改进的5xxx铝合金和由其制成的形变铝合金产品的利记博彩app

专利名称：改进的5xxx铝合金和由其制成的形变铝合金产品的利记博彩app
改进的5XXX铝合金和由其制成的形变铝合金产品相关申请的交叉引用本专利申请要求2009年7月24日提交的题目为“改进的5XXX合金”的美国临时专利申请No. 61/228，452的优先权，通过引用将其整体并入本文。
背景技术：
形变铝合金通常按系列进行分类。目前存在八种不同的形变合金系列，它们通常被称为lxxx_8xxx。根据招业协会标准Ixxx系列招合金含有至少约99. OOwt. %招。2ΧΧΧ-7ΧΧΧ铝合金不具有相同的Al限制，并且按照它们的主要合金化元素进行分类。2χχχ招合金使用铜，3χχχ招合金使用猛,4χχχ招合金使用娃,5χχχ招合金使用镁,6χχχ招合金使用镁和硅，7ΧΧΧ铝合金使用锌作为它们的主要合金化成分。2χχχ_7χχχ还通常分成两种不同的类别可热处理的和不可热处理的。不可热处理合金是3χχχ、4χχχ和5χχχ铝合金，而可热处理合金是2χχχ、6χχχ和7χχχ铝合金。3χχχ、4χχχ和5ΧΧΧ铝合金因为它们通常不能够通过固溶热处理得到明显强化而归类为不可热处理。然而，3χχχ、4χχχ和5χχχ招合金通常通过固溶、第二相显微组织组分的形成、弥散体析出物和/或应变硬化得到强化。相反地，2χχχ、6χχχ和7XXX铝合金被认为可热处理，这是因为它们在经受固溶热处理和时效时经历显著強化。最突出的体系是Al-Cu-Mg、Al-Cu-Si和Al-Cu-Mg-Si (所有 2xxx 招合金),Al-Mg-Si (6xxx 招合金)和 Al-Zn-Mg 和 Al-Zn-Mg-Cu (所有7XXX招合金)。高强度铝合金，例如5XXX系列铝合金(即含有镁作为其主要合金化成分的铝合金)，可以用于各种エ业中，例如用在军事中。然而，难以改进5XXX铝合金的ー种性能(例如強度)的表现而不降低相关性能(例如抗腐蚀性)的表现。发明概述总体而言,本发明涉及具有改善的性能组合的改进5xxx系列招合金。由该新5xxx铝合金制成的产品可以实现強度、韧性、延展性、抗腐蚀性、可成形性、表面外观、疲劳、弾道学性能和可焊性等中至少两种的改善的组合。例如，相对于可比的现有技术合金，该新5xxx铝合金产品可以实现改善的强度并同时维持抗腐蚀性。该新5XXX铝合金产品可以因为例如铜的存在而实现改善的性能组合。在一个实施方案中，该新5xxx招合金产品能够通过固溶热处理，即通过使至少ー些Cu处于与铝的固溶体中(有时称作固溶化)来实现改善的性能组合。与常规知识截然相反，使5XXX铝合金与铜固溶有助于生产如下文所进ー步详细描述的具有改善的性能组合的5xxx招合金产品。该新5XXX系列铝合金产品通常是锭铸的(例如直接激冷铸造的)、形变铝合金产品(例如轧制的片材或板材、挤压件或锻件)。该新5XXX铝合金产品通常包括2-7wt. %Mg和O. 05-2wt. % Cu。该新5xxx招合金产品通常包含(和在一些情形中基本上由如下组成)镁和铜，任选的Zn，任选的添加剤，余量为铝和不可避免的杂质。通常，合金中使用的Mg、Cu、任选的Zn、任选的添加剂和不可避免的杂质的量不应超过它们的溶解度极限。在下表I中例举了新5xxx招合金的一些非限制性实例。
表I-新5xxx系列招合金的实例
Mg CuZn(任选)添加剂(任选)Al
合金 A 2-7 ' O. 05-2. O至多 2. Owt. %至多 2. 5wt. %余量
合金 B 3.5-6 ' O. 05-1. O至多 2. Owt. %至多 2. 5wt. %余量
合金 C 4-5. 5 ' O. 10-0. 75至多 2. Owt. %至多 2. 5wt. %余量合金A包含(和在一些情形中基本上由如下组成)约2wt. % Mg至约7wt. % Mg, 约O. 05wt. % Cu至约2. Owt. % Cu,任选的至多2. Owt. % Zn,任选的总共至多2. 5wt. %的添加剂(例如下述的Mn、Zr)，余量为铝和不可避免的杂质。合金B包含(和在一些情形中基本上由如下组成)约3. 5wt. % Mg至约6wt. %Mg,约O. 05wt. % Cu至约I. Owt. % Cu,任选的至多2. Owt. % Zn,任选的总共至多2. 5wt. %的添加剂(例如下述的Mn、Zr)，余量为铝和不可避免的杂质。合金C包含(和在一些情形中基本上由如下组成)约4wt. %Mg至约5.5wt. % Mg,约O. 05wt. % Cu至约O. 75wt. % Cu,任选的至多2. Owt. % Zn,任选的总共至多2. 5wt. %的添加剂(例如下述的Mn、Zr)，余量为铝和不可避免的杂质。用固溶热处理进行处理在ー种方法中，如下文所进ー步详细描述，该新5XXX铝合金通过将该合金固溶热处理实现了改善的性能組合。以下处理通常相对于轧制产品(例如片材和板材)进行描述。然而，这些方法可以适合于使用本领域技术人员已知的常规处理技术的其它形变产品形式，例如挤压件和锻件。图3中示出了用于生产该新5xxx铝合金产品的方法的一个实施方案。方法(300)可以包括通过直接激冷铸造(310)、修整和均匀化(320)形成5XXX铝合金本体的步骤。均匀化后，可以将该新5xxx铝合金本体热加工(330)，有时称作热轧，以达到中间规格(gauge)(热轧规格)。