CN103119185A

CN103119185A - 改进的7xxx铝合金及其生产方法

Info

Publication number: CN103119185A
Application number: CN201180043271XA
Authority: CN
Inventors: 雷杰夫·G·卡迈特; 约翰·M·纽曼; 拉尔夫·R·索泰尔; J·C·林
Original assignee: Alcoa Inc
Current assignee: Okkonen G company
Priority date: 2010-09-08
Filing date: 2011-09-08
Publication date: 2013-05-22
Anticipated expiration: 2031-09-08
Also published as: CN105063522B; CA2810245A1; WO2012033954A2; US20140248177A1; CA2810250A1; CN103168110A; WO2012033949A3; JP2013542319A; RU2013115413A; AU2011226797A1; WO2012033939A2; JP2013542320A; CN103119185B; AU2011226794B2; WO2012033939A3; WO2012044450A9; EP2614168A4; AU2011226794A1; US20120055588A1; AU2011226799A1

Abstract

本发明公开了新7XXX铝合金体及其生产方法。所述新7XXX铝合金体可以通过制备用于固溶后冷加工的铝合金体、冷加工至少25%和随后热处理生产。所述新7XXX铝合金体可以实现改进的强度和其他性能。

Description

改进的7XXX铝合金及其生产方法

相关申请的交叉参考

本专利申请要求2010年9月8日提交的美国临时专利申请No.61/381,040、2010年10月8日提交的美国临时专利申请No.61/391,461、2010年12月20日提交的美国临时专利申请No.61/425,024和2011年1月28日提交的美国临时专利申请No.61/437,515中的每一份的优先权。上述专利申请的每一份的全部内容均通过引用结合在本文中。

本专利申请也与2011年9月8日提交的名称为“改进的2XXX铝合金及其生产方法”的PCT专利申请No.__、2011年9月8日提交的名称为“改进的6XXX铝合金及其生产方法”的PCT专利申请No.__和2011年9月8日提交的名称为改进的铝锂合金及其生产方法的PCT专利申请No.__有关。

背景技术

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是难以实现的。例如，在不降低合金的韧性的情况下增加合金的强度是困难的。铝合金的令人感兴趣的其他性能包括耐蚀性和抗疲劳裂纹扩展速率，仅举两个例子。

发明内容

大体上讲，本专利申请涉及改进的锻造、可热处理的铝合金及其生产方法。具体地，本专利申请涉及改进的锻造7xxx铝合金产品及其生产方法。通常，7xxx铝合金产品由于例如固溶后冷加工和冷加工后热处理等获得改进的综合性能，如下文进一步详细地描述。

7xxx铝合金是含有锌的铝合金，其中锌为除铝之外占优的合金成分。出于本申请的目的，7xxx铝合金是具有2.0wt.%到22wt.%的Zn的铝合金，其中，锌为除铝之外占优的合金元素。

图1示出了用于生产轧制形式的7xxx铝合金产品的常规方法。在这种常规方法中，7xxx铝合金体(10)被铸造，此后将该铝合金体均匀化(11)并随后热轧至中等厚度(12)。接着，将7xxx将铝合金体冷轧(13)至最终厚度，此后对其进行固溶热处理并淬火(14)。“固溶热处理和淬火”等等在本文中通称作“固溶”，意指将铝合金体加热到合适的温度，通常在溶线温度以上，在该温度保持足够长的时间以允许可溶性元素进入到固溶体中，并且足够快速地冷却以将所述元素保持在固溶体中。可以通过足够快速的冷却限制溶质原子沉积为粗糙的、不相干的粒子的方式，将在高温形成的固溶体保持在过饱和态。在固溶后(14)，可以任选地将7xxx铝合金体少量(例如，1-5%)拉伸(15)以实现平整，进行热处理(16)以及任选地经过最后的处理操作(17)。图1与用于生产T6状态的铝合金的工艺路径一致(T6状态在本申请的下文中定义)。

