一个实施方案中，新的5xxx-锂错 合金产品包含不大于4. 6wt. %的Mg。
[0006] 所述新的5xxx-锂铝合金产品通常包含1.60至2. 30wt. %的Li。在一个实施 方案中，新的5xxx-锂错合金产品包含至少1. 65wt. %的Li。在另一个实施方案中，新的 5xxx-锂错合金产品包含至少1.70wt. %的Li。在又一个实施方案中，新的5xxx-锂错合金 产品包含至少1. 75wt. %的Li。在一个实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于 2. 20wt. %的Li。在另一个实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于2. 10wt. %的 Li〇
[0007] 所述新的5xxx-锂铝合金产品通常包含0. 5至2. 50wt. %的Zn。在一个实施方 案中，新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 60wt. %的Zn。在另一个实施方案中，新的 5xxx-锂错合金产品包含至少0. 70wt. %的Zn。在又一个实施方案中，新的5xxx-锂错合 金产品包含至少0. 80wt. %的Zn。在另一个实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含至 少0. 90wt. %的Zn。在又一个实施方案中，新的5xxx-锂错合金产品包含至少1.OOwt. %的 Zn。在一个实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于2. 25wt. %的Zn。在另一个 实施方案中，新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于2.OOwt. %的Zn。
[0008] 所述新的5xxx_锂错合金产品可以任选地包含至多1.Owt. %的铜（Cu)。在采用 铜的实施方案中，所述新的5xxx-锂铝合金产品包含至少0. 05wt. %的Cu。在一个实施方 案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 15wt. %的Cu。在另一个实施方案中，所 述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 25wt. %的Cu。在又一个实施方案中，所述新的 5xxx-锂错合金产品包含至少0. 30wt. %的Cu。在一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错 合金产品包含不大于0. 90wt. %的Cu。在另一个实施方案中，所述新的5xxx-锂铝合金产 品包含不大于0. 80wt. %的Cu。在又一个实施方案中，所述新的5xxx-锂铝合金产品包含 不大于0. 70wt. %的Cu。在又一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含不大于 0.60wt. %的Cu。在一些实施方案中，铜作为杂质存在，并且在这些实施方案中所述新的 5xxx-锂铝合金产品包含不大于0. 04wt. %的Cu。
[0009] 所述新的5xxx_锂错合金产品可以任选地包含至多1.Owt. %的银（Ag)。在采用 银的实施方案中，所述新的5xxx_锂错合金产品包含至少0. 05wt. %的Ag。在一个实施方 案中，所述新的5xxx_锂错合金产品包含至少0. 15wt. %的Ag。在另一个实施方案中，所 述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 25wt. %的Ag。在又一个实施方案中，所述新的 5xxx-锂错合金产品包含至少0. 30wt. %的Ag。在一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错 合金产品包含不大于0. 90wt. %的Ag。在另一个实施方案中，所述新的5xxx-锂铝合金产 品包含不大于0. 80wt. %的Ag。在另一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含 不大于0. 70wt. %的Ag。在另一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含不大于 0.60wt. %的Ag。在一些实施方案中，银作为杂质存在，并且在这些实施方案中，所述新的 5xxx-锂铝合金产品包含不大于0? 04wt. %的Ag。
[0010] 当所述新的5xxx_锂错合金产品包含铜和银时，所述新的5xxx_锂错合金产品包 含不大于 1. 15wt. %的Cu+Ag(即，（wt. %Cu) + (wt. %Ag) < 1. 15wt. % )。在一个实施方 案中，所述新的5xxx_锂错合金产品包含不大于1. 10wt. %的Cu+Ag。在另一个实施方案中， 所述新的5xxx-锂错合金产品包含不大于1. 05wt. %的Cu+Ag。在另一个实施方案中，所述 新的5xxx-锂错合金产品包含不大于1. 00wt. %的Cu+Ag。
[0011] 在采用铜和/或银的实施方案中，所述新的5XXX-锂铝合金产品通常包含至少 0? 15wt. %的Cu+Ag(即，（wt. %Cu) + (wt. %Ag)多 1. 15wt. % )，其中铜和银至少存在一种， 在一个实施方案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 25wt. %的Cu+Ag。在另一个 实施方案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 35wt. %的Cu+Ag。在又一个实施方 案中，所述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 40wt. %的Cu+Ag。在另一个实施方案中， 所述新的5xxx-锂错合金产品包含至少0. 45wt. %的Cu+Ag。在又一个实施方案中，所述新 的5xxx-锂错合金产品包含至少0? 50wt. %的Cu+Ag。
[0012] 当采用铜和/或银时，所述合金可以包含少量的锌。例如，当所述合金包含至少 0. 05wt. %的Cu或至少0. 05wt. %的Ag时，所述合金可以包含低至0. 50wt. %的锌。当所 述合金不采用铜和/或银时，那么所述合金需要更多量的锌。例如，当所述合金包含不大于 0? 04wt. %的Cu(即，Cu作为杂质）和不大于0? 04wt. %的Ag(即，Ag作为杂质）时，所述 合金包含至少0. 75wt. %的锌。
[0013] 所述新的5xxx_锂错合金产品可以任选地包含至多0. 5wt. %的娃（Si)。在采用 娃的实施方案中，所述新的5xxx_锂错合金产品包含至少0. 05wt. %的Si。在一个实施方 案中，所述新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于0. 35wt. %的Si。在另一个实施方案中，所 述新的5xxx-锂铝合金产品包含不大于0. 25wt. %的Si。在一些实施方案中，硅作为杂质 存在，并且在这些实施方案中，所述新的5xxx