热轧后,可以通过以下方式固溶热处理(340)该新5xxx招合金本体将该新5xxx铝合金本体加热到合适的温度，在该温度下保持足够长时间以使至少ー些铜(如果不是大部分Cu的话，或基本上所有Cu)进入固溶体，且足够快速地冷却(例如通过淬火)以使各组分保持在溶体中。适宜的固溶热处理操作取决于产品形式和合金中铜的量。在一个实施方案中，该新5xxx铝合金产品是含有约5wt. % Mg、约O. 25wt. % Cu的板材产品，其具有约2英寸的中间规格并且在约900° F下固溶热处理约2小时。换而言之，在热轧后可将该新5XXX铝合金产品处理到T状态。按照铝业协会细则，T状态是指将合金产品进行热处理以产生除F、O或H状态外的稳定状态。T状态适用于进行热处理的产品，具有或不具有附加(supplementary)的冷加工(下文所论述)，以产生稳定的状态。T后总是跟着ー个或多个数字。在一个实施方案中，将该新5XXX铝合金产品处理到T3、T4、T6、T8和T9状态之一。在一个实施方案中，将该新5χχχ铝合金产品处理到Τ3状态。
T3状态是指进行固溶热处理、冷加工和自然时效到基本上稳定的状态(condition)的合金产品。T3状态可以应用于在固溶热处理后进行冷加工以改善強度的产品，或者其中冷加工在整平或矫直中的作用被认为在机械性能限制内的产品。T4状态是指进行固溶热处理和自然时效到基本上稳定的状态。T4状态可以应用于在固溶热处理后没有进行冷加工的产品，或者其中冷加工在整平或矫直中的作用可以不被认为在机械性能限制内的产品。T5状态是指从升高温度的成型处理开始冷却并然后进行人工时效，并且可以应用于从升高温度的成型处理开始冷却后没有进行冷加工的产品，或者其中冷加工在整平或矫直中的作用可以不被认为在机械性能限制内的产品。T6状态是指进行固溶热处理并然后进行人工时效。T6状态可以应用于在固溶热处理后没有进行冷加工的产品，或者其中冷加工在整平或矫直中的作用可以不被认为在机械性能限制内的产品。T7状态是指进行固溶热处理和过度时效/稳定化。T7状态可以应用于在固溶热处理后进行人工时效的形变产品以使它们超过最大強度点(point)从而提供ー些显著特性的控制。T8状态是指进行固溶热处理、冷加工、并然后进行人工时效。T8状态可以应用于进行冷加工以改善強度的产品，或者其中冷加工在整平或矫直中的作用被认为在机械性能限制内的产品。T9状态是指进行固溶热处理、人工时效、并然后进行冷加工。T9状态可以应用于进行冷加工以改善強度的产品。如上所述，ー些T状态包括冷加工。该新5XXX铝合金产品可以按类似于用以获得常规HI、H2或H3状态的方式任选进行冷加工(350)，即应变硬化，然而按照铝业协会细则的严格解释，“H”状态命名可能不适用于该新5XXX铝合金产品，这是因为该新5XXX铝合金产品已进行了固溶热处理。按照铝业协会细则，Hl状态是指合金进行了应变硬化。H2状态是指合金进行了应变硬化和部分退火。H3状态是指合金进行了应变硬化和稳定化(例如通过低温加热)。在一些实施方案中，该新5xxx铝合金产品可以按照典型的H1X、H2X或H3X状态操作进行应变硬化，其中X为0-9的整数。跟随在命名H1、H2、H3后的该第二个数字表示最終应变硬化程度。数字8归属于应变硬化最終程度等于由面积(area)减少约75%所产生的最終程度的状态。O状态(退火)和8(全硬)之间的状态用数字I至7表示。数字4命名被认为是半硬；数字2认为是四分之一硬；数字6是四分之三硬。当数字为奇数吋，极限强度的极限值(limit)为偶数状态的极限强度极限值之间的大约半途(halfway)。H9状态具有超过HS状态的极限拉伸强度至少2ksi的最小极限拉伸強度。在ー种方法中，冷加工步骤(350)类似于用以产生常规H131状态的步骤，即使利用了固溶热处理步骤(340)。H131状态典型是指将材料冷轧至最终规格，其中所述冷轧使板材厚度减小约10%_约30% (例如约20%)，接着进行变形(例如伸展所述板材用以获得平整性)。在一个实施方案中，使用常规H131操作通过冷轧至最終规格随后进行变形来处理该新5xxx铝合金产品。该冷轧可以实现厚度减小(例如10-70%，或10-50% )。虽然出于描述性目的使用上面提供的“T”和“H”状态命名，但是它们并不意欲将 该新5XXX铝合金产品限制于任何特定的状态命名。例如，虽然按照铝业协会细则的严格解释，该新5XXX铝合金产品的处理可以使它们处于“T”状态的类别内，但是出售和销售的实际产品不可以标以“Τ”状态。因为没有其它已知的商业5ΧΧΧ铝合金产品以T状态进行处理，铝业协会可以确定的是将T状态命名应用于该新5ΧΧΧ铝合金产品是混乱的。可想到的是，铝业协会可能要求对于该新5ΧΧΧ铝合金产品使用“H”状态命名，尽管它们已经受了固溶热处理。在固溶热处理(340)后，可以对该新5χχχ铝合金产品进行上述的任选的冷加工(350)，和/或任选的SHT后操作(360)例如淬火，人工时效(例如，以提高延展性)，和/或退火(例如，以改善对于船舶应用的抗腐蚀性)。如果使用淬火步骤，则其通常紧接着固溶热处理步骤进行，并且可以促进铜在固溶体中的保持。任选的人工时效可以在固溶热处理(例如对于Τ6型状态)后进行，或者在冷加工(例如对于Τ8型状态)后进行，并且可以促进改善的延展性。任选的退火可以在固溶热处理和/或冷加工后进行以使所述产品稳定化。任选的退火步骤可以用于生产具有较高抗腐蚀性的新5ΧΧΧ铝合金产品，其可以适用于船舶应用。可以使该新5ΧΧΧ铝合金产品变形(例如，用于应カ消除)适当的量。