图2示出了一个用于生产新7xxx铝合金产品的新方法的实施方案。在这种新方法中，制备7xxx铝合金体(100)用于固溶后冷加工，此后对该铝合金体进行冷加工(200)，并且随后进行热处理(300)。该新方法也可以包括任选的最终处理(400)，如下文进一步详细地描述。“固溶后冷加工”等等意指铝合金体在固溶后的冷加工。应用至7xxx铝合金体的固溶后冷加工的量通常是至少25%，例如大于50%的冷加工。通过第一固溶处理，和随后至少25%的冷加工，和随后将7xxx铝合金体适当地热处理，7xxx铝合金体可以实现改进的性能，如下文进一步详细地描述。例如，相对于T6状态的常规铝合金产品，可以获得5-25%或更高的强度增加，并且在将这些常规铝合金产品加工成T6状态所需要的时间的一部分内(例如，比T6状态加工的合金快10%-90%)获得这种强度增加。新7xxx铝合金体也可以获得良好的延展性，通常获得高于4%的延伸率，例如6-12%或更高的延伸率。也可以保持和/或改进其他性能(例如，断裂韧性、耐蚀性、抗疲劳裂纹扩展性)。

A.制备用于固溶后冷加工

如图2中所示，这种新方法包括制备用于固溶后冷加工(100)的铝合金体。可以以多种方式制备用于固溶后冷加工(100)的铝合金体，包括使用常规的半连铸法(例如，铸锭的直冷铸造)和连铸法(例如，双辊连铸)。如图3中所示，制备步骤(100)通常包括将铝合金体设置成适合冷加工的形式(120)，并对该铝合金体进行固溶处理(140)。设置步骤(120)和固溶步骤(140)可以依次出现或伴随彼此出现。多种制备步骤(100)的一些非限制性实例在图4至图8中示出，这在下文中进一步详细地描述。制备用于固溶后冷加工(100)的铝合金体的其他方法对于本领域技术人员来说是熟知的，而且尽管本文中没有明确地描述，这些其他方法也在本发明的制备步骤(100)的范围。

在一个方案中，制备步骤(100)包括半连铸法。在一个实施例中，并参照图4，所述设置步骤(120)包括铸造铝合金体(122)(例如，以铸锭或坯锭的形式)，将铝合金体均匀化(124)，热加工铝合金体(126)和任选地冷加工铝合金体(128)。在设置步骤(120)之后，完成固溶处理步骤(140)。尽管铝合金体在铸造后(120)将不以铸锭/坯锭的形式，但可以使用连铸操作完成类似步骤。

在另一个实施例中，并参照图5，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)，将该铝合金体均匀化(124)并热加工该铝合金体(126)。在本实施例中，可以完成热加工步骤(126)以将可溶性元素置于固溶体中，此后将该铝合金体淬火(未示出)，从而导致固溶处理步骤(140)。这是设置步骤(120)和固溶处理步骤(140)伴随彼此完成的一个实施例。本实施例可适用于模压淬火的产品(例如，型材)和热轧后淬火的热轧产品等等。

在另一个方案中，制备步骤(100)包括连铸法，如带式连铸、杆材浇铸、双辊连铸、双带式连铸(例如，黑兹利特(Hazelett)铸造)、牵引铸造(drag casting)和块铸等等。制备步骤(100)的一个实施方案使用图 6所示的连铸法。在这个实施例中，在大约相同的时间(即彼此伴随地)铸造并固溶铝合金体(142)。铸造将铝合金体设置成足以冷加工的形式。当铸造期间的固化速率足够迅速时，铝合金体也被固溶。在这个实施例中，铸造/固溶处理步骤(142)可以包括在铸造后将铝合金体淬火(未显示)。本实施例可适用于双辊连铸法以及其他铸造法。能够完成图6的方法的一些双辊连铸法在美国专利No.7,182,825和美国专利No.6,672,368中被描述。

在另一个实施例中，并参照图7，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)，以及在铸造步骤(122)后，再将铝合金体固溶处理(140)。在这个实施例中，设置步骤(120)包括铸造(122)。本实施例适用于双辊连铸法以及其他铸造法。

