包含镁和锌的可热处理铝合金及其制备方法
【专利说明】包含镆和锌的可热处理铝合金及其制备方法
【背景技术】
[0001] 铝合金有很多用途。然而，要改善铝合金的一种特性而不影响另一种特性却很不 容易。例如，很难在不降低合金韧性的情况下增大合金的强度。我们通常关注的铝合金的 其他特性包括耐腐蚀性和疲劳裂纹扩展阻力（仅举两例）。
【发明内容】
[0002] 广义地讲，本专利申请涉及经过改善的包含镁和锌的可热处理铝合金（"镁锌铝 合金"）及其制备方法。出于本申请的目的，本申请所涉及的镁锌铝合金包含3.0至6.0重 量％的镁，以及2. 5至5. 0 %重量％的锌，其中镁和锌中的至少一种是铝合金中除铝之外的 主要合金元素，并且其中（重量％ MgV(重量％ Zn)为0.6至2. 40。本申请所涉及的新型 镁锌铝合金可包含铜、硅、铁、次要元素和/或其他元素，如下文所定义。
[0003] 这些新型镁锌铝合金通常包含3. 0至6. 0重量％的镁（Mg)。在一个实施例中，镁 锌铝合金中包含至少3. 25重量％的镁。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3. 50重 量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3. 75重量％的Mg。在一个实施例中， 镁锌铝合金包含不大于5. 5重量％的Mg。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于5. 0 重量％的Mg。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4. 5重量％的Mg。
[0004] 在一个实施例中，镁锌铝合金包含至少2. 75重量％的Zn。在另一个实施例中，镁 锌铝合金包含至少3. 0重量％的Zn。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含至少3. 25重量％ 的Zn。在一个实施例中，镁锌铝合金包含不大于4. 5重量％的211。在一个实施例中，镁锌 错合金包含不大于4. 0重量％的Zn。
[0005] 在一个实施例中，（重量％ Mg)八重量％21〇(8卩，1%/211比）为至少0.75。在另 一个实施例中，（重量％ Mg)八重量％21〇为至少0.90。在又一个实施例中，（重量％1%)/ (重量％ Zn)为至少1.0。在另一个实施例中，（重量％1%"(重量％ Zn)为至少1.02。在 一个实施例中，（重量％18"(重量％ Zn)(即，Mg/Zn比）为不大于2. 00。在另一个实施例 中，（重量％1%"(重量％ Zn)为不大于1.75。在另一个实施例中，（重量％1%"(重量％ Zn)为不大于1. 50。
[0006] 本申请所涉及的新型镁锌铝合金可包含铜和/或硅。在一个实施例中，镁锌铝合 金包含铜。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含硅。在又一个实施例中，镁锌铝合金包含铜 和娃两者。
[0007] 使用铜时，镁锌铝合金通常包含至少0. 05重量％的Cu。在一个实施例中，镁锌铝 合金包含至少0.10重量％的Cu。镁锌铝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。在其他实施例中，铜作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些实施例 中，铜的重量百分比为小于0. 05 %。
[0008] 使用硅时，镁锌铝合金通常包含至少0. 10重量％的Si。在一个实施例中，镁锌铝 合金包含至少0.15重量％的Si。镁锌铝合金通常包含不大于0.50重量％的Si。在一个 实施例中，镁锌铝合金包含不大于0. 35重量％的Si。在另一个实施例中，镁锌铝合金包含 不大于0. 25重量％的Si。在其他实施例中，硅作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些 实施例中，娃的重量百分比为小于0. 10%。
[0009] 本申请所涉及的新型镁锌铝合金可包含选自Zr、Sc、Cr、Mn、Hf、V、Ti和稀土元素 的至少一种次要元素。此类元素可用于（例如）促进在所得镁锌铝合金产品中形成恰当颗 粒结构。次要元素可任选地按如下方式存在：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 素中的任何一种，以及至多0. 15重量％的Ti。优选锆（Zr)和/或钪（Sc)用于颗粒结构控 制。使用锆时，锆在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.05至0.20重量％。在一个实施例 中，新型镁锌铝合金包含〇. 07至0. 16重量％的Zr。除了锆之外或作为锆的替代物，还可 使用钪；当存在钪时，钪在新型镁锌铝合金中的含量通常为〇. 05至0. 30重量％。在一个实 施例中，新型镁锌铝合金包含0. 07至0. 25重量％的Sc。除了锆和/或钪之外或作为锆和 /或钪的替代物，还可使用铬（Cr);当存在铬时，铬在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.05 至0.50重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.05至0.35重量％的0。在另 一个实施例中，新型镁锌铝合金包含〇. 05至0. 25重量％的Cr。在其他实施例中，锆、钪和 /或铬中的任何一种可作为杂质包含在镁锌铝合金中，并且在这些实施例中，此类元素在合 金中的重量百分比应当为小于0.05%。
[0010] Hf、V和稀土元素可以各自至多0. 25重量％的量包含在镁锌铝合金（即，可包含各 自至多0. 25重量％的Hf和V中的任何一种，以及各自至多0. 25重量％的任何稀土元素）。 在一个实施例中，新型镁锌铝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中的任何一种，以及各自不大于0. 05重量％的任何稀 土元素）。
[0011] 优选钛用于颗粒细化；当存在钛时，钛在新型镁锌铝合金中的含量通常为0.005 至0. 10重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含0.01至0.05重量％的11。在另一 个实施例中，新型镁锌铝合金包含〇. 01至〇. 03重量％的Ti。
[0012] 新型镁锌铝合金可使用至多1. 0重量％的锰（Mn)。在一个实施例中，新型镁锌铝 合金包含不大于0. 75重量％的Mn。在另一个实施例中，新型镁锌铝合金包含不大于0. 60 重量％的此。在又一个实施例中，新型镁锌铝合金包含不大于0. 50重量％的此。在另一个 实施例中，新型镁锌铝合金包含不大于0. 40重量％的Mn。在一个实施例中，新型镁锌铝合 金包含至少0. 05重量％的此。在另一个实施例中，新型镁锌铝合金包含至少0. 10重量％ 的Mn。在又一个实施例中，新型镁锌铝合金包含至少0.15重量％的此。在另一个实施例 中，新型镁锌铝合金包含至少〇. 20重量％的Mn。在一个实施例中，新型镁锌铝合金基本上 不含锰，Mn的含量为小于0. 05重量％。
[0013] 新型镁锌铝合金中可存在铁（Fe)，并且铁通常作为杂质而存在。新型镁锌铝合金 的铁含量通常应当不超出约〇. 35重量％。在一个实施例中，新型镁锌铝合金包含不大于约 0. 25重量％的？6。在其他实施例中，新型镁锌铝合金可包含不大于约0. 15重量％的？6,或 不大于约〇. 10重量％的Fe，或不大于约0. 08重量％的Fe，或更少。
[0014] 除了以上列举的元素之外，新型镁锌铝合金的其余物质（剩余物）总体上是铝和 其他元素，其中这些其他元素在新型镁锌铝合金中的含量各自为不大于〇. 15重量％，并且 这些其他元素的总量不超出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。在一个实施例中，新型镁锌铝合金中包含的其他元素各自为不大 于0. 10重量％，并且这些其他元素的总量不超出0. 25重量％。在另一个实施例中，新型镁 锌铝合金中包含的其他元素各自为不大于0. 05重量％，并且这些其他元素的总量不超出 〇. 15重量％。在又一个实施