在一个实施方案中，通过伸展(例如对于轧制和/或挤压的产品)使所述产品变形。在一个实施方案中，通过压制(例如对于逐步挤压和/或锻造的产品)使所述产品变形。在一个实施方案中，使所述产品变形至少约1%。在其它实施方案中，使所述产品变形至少约I. 5%，或至少约2%，或至少约2. 5%，或至少约3%，或至少约3. 5%，或至少约4%，或至少约4. 5%，或至少约5%。在一个实施方案中，使所述产品变形不大于约12%。在其它实施方案中，使所述产品变形不大于约10%，或不大于约8 %。对于轧制产品，最终产品可以是片材或板材的形式。在一个实施方案中，最终产品可以是具有不大于约O. 249英寸的厚度的片材。在一个实施方案中，最終产品是具有至少约O. 250英寸的厚度的板材。在一个实施方案中，所述板材具有约O. 5或I英寸至约2英寸、或约3英寸或约4英寸的厚度。在其它实施方案中，最终产品可以是挤压件或锻件。虽然在图3中显示为分离步骤，但是在一些实施方案中，热加工(330)步骤和固溶热处理(340)步骤可以彼此伴随而完成(如同时，例如当热加工步骤足够热从而使铜固溶在该新5ΧΧΧ铝合金本体中吋)。这种类型的操作被本领域技术人员称作“压紧淬火”。在一些实施方案中，压紧淬火操作产生Τ5型状态(具有或不具有人エ时效)。在没有固溶热处理的情况下进行加工在另ー种方法中，可以在不具有固溶热处理步骤的情况下生产该新5χχχ铝合金产品。在这些实施方案中，该新5ΧΧΧ铝合金产品可以类似于上述关于图3所述那样进行加エ，但是在不存在固溶热处理步骤的情况下进行。在这些实施方案的ー些中，将该新5χχχ铝合金产品处理成H状态，例如上述H状态中的任ー种。在ー种方法中，所用的冷加工产生 具有Η131状态的产品。Η131状态典型是指将材料冷轧至最终规格，其中所述冷轧使板材厚度减少约10%至约30% (例如约20%)，接着进行变形(例如伸展所述板材用以获得平整性)。在一个实施方案中，使用常规Η131操作通过冷轧至最終规格随后进行变形来处理该新5ΧΧΧ铝合金产品。冷轧可以实现厚度减小(例如10-70% )。在其中不使用固溶热处理步骤的实施方案中，所述合金通常包括锰，例如至少约
O.3wt. % Mn。包括Cu和Mn并且被应变硬化到H状态的该新5xxx铝合金产品，通常实现了改善的性能，如下文所进ー步详细描述。组成 如上所述,该新5xxx招合金通常包括约2wt. %至约7wt. %的Mg。该合金中使用的Mg量可以影响其強度、延展性和/或抗腐蚀性，等等。较高量的Mg可以提高強度，但是降低延展性和/或抗腐蚀性。对于该新5XXX铝合金产品，本领域技术人员能够选择在2wt. % -7wt. %范围内的Mg量从而使这类产品除其它性能外获得适当的強度、延展性和/或抗腐蚀性。在一些实施方案中，该新5xxx铝合金包括至少约2. 5wt. %，或至少约3wt. %的Mg,或至少约3. 5wt. %的Mg,或至少约4. Owt. %的Mg。在一些实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约6. 5wt. %的Mg,或不大于约6. Owt. %的Mg,或不大于约5. 5wt. %的Mg。该新5xxx招合金包括O. 05wt. %至约2wt. %铜。该新5xxx招合金内的铜量应该足够大以便通过如上所述的固溶热处理和/或应变硬化促进改善的性能。然而，如果抗腐蚀性是重要性能，则应该限制铜的量，这是因为过多的铜可在一些情况下降低抗腐蚀性。此夕卜，当与含有较高量镁的合金一起使用时，较高量的铜可能超过该合金的溶解度极限。在一个实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约I. 5wt. %的Cu。在其它实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约I. 25wt. % Cu,或不大于约I. Owt. % Cu,或不大于约O. 9wt. %Cu,或不大于约O. 8wt. % Cu,或不大于约O. 75wt. % Cu,或不大于约O. 7wt. % Cu,或不大于约O. 65wt. % Cu,或不大于约O. 6wt. % Cu,或不大于约O. 55wt. % Cu,或不大于约O. 5wt. %Cu。在一个实施方案中，新5xxx招合金包括至少约O. Iwt. % Cu。在其它实施方案中，该新5xxx招合金包括至少约O. 15wt. % Cu,或至少约O. 20wt. % Cu,至少约O. 25wt. % Cu。该新5xxx招合金可以任选包括锌(Zn)。锌尤其可以促进该新5xxx招合金的改善的強度和/或抗腐蚀性。当特意加入锌使其包括在合金中时，锌通常以至少约O. 30wt. %的量存在。在一个实施方案中，该新5xxx招合金可以包括至少约O. 35wt. % Zn。在其它实施方案中，该新5xxx招合金可以包括至少约O. 40wt. % Zn,或至少约O. 45wt. % Zn,或至少约O. 50wt. % Zn,或至少约O. 55wt. % Zn,或至少约O. 60wt. % Zn。在一个实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约2wt. % Zn。在其它实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约I. 5wt. % Zn,或不大于约I. 