在另一个实施例中，并参照图8，制备步骤(100)包括铸造铝合金体(122)，热加工铝合金体(126)，和任选地冷加工铝合金体(128)。在这个实施例中，设置步骤(120)包括铸造步骤(122)、热加工步骤(126)和任选的冷加工(128)步骤。在设置步骤(120)之后，完成固溶处理步骤(140)。本实施例可适用于连铸法。

图2至图8中所示的许多步骤可以以批量方式或连续方式完成。在一个实例中，冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)被连续地完成。在这个实例中，被固溶的铝合金体可以在环境条件下进入冷加工操作。鉴于本文所述的新方法可获得相对短的热处理时间，可以在冷加工后(例如，直列式)将冷加工的铝合金立即进行热处理(300)。可以想到，这类热处理可以在邻近冷加工装置的出口处发生，或者在与冷加工装置连接的单独的加热装置中发生。这可以提高生产率。

如上所述，制备步骤(100)通常包括铝合金体的固溶。如上所述，“固溶”包括铝合金体的淬火(未示出)，所述淬火可以借助液体(例如，借助水溶液或有机溶液)、气体(例如，冷却空气)或甚至固体(例如，铝合金体一个或更多侧面上冷却的固体)完成。在一个实施例中，淬火步骤包括使铝合金体与液体或气体接触。在这些实施方案的一些中，淬火在不存在铝合金体的热加工和/或冷加工的情况下发生。例如，淬火可以在不存在铝合金体的变形的情况下通过浸没、喷雾和/或喷射干燥等等技术发生。

本领域技术人员认识到可以使用其他制备步骤(100)制备用于固溶后冷加工的铝合金体(例如，粉末冶金方法)，并且认识到这类其他制备步骤落在制备步骤(100)的范围内，只要它们将铝合金体设置成适合冷加工的形式(120)并将该铝合金体固溶(140)，并且无论这些设置步骤(120)和固溶处理步骤(140)是否伴随发生(例如，同时地)或依次发生，并且无论设置步骤(120)是否在固溶处理步骤(140)之前发生，或反之亦然。

B.冷加工

再次参照图2，并且如上所述，这种新方法包括冷加工(200)大量铝合金体。“冷加工”等等意指在至少一个方向和低于热加工温度的温度使铝合金体变形(例如，不高于400°F)。可以通过轧制、挤压、锻造、牵拉、变薄拉伸(ironing)、旋压、滚压成型的一种或多种及其组合以及其他类型的冷加工方法进行冷加工。这些冷加工方法至少可以部分地有助于生产各种7xxx铝合金产品(参见下文产品应用)。

i.冷轧

在一个实施例中，并参照图9，冷加工步骤(200)包括冷轧步骤(220)(并且在一些包括冷轧步骤(220)的实例中，通过任选的拉伸或矫直以实现平整(240))。在这个实施例中，并且如上所述，冷轧步骤(220)在固溶处理步骤(140)之后完成。冷轧步骤(220)是一种通常借助由辊子施加的压力使铝合金体厚度减小，并且铝合金体在低于热轧(124)所用的温度(例如，不高于400°F)进入轧制设备的制造技术。在一个实施例中，铝合金体在环境条件下进入轧制设备，即，在本实施例中冷轧步骤(220)在环境条件下开始。

冷轧步骤(220)将7xxx铝合金体的厚度减少至少25%。冷轧步骤(220)可以在一个或多个轧制道次中完成。在一个实施例中，冷轧步骤 (220)将铝合金体从中等厚度轧制到最终厚度。冷轧步骤(220)可以生产薄板、板材或箔产品。箔产品是具有小于0.006英寸的厚度的轧制产品。薄板产品是具有0.006英寸至0.249英寸的厚度的轧制产品。板材产品是具有0.250英寸或更大的厚度的轧制产品。