25wt. % Zn,或不大于约I. 20wt. % Zn,或不大于约I. 15wt. % Zn,或不大于约L IOwt. % Zn,或不大于约L 05wt. % Zn,或不大于约I. Owt. %Zn,或不大于约O. 95wt. % Zn,或不大于约O. 90wt. % Zn,或不大于约O. 85wt. % Zn,或不大于约0.80wt. % Zn。在其它实施方案中，锌可以按如上所述作为不可避免的杂质存在于合金中。该新5xxx招合金通常包括镁和铜(如上所述)，任选的至多2. Owt. % Zn、任选的至多2.5wt. %添加剤，余量为铝和不可避免的杂质。任选的添加剂包括如下文所进ー步详细描述的晶粒组织控制物质(有时称作分散体)、晶粒细化剂和/或脱氧剂等等。用于该新5XXX铝合金的一些任选添加剂可能以比下述更多的方式有助于合金。例如，添加Mn可有助于晶粒组织控制，而且Mn还可充当強化剂。因此，所述任选添加剂的以下描述仅是出于说明目的，而且并不意欲将任意ー种添加剂限制于所述功能性。任选的添加剂可以按至多约2. 5wt. %的总量存在。例如，Mn (最多I. 5wt. % )、Zr (最多O. 5wt. % )和Ti (最多O. IOwt. % )可以按总共2. Iwt. %包括在合金中。在该情形中，剰余的其它添加剂(如果有的话)不可大于总共0.4wt. %。在一个实施方案中，任选的添加剂按至多约2. Owt. %的总量存在。在其它实施方案中，任选的添加剂按至多约
I.5wt. 或至多约I. 25wt. 或至多约I. Owt. %的总量存在。晶粒组织控制物质是这样的元素或化合物，即为了形成第二相颗粒(通常为固态)而有意加入的合金化元素，以在热处理例如回复和再结晶期间控制固态晶粒组织改变。对于本文所公开的新5xxx招合金,Zr和Mn均是有用的晶粒组织控制元素。Zr和/或Mn(全部或部分)的替代物包括Sc、V、Cr和Hf等等。合金中所用的晶粒组织控制物质的量通常取决于晶粒组织控制所用材料的种类和合金生产エ艺。该新5XXX铝合金可以任选包括锰(Mn)。锰可以用于促进强度的提高和/或促进细化晶粒组织等。当该新5XXX铝合金中包括锰时，锰通常以至少约O. 05wt. %的量存在。在一个实施方案中，该新5xxx招合金包括至少约O. IOwt. % Mn。在其它实施方案中，该新5xxx招合金可以包括至少约O. 20wt. % Mn,或至少约O. 30wt. % Mn,至少约O. 35wt. % Mn,或至 少约O. 40wt. % Mn0在一个实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约I. 5wt. % Mn。在其它实施方案中，该新5xxx招合金包括不大于约I. 25wt. % Mn,或不大于约I. 20wt. %Mn,或不大于约I. 15wt. % Mn,或不大于约I. IOwt. % Mn,或不大于约I. 05wt. % Mn,或不大于约
I.Owt. % Mn,或不大于约O. 95wt. % Mn,或不大于约O. 90wt. % Mn,或不大于约O. 85wt. %Mn,或不大于约O. 80wt. % Mn。当该合金中包括错(Zr)时，错可以按至多约O. 5wt. 或至多约O. 4wt. %,或至多约O. 3wt. %，或至多约O. 2wt. %的量包括于合金中。在一些实施方案中，Zr以O. 05-0. 25wt. %的量包括在合金中。在一个实施方案中，Zr以O. 05-0. 15wt. %的量包括在合金中。在另ー个实施方案中，Zr以O. 08-0. 12wt. %的量包括在合金中。晶粒细化剂是在合金凝固期间催发(seed)新晶粒的孕育剂或晶核。晶粒细化剂的实例是包含96%铝、3%钛(Ti)和1%硼⑶的3/8英寸的杆状物，其中基本上所有的硼均以细分散的TiB2颗粒存在。在铸造期间，将晶粒细化剂杆状物在生产线中(in-line)送入熔融合金中，该熔融合金以受控速率流入鋳造坑。合金中包含的晶粒细化剂的量通常取决于晶粒细化所用的材料种类和该合金的生产エ艺。晶粒细化剂的实例包括与B结合的Ti (例如TiB2)，或与C结合的Ti (TiC)，然而也可以使用其它晶粒细化剂，例如Al-Ti母合金。通常，取决于所需的铸态晶粒尺寸，向合金中加入的晶粒细化剂的量为O. 0003wt. %到O. 005wt. %。此外，Ti可以按至多O. 03wt. %的量单独加入到合金中，从而增加晶粒细化剂的效力。当合金中包括Ti时，其通常以至多约O. 10或O. 20wt. %的量存在。本文通常称为脱氧剂(与是否实际上脱氧无关)的ー些合金化元素，可以在铸造期间加入到合金中以降低或限制(且在某些情形中消除)坯锭的开裂，这些开裂是由例如氧化物裙皱(fold),蚀坑(pit)和氧化物斑点而产生。脱氧剂的实例包括Ca、Sr、Be和Bi。当钙(Ca)包括在合金中时，其通常以至多约O. 05wt. %或至多约O. 03wt. %的量存在。在一些实施方案中，Ca以O. 001至约O. 03wt. %或至约O. 05wt. %的量包括在合金中，例如O. 001-0. 008wt. % (即10-80ppm)。除Ca之外或作为其替代(全部或部分)，锶(Sr)和/或铋(Bi)可以包括在合金中，而且可以按与Ca相同或相似的量包括在合金中。传统地，铍(Be)添加物有助于降低坯锭开裂的倾向，然而出于环境、健康和安全的原因，合金的ー些实施方案基本上无Be。当Be包括在合金中时，其通常以至多约500ppm，例如小于约250ppm，或小于约20ppm的量存在。