“冷轧XX%”等等意指XX_CR%，其中XX_CR%是通过冷轧将铝合金体从第一厚度T₁减少到第一厚度T₂时所实现的厚度减少量，其中T₁是冷轧步骤(200)前(例如，在固溶后)的厚度，T₂是冷轧步骤(200)后的厚度。换句话说，XX_CR%等于：

XX_CR%=(1–T₂/T₁)*100%

例如，当铝合金体从第一厚度(T₁)15.0mm减少到第二厚度(T₂)3.0mm时，XX_CR%是80%。短语如“冷轧(cold rolling)80%”和“冷轧(cold rolled)80%”与表达式XX_CR%=80%等效。

在一个实施例中，将铝合金体冷轧(220)至少30%(XX_CR%≥30%)，即，厚度减少至少30%。在其他实施方案中，将铝合金体冷轧(220)至少35%(XX_CR%≥35%)，或至少40%(XX_CR%≥40%)，或至少45%(XX_CR%≥45%)，或至少50%(XX_CR%≥50%)，或至少55%(XX_CR%≥55%)，或至少60%(XX_CR%≥60%)，或至少65%(XX_CR%≥65%)，或至少70%(XX_CR%≥70%)，或至少75%(XX_CR%≥75%)，或至少80%(XX_CR%≥80%)，或至少85%(XX_CR%≥85%)，或至少90%(XX_CR%≥90%)或更多。

在一些实施例中，冷轧90%以上(XX_CR%≤90%)是不现实或不理想的。在这些实施方案中，可以将铝合金体冷轧(220)不高于87%(XX_CR%≤87%)，如冷轧(220)不高于85%(XX_CR%≤85%)，或不高于83%(XX_CR%≤83%)，或不高于80%(XX_CR%≤80%)。

在一个实施例中，将铝合金体冷轧高于50%至不高于85%(50%<XX_CR%≤85%)。这种冷轧量可以产生具有优选性能的铝合金体。在相关的实施例中，可以将铝合金体冷轧55%至85%(55%≤XX_CR%≤85%)。在又一个实施例中，可以将铝合金体冷轧60%至85%(60%≤XX_CR%≤85%)。在又一个实施例中，可以将铝合金体冷轧65%至 85%(65%≤XX_CR%≤85%)。在又一个实施例中，可以将铝合金体冷轧70%至80%(70%≤XX_CR%≤80%)。

仍参照图9，在这种方法的实施例中，可以完成任选的预冷轧(128)。预冷轧步骤(128)可以在固溶处理(140)前进一步将铝合金体的中等厚度(由于热轧步骤126)减少到次中等厚度。作为实例，任选的冷轧步骤(128)可以用来产生有助于在冷轧步骤(220)期间产生最终冷轧厚度的次中等厚度。

ii.其他冷加工技术

除冷轧以外，并再次参照图2，可以通过轧制、挤压、锻造、牵拉、变薄拉深、旋压、滚压成型中的一种或多种及其组合，以及单独的其他类型的冷加工方法或这些方法与冷轧的结合进行冷加工。如上所述，通常在固溶后将铝合金体冷加工至少25%。在一个实施例中，冷加工将铝合金体加工成其基本上最终的形式(即，不需要额外的热加工步骤和/或冷加工步骤来获得最终的产品形式)。

“冷加工XX%”(“XX_CW%”)等等意指将铝合金体冷加工一个足以实现等效塑性应变(下文描述)的量，所述等效塑性应变至少和如果将铝合金体冷轧XX%(XX_CR%)所实现的等效塑性应变的量一样大。例如，短语“冷加工68.2%”意指将铝合金体冷加工一个足以实现等效塑性应变的量，所述等效塑性应变至少和如果将铝合金体冷轧68.2%所实现的等效塑性应变的量一样大。由于XX_CW%和XX_CR%均指在铝合金体中产生的等效塑性应变的量，如同将铝合金体冷轧XX%(或在实际冷轧的情况下实际上冷轧XX%)，因此这两个术语在本文中可互换地用来指这种等效塑性应变的量。