5xxx招合金的其它已知添加剂包括Cd、Ge、In、Mo、Nb、Ni、Sn和Y,等等。这些添加剂可以促进该新5xxx招合金的晶粒组织控制和/或析出硬化，等等。所述任选的添加剂可以按微量存在，或可以按显著量存在，并且它们自身可増加期望或其它特性而不偏离本文所述的合金，只要合金保持本文所述的期望特性即可。然而，应理解的是，不应/不能通过仅以不影响本文所需和所得的性能组合的量添加ー种或几种元素而避开本公开的范围。如本文所使用的，不可避免的杂质是由于例如铝的固有性能和/或从与制造设备等接触而浸出的那些可以按微量存在于合金中的材料。铁(Fe)和硅(Si)是铝合金中经常存在的不可避免的杂质的实例。合金的Fe含量通常应该不超过约O. 25wt. %。在一些实施方案中，合金的Fe含量不大于约O. 15wt. %,或不大于约O. IOwt. %,或不大于约O. 08wt. %，或不大于约O. 05或O. 04wt. %。类似地，合金的Si含量通常应该不超过约
O.25wt. %，并且通常低于Fe含量。在一些实施方案中，合金的Si含量不大于约O. 12wt. %,或不大于约O. IOwt. %，或不大于约O. 06wt. %，或不大于约O. 03或O. 02wt. %。在ー些实施方案中，锌(Zn)可以作为不可避免的杂质包括在合金中。在这些实施方案中，合金中的Zn的量通常不超过O. 25wt. %,例如不大于O. 15wt. %,或甚至不大于约O. 05wt. %。除铁、硅和锌外，合金通常含有不大于O. 05wt. %的任何一种其它不可避免的杂质，并且这些其它不可避免的杂质的总量不超过O. 15wt. % (通常是指其它每种<0.05wt. %，并且其它总共< O. 15wt. %,如招业协会形变合金注册■表(称作Teal Sheets)中所反映出的)。除了另有規定，当涉及元素的含量时表述“至多”意指该元素组分为任选的，并且包括该特定组成组分的O含量。如果不另外说明，则所有组成百分比均为重量百分比(wt. % )。
性能该新5xxx铝合金可以在至少ー种性能方面获得与现有技术合金例如5083、5456和/或5059等至少相等的性能,并同时在至少ー种其它性能方面实现改善的性能。例如，该新5XXX铝合金产品可以实现改善的性能组合，例如以下中至少两种的组合強度、韧性、延展性、抗腐蚀性、可成形性、弹道学性能、疲劳性能、表面品质和/或可焊性，等等。强度关于强度，该新5XXX铝合金产品的典型(平均)強度(例如极限拉伸強度(UTS)或拉伸屈服強度(TYS))与可比的5XXX铝合金产品的典型強度相比可以实现至少5%的提高。可比的5xxx招合金产品是其特性可以按相对基准与该新5xxx招合金产品可靠地相比的那些产品，因为例如它们类似的产品形式(轧制、挤压、锻造)和它们类似的尺寸，或者其它标准。然而，所述可比的5XXX铝合金产品没有经受固溶热处理(即不处于T状态)和/或不含有铜(例如对于其中所述新5XXX铝合金产品不进行固溶热处理的实施方案)。在一个实施方案中，该新5xxx铝合金产品和可比的5xxx铝合金产品具有大体上相同的组成(例如它们具有可比的Mg量(例如各自在O. 10-0. 50wt. %内，这取决于合金中的总镁水平，和/或在对于特定合金的铝业协会形变合金限制的限度内)，不同之处在于该新5xxx铝合金含有至少约O. 05wt. % Cu并且进行固溶热处理，而可比的5xxx铝合金产品不含有铜和/或不进行固溶热处理。例如，按照铝业协会注册限制，铝合金5454含有
2.4-3. Owt. % Mg和最多O. IOwt. % Cu(即对于5454，Cu作为杂质列出)。在H32状态中，对于板材而言5454实现约30ksi的典型屈服強度。该新5xxx铝合金产品可以具有与5454类似的Mg量(即2. 4-3wt. % )，但是随着铜的加入和T状态的产生，在相同的产品形式中(即相同厚度的板材)，该新5XXX铝合金产品可以实现至少约32ksi的典型強度，这比标准5454-H32产品的强度提高约6. 7%。可以用铝业协会合金5083和5456等实现类似結果。具有2-7wt. % Mg并且随着Cu的加入和/或T状态的产生可以实现改善的性能的其它5xxx铝合金包括 5017、5018、5018A、501914、5019A、5119、5119A、5021、5022、5023、5024、5026、5027、5041、5042、5049、5149、5249、5349、5449、5051、5051A、5151、5251、5251A、5351、5451、5052、5252、5352、51548、5154A、5154B、5154C、5254、5354、5554、5654、5654A、5754、5954、5056、5356、5356A、5456A、5456B、5556、5556A、5556B、5556C、5058、5059、5070、5180、5180A、5082、5182、5183、5183A、5283、5283A、5283B、5383、5483、5086、5186、5087、5187 和 5088，等
坐寸ο在另ー实施方案中，新5xxx铝合金产品和可比的5xxx铝合金产品具有大体上相同的组成，不同之处在于所述新5xxx招合金含有至少约O. 05wt. % Cu和至少约O. 30wt. %Mn，而所述可比的5xxx铝合金产品不含有铜和/或Mn。例如，如下文实施例2_3的图I和2中所示，H131状态的合金12-A与可比的5083产品相比实现了弹道学性能的显著改善。合金12-A含有铜和锰，而5083合金则不含。在一个实施方案中，新5XXX铝合金产品与可比的5XXX铝合金产品相比实现至少6%的强度提高。在其它实施方案中，新5xxx招合金产品与可比的5xxx招合金产品相比实现至少7%的提高，或至少8%的提高，或至少9%的提高，或至少10%的提高，至少11%的提高，至少12%的提高，至少13%的提高，或至少14%的提高，或至少15%的提高，或至少16%的提高，或至少17%的提高，或至少18%的提高，或至少19%的提高，或至少20%的强度提高。在这些实施方案的ー些中，该新5XXX铝合金产品的延展性与可比的5XXX铝合金产品的延展性至少ー样好。在这些实施方案的ー些中，该新5XXX铝合金产品的抗腐蚀性与可比的5XXX铝合金产品的抗腐蚀性至少ー样好。在这些实施方案的ー些中，新5XXX铝合金产品的弹道学性能与可比的5XXX铝合金产品的弹道学性能至少ー样好。该新5XXX铝合金产品的测得强度值取决于组成和产品形式。高的镁量通常产生高強度，但是可降低抗腐蚀性。较厚的产品与较薄的产品相比通常具有较低的強度。对于低镁的实施方案，该新5XXX铝合金产品可以实现至少约30ksi的屈服強度。在较高镁的实施方案中，该新5XXX铝合金产品可以实现至少约50ksi的屈服強度。可以实现更高的屈服强度，例如至少约51ksi,或至少约52ksi,或至少约53ksi,或至少约54ksi,或至少约55ksi,或至少约56ksi,或更大。在任何情形中，如上所述,该新5xxx招合金产品与可比的5xxx招合金产品相比实现至少5%的强度提高。在一个实施方案中，该新5xxx铝合金产品实现至少约5%的伸长率。在其它实施方案中，该新5xxx铝合金产品实现至少约6%，或至少约7%，或至少约8%，或至少约9%，或至少约10%的伸长率。极限拉伸强度(UTS)、拉伸屈服强度(TYS)和伸长率(El)可以按照ASTM B557和ES进行测量。抗腐蚀性该新5XXX铝合金产品还可以实现改进的抗腐蚀性。在一个实施方案中，该新5xx铝合金产品获 得改善的抗晶间腐蚀性。对于非敏化状态，在一个实施方案中，当按照ASTM标准G67测试晶间腐蚀时，该新5xxx招合金产品可以实现不大于约2. 5mg/cm2的质量损失。在其它实施方案中，该新5xxx招合金产品可以实现不大于约2. 4mg/cm2,或不大于约
2.3mg/cm2,或不大于约2. 2mg/cm2,或不大于约2. lmg/cm2,或不大于约2. Omg/cm2,或不大于约I. 9mg/cm2,或不大于约I. 8mg/cm2,或不大于约I. 7mg/cm2的质量损失。非敏化状态是指在制造之后，但在合金产品投入使用之前，在没有进行人エ时效敏化的情况下，测试该合金产品的抗腐蚀性。敏化状态是指在进行人工时效敏化之后测试合金产品的抗腐蚀性。时效敏化是指将铝合金产品人工时效到代表至少20年使用寿命的状态。例如，可以将铝合金产品连续地暴露于提高的温度并持续若干天(例如约IOO0C -120°c的温度持续约7天的时段)。在一个实施方案中，当以非敏化状态进行对比时，该新5XXX铝合金产品实现了比可比的5xxx铝合金产品好至少约5%的抗晶间腐蚀性。例如，如果可比的铝合金产品实现2. 75mg/cm2的质量损失,并且如果该新5xxx招合金产品实现2mg/cm2的质量损失,则该新5xxx招合金产品将具有比所述可比的5xxx招合金好27. 3%的抗晶间腐蚀性能(27. 3%=1-(2. 0mg/cm2/2. 75mg/cm2))。在其它实施方案中，当以非敏化状态进行对比时，该新5xxx铝合金产品实现了比可比的5xxx铝合金产品好至少约10%，或至少约15%，或至少约20%，或至少约25%，或至少约30%，或至少约35%，或至少约40%，或至少约45%，或至少约50%，或至少约55%，或至少约60%的抗晶间腐蚀性能。在一个实施方案中，所述可比的铝合金产品是5083。在另ー实施方案中，所述可比的铝合金产品是5056。在一个实施方案中，当以非敏化状态进行对比时，该新5XXX铝合金产品实现了可比的5xxx招合金产品小至少约O. 5mg/cm2的质量损失。在其它实施方案中，当以非敏化状态进行对比时，该新5xxx招合金产品实现比可比的5xxx招合金产品小至少O. 6mg/cm2,或小至少约O. 7mg/cm2,或小至少约O. 8mg/cm2,或小至少约O. 9mg/cm2的质量损失,或小至少