等效塑性应变与真应变相关。例如，冷轧XX%，即，XX_CR%，可以由真应变值表示，其中真应变(ε_true)由下式给出：

ξ_true=－ln(1－%CR/100) (1)

其中%CR是XX_CR%，真应变值可以换算成等效塑性应变值。在冷轧期间实现双轴应变的情况下，估计的等效塑性应变将比真应变值大1.155倍(2除以√3等于1.155)。双轴应变代表在冷轧操作期间产生的塑性应变的类型。下表1提供将冷轧XX%与真应变值和等效塑性应变值相关联的表格。

表1

冷轧厚度减少(XX_CR%)	冷轧真应变值	估计的等效塑性应变
			25%	0.2877	0.3322
30%	0.3567	0.4119
			35%	0.4308	0.4974
40%	0.5108	0.5899
			45%	0.5978	0.6903
50%	0.6931	0.8004
			55%	0.7985	0.9220
60%	0.9163	1.0583
			65%	1.0498	1.2120
70%	1.2040	1.3902
			75%	1.3863	1.6008
80%	1.6094	1.8584
			85%	1.8971	2.1906
90%	2.3026	2.6588

这些等效塑性应变假定：

A.无弹性应变；

B.真塑性应变保持体积不变；和

C.载荷是成比例的。

对于成比例的载荷，上述和/或其他原则可以用来测定多种冷加工操作的等效塑性应变。对于不成比例的载荷，冷加工引起的等效塑性应变可以采用下式确定：

{dϵ}_{p} = \frac{\sqrt{2}}{3} [\sqrt{{({dϵ}_{1}^{p} - {dϵ}_{2}^{p})}^{2} + {({dϵ}_{1}^{p} - {dϵ}_{3}^{p})}^{2} + ({dϵ}_{3}^{p} - {dϵ}_{2}^{p})}] - - - (2)

其中dε_p是等效塑性应变增量，

代表主要塑性应变分量的增量。参见，塑性(Plasticity)，A.Mendelson，Krieger Pub Co；第二版(1983年8月)，ISBN-10:0898745829。

本领域技术人员理解冷加工步骤(200)可以包括以第一方式使铝合金体变形(例如，压缩)，并随后以第二方式使铝合金体变形(例如，拉伸)，并且理解本文所述的等效塑性应变指由作为冷加工步骤(200)一部分而完成全部变形操所引起的累积应变。另外，本领域技术人员理解冷加工步骤(200)将导致应变诱因，但不必然导致铝合金体最终尺寸的变化。例如，可以以第一方式(例如，压缩)冷变形铝合金体，随后再以第二方式冷变形(例如，拉伸)该铝合金体，冷变形的累积结果提供具有大约与冷加工步骤(200)前的铝合金体相同的最终尺寸的铝合金体，但是由于冷加工步骤(200)的多种冷变形操作而具有增加的应变。类似地，高的累积应变可以通过顺序弯曲操作和反向弯曲操作实现。

借助于上文所示的方法和本领域技术人员已知的其他方法，通过计算由那些冷加工操作产生的等效塑性应变，以及随后确定其相应的XX_CR%值，可以确定任何特定冷加工操作或系列冷加工操作的累积等效塑性应变并从而确定XX_CR%。例如，可以将铝合金体冷拉，基于冷拉的操作参数，本领域技术人员可以计算赋予铝合金体的等效塑性应变量。如果冷拉引起例如大约0.9552的等效塑性应变，那么这种冷拉操作将等效于大约56.3%的XX_CR%(0.9552/1.155等于0.8270的真应变值(ε_true)；进而，使用上述等式(1)时，相应的XX_CR%是56.3%)。因此，在这个实施例中，XX_CR%=56.3%，尽管冷加工是冷拉而不是冷轧。另外，由于“冷加工XX%”(“XX_CW%”)被定义(如上)为将铝合金体冷加工以足以实现等效塑性应变的量，所述等效塑性应变至少和如果仅通过冷轧(“XX_CR%”)将铝合金体厚度减少XX%所实现的等效塑性应变量一样大，则XX_CW%也是56.3%。当使用一系列冷加工操作时，可以完成类似的计算，并且在这些情况下，将使用由所述一系列冷加工操作产生的累积等效塑性应变来确定XX_CR%。