I.Omg/cm2,或小至少约I. 5mg/cm2,或小至少约I. 75mg/cm2,或小至少约2. Omg/cm2,或小至少约2. 25mg/cm2,或小至少约2. 5mg/cm2,或小至少约2. 75mg/cm2的质量损失。在一个实施方案中，所述可比的铝合金产品是5083。在另ー个实施方案中，所述可比的铝合金产品是5056。对于敏化状态，在一个实施方案中，当按照ASTM标准G67测试晶间腐蚀时，该新5xxx招合金产品可以实现不大于约35mg/cm2的质量损失。在其它实施方案中，该新5xxx招合金产品在敏化状态下可以实现不大于约30mg/cm2,或不大于约25mg/cm2,或不大于约20mg/cm2,或不大于约15mg/cm2,或不大于约12. 5mg/cm2,或不大于约10mg/cm2,或不大于约9mg/cm2的质量损失。在一个实施方案中，当以敏化状态进行对比时，该新5xxx招合金产品实现比可比的5xxx铝合金产品好至少约5%的抗晶间腐蚀性能。例如，如果可比的5xxx铝合金产品实现45mg/cm2的质量损失,并且新5xxx招合金产品实现35mg/cm2的质量损失,则该新5xxx招合金产品实现比可比的5xxx招合金产品好22. 2%的抗晶间腐蚀性能(22. 2% = l-(35mg/cm2/45mg/cm2))。在其它实施方案中，当以敏化状态进行对比时，该新5xxx招合金产品实现比可比的铝合金产品好至少约10 %，或至少约20 %，或至少约30 %，或至少约40 %，或至少约50%，或好至少约60%，或好至少约70%，或好至少约80%的抗晶间腐蚀性能。在ー个实施方案中，所述可比的铝合金产品是5083。在另ー个实施方案中，所述可比的铝合金产品是 5056。在一个实施方案中，当以敏化状态进行对比时，该新5XXX铝合金产品实现了比可比的5xxx招合金产品小至少约5mg/cm2的质量损失。在其它实施方案中，当以敏化状态进行对比时，该新5xxx招合金产品实现比可比的5xxx招合金小至少10mg/cm2,或小至少约15mg/cm2,或小至少约20mg/cm2,或小至少约25mg/cm2,或小至少约30mg/cm2,或小至少约31mg/cm2,或小至少约32mg/cm2,或小至少约33mg/cm2,或小至少约34mg/cm2,或小至少约35mg/cm2,或小至少约36mg/cm2,或小至少约37mg/cm2,或小至少约38mg/cm2的质量损失。可以按照ASTM标准G67完成抗晶间腐蚀性测试。弹道学性能该新5xxx招合金产品可以实现改善的弹道学性能。在一个实施方案中，该新5xxx铝合金产品实现改善的穿甲(AP)性能。在一个实施方案中，该新5XXX铝合金产品实现改善的破片模拟弹(FSP)抵抗性。在一个实施方案中，相对于可比的现有技术5XXX铝合金，该新5XXX铝合金产品实现如下的至少ー种(i)在显著減少的重量下相等的弹道学性能，或(ii)在相等重量下显著改善的弹道学性能。在一个实施方案中，该新5xxx招合金产品的重量比可比的5xxx招合金重量小至少约I %并且同时实现相等或更好的弹道学性能(例如对于FSP或AP的V50抵抗性)。在其它实施方案中，该新5XXX铝合金产品的重量比可比的5XXX铝合金产品重量小至少约2%，或小至少约3%，小至少约4%，或小至少约5%，或小至少约6%，或小至少约7%，或小至少约8%，或小至少约9%，或小至少约10%，或小至少约11%，或小至少约12%，或小至少约13%，并且同时实现相等或更好的弹道学性能(例如对于FSP或AP的V50)。如本领域技术人员所已知的，V50是约50%的弹丸将穿过试验材料，而其它约50%被试验材料阻止时的速度在一个实施方案中，在相等的面密度下,该新5xxx招合金产品实现比可比的5xxx铝合金产品好至少约1%的V50(AP和/或FSP)。在其它实施方案中，在相等的面密度下，该新5xxx铝合金产品实现比可比的5xxx铝合金产品好至少约2%的V50，或好至少约3%的V50，或好至少约4%的V50，或好至少约5%的V50，好至少约6%的V50，好至少约7%的V50，或好至少约8%的V50，或好至少约9%的V50，或好至少约10%的V50，或好至少约11%的V50，或好至少约12%的V50，或好至少约13%的V50，或好至少约14%的V50，或好至少约15%的V50，或好至少约16%的V50，或好至少约17%的V50，或好至少约18%的V50。在一个实施方案中，通过选取获得V50性能所需的材料体积，并将其乘以该材料的密度来计算面密度(例如12” X 12”的板材X该板材的规格X该板材的密度)。应用该新5XXX铝合金可以用于多种产品应用。实例包括装甲应用(例如用于车辆部件如壳身、门、顶部、窗和舱ロ，等等)，船舶应用(例如用于水上运载工具如船体、甲板敷层(decking)、舱壁、上层结构和其它结构部件，等等)，机动车应用(例如机动车辆的门或其它部分)，和消费电子产品(例如用于便携式电子设备的外壳和正面，等等)。可以将上文所述独特方面的多个方面进行组合以产生具有改善的性能组合的多种新5XXX铝合金产品。另外，这种新技术的这些和其它方面和优势以及新的特征部分在以下描述中给出，并且通过研究以下描述和附图
时对于本领域技术人员将变得明显，或者可以通过实施本发明所提供技术的ー个或多个实施方案而知晓。附图简述图I是显示多种5XXX铝合金产品的FSP弹道学性能的坐标图。图2是显示多种5xxx铝合金产品的AP弹道学性能的坐标图。图3是显示用于生产新5XXX铝合金产品的方法的一个实施方案的流程图。详细描述实施例I生产10个叠箱模铸件(book mold casting)，每个铸件的组分列于下表2中(所有值以重量百分比计)，余量为铝和不可避免的杂质(所有合金含有各自< O. 05wt. %的Fe和Si)。对于所有铸件，加入3 : I的TiB2晶粒细化剂，其在铸造前熔化5分钟。表2-实验性5xxx铸造合金的组成

权利要求
1.一种方法，其包括 (a)形成5xxx铝合金本体，其中所述5xxx铝合金包含约 2wt. % 至约 7wt. % Mg ；约 O. 05wt. % 至约 2wt. % Cu ； 任选的至多2. Owt. % Zn ； 任选的总共至多2. 5wt. %的添加剂，其中所述添加剂选自Mn、Zr、Cr、V、Sc、Hf、Ti、B、C、Ca、Sr、Be、Bi、Cd、Ge、In、Mo、Nb、Ni、Sn、Y ;和余量为铝和不可避免的杂质；以及 (b)热加工所述5xxx铝合金本体；以及 (c)固溶热处理所述5XXX铝合金本体，从而使至少一些Cu处在与铝的固溶体中；以及 其中所述5XXX铝合金本体实现了比可比的5XXX铝合金产品好至少5%的强度，其中所述可比的5XXX铝合金产品未进行固溶热处理。
2.权利要求I的方法，该方法还包括 在固溶热处理步骤之后冷加工所述铝合金本体。
3.权利要求2的方法，其中所述冷加工导致所述5XXX铝合金产品的厚度减小至少.10%。
4.权利要求I的方法，该方法包括 在固溶热处理步骤之后，将所述形变5XXX铝合金产品淬火。
5.权利要求I的方法，该方法包括 在固溶热处理步骤之后，将所述形变5XXX铝合金产品人工时效。
6.权利要求I的方法，其中所述形变5xxx招合金产品实现比所述可比的5xxx招合金产品好至少10 %的强度。
7.权利要求I的方法，该方法还包括 将所述5XXX铝合金本体成形为装甲产品，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，所述装甲产品比可比的5083铝合金装甲产品重量小至少约3%。
8.权利要求I的方法，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，所述装甲产品比可比的5083铝合金装甲产品重量小至少约5%。
9.权利要求I的方法，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，所述装甲产品比可比的5083铝合金装甲产品重量小至少约7%。
10.权利要求I的方法，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，所述装甲产品比可比的5083铝合金装甲产品重量小至少约10%。
11.一种5xxx招合金,其基本上由以下构成约 2. 5wt. % 至约 7wt. % Mg ；约 O. 05wt. % 至约 2wt. % Cu ；约 O. 3wt. %至约 I. 5wt. % Mn ； 任选的至多2. Owt. % Zn ； 任选的总共至多I. Owt. %的添加剂，其中所述添加剂选自Zr、Cr、V、Sc、Hf、Ti、B、C、Ca、Sr、Be、Bi、Cd、Ge、In、Mo、Nb、Ni、Sn、Y ;以及余量为铝和不可避免的杂质。
12.权利要求11的5xxx招合金,其中所述合金包括 3.5-6. Owt. % Mg ；O. 1-1. Owt. % Cu ;和O. 3-0. 8wt. % Mn。
13.权利要求11的5xxx招合金,其中所述合金包括 4.0-5. 5wt. % Mg ；O. 1-0. 5wt. % Cu ;和O. 3-0. 8wt. % Mn。
14.由权利要求11的铝合金制备的装甲板，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，该装甲板比可比的5083铝合金装甲产品重量小至少3%。
15.权利要求14的装甲板，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，该装甲板比可比的5083铝合金装甲板重量小至少约5%。
16.权利要求14的装甲板，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，该装甲板比可比的5083铝合金装甲板重量小至少约7%。
17.权利要求14的装甲板，其中在相等的破片模拟弹弹道学性能下，该装甲板比可比的5083铝合金装甲板重量小至少约10%。
18.一种方法，其包括 (a)形成5xxx铝合金本体，其中所述5xxx铝合金包含约 2. 5wt. % 至约 7wt. % Mg ；约 O. 05wt. % 至约 2wt. % Cu ；约 O. 3wt. %至约 I. 5wt. % Mn ； 任选的至多2. Owt. % Zn ； 任选的总共至多I. Owt. %的添加剂，其中所述添加剂选自Zr、Cr、V、Sc、Hf、Ti、B、C、Ca、Sr、Be、Bi、Cd、Ge、In、Mo、Nb、Ni、Sn、Y ;和余量为铝和不可避免的杂质；以及 (b)热加工所述5xxx铝合金本体；以及 (C)冷加工所述5xxx招合金本体； 其中所述5XXX铝合金本体实现比不含铜或不含锰的可比5XXX铝合金产品好至少5%的强度。
19.权利要求18的方法，该方法包括 在热加工步骤之后，将所述5XXX铝合金本体退火。
20.权利要求19的方法，其中所述退火步骤在冷加工步骤之后进行。
全文摘要
公开了改进的5xxx铝合金和由其制成的产品。该新5xxx铝合金产品由于例如铜的存在而可以获得改善的性能组合。在一个实施方案中，该新5xxx铝合金产品能够通过固溶热处理获得改善的性能组合。
文档编号C22C21/06GK102639733SQ201080038183
公开日2012年8月15日 申请日期2010年7月23日 优先权日2009年7月24日
发明者D·A·林德, D·C·穆伊, F·S·博瓦德, G·B·维尼玛, R·J·里奥亚, R·R·萨特尔 申请人:美铝公司