如上所述，完成冷加工步骤(200)以使铝合金体实现XX_CW%或XX_CR%≥25%，即，≥0.3322的等效塑性应变。“冷加工XX%”等等意指XX_CW%。短语如“冷加工(cold working)80%”和“冷加工(cold worked)80%”与表达式XX_CW%=80等效。对于定制的非均匀性冷加工操作，基于接受冷加工(200)的铝合金体的部分确定等效塑性应变量并从而确定XX_CW或XX_CR的量。

在一个实施例中，将铝合金体充分地冷加工(200)以实现并达到至少0.4119的等效塑性应变(“EPS”)(即，XX_CW%≥30%)。在其他实施例中，将铝合金体充分地冷加工(200)以以实现并达到至少0.4974(XX_CW%≥35%)，或至少0.5899(XX_CW%≥40%)，或至少0.6903(XX_CW%≥45%)，或至少0.8004(XX_CW%≥50%)，或至少0.9220(XX_CW%≥55%)，或至少1.0583(XX_CW%≥60%)，或至少1.2120(XX_CW%≥65%)，或至少1.3902(XX_CW%≥70%)，或至少1.6008(XX_CW%≥75%)，或至少1.8584(XX_CW%≥80%)，或至少2.1906(XX_CW%≥85%)，或至少2.6588(XX_CW%≥90%)，或更高的EPS。

在一些实施例中，冷加工(200)高于90%(XX_CW%≤90%且EPS≤2.6588)是不现实或不理想的。在这些实施例中，可以将铝合金体冷加工(200)不高于87%(XX_CW%≤87%且EPS≤2.3564)，如冷加工(200)不高于85%(XX_CW%≤85%且EPS≤2.1906)，或不高于83%(XX_CW%≤83%且EPS≤2.0466)，或不高于80%(XX_CW%≤80%且EPS≤1.8584)。

在一个实施例中，可以在大于等于50%且小于等于85%的范围内(50%≤XX_CW%≤85%)冷加工(200)铝合金体。这种冷加工(200)的量可以产生具有优选性能的铝合金体。在相关的实施例中，在55%至85%的范围内(55%≤XX_CW%≤85%)冷加工(200)铝合金体。在又一个实施例中，在60%至85%的范围内(60%≤XX_CW%≤85%)冷加工(200)铝合金体。在又一个实施例中，在65%至85%的范围内(65%≤XX_CW%≤85%)冷加工(200)铝合金体。在又一个实施例中，在70%至80%的范围内(70%≤XX_CW%≤80%)冷加工(200)铝合金体。

iii.梯度

冷加工步骤(200)可以定制成以大体均匀的方式使铝合金体变形，如通过上文所述的轧制或常规挤压法等等。在其他实施例中，冷加工步骤可以定制成以大体非均匀的方式使铝合金体变形。因此，在一些实施例中，这种方法可以产生具有定制冷加工梯度的铝合金体，即，铝合金体的第一部分接受第一定制量的冷加工，铝合金体的第二部分接第二定制量的冷加工，其中第一定制量与第二定制量不同。可单独或组合地完成以实现定制的非均匀冷加工的冷加工操作(200)的实例包括锻造、抛光、喷丸硬化处理、滚压成型和旋压等等。这类冷加工操作也可以与大体均匀的冷加工操作如冷轧和/或挤压等等组合使用。如上所述，对于定制的非均匀冷加工操作，基于接受冷加工(200)的铝合金体的部分确定等效塑性应变的量。

iv.冷加工温度

冷加工步骤(200)可以在低于热加工温度的温度开始(例如，不高于400°F)。在一个方法中，当铝合金体在固溶(140)后到达到足够低的温度时，开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，可以在铝合金体的温度不高于250°F时开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，可以在铝合金体的温度不高于200°F，或不高于175°F，或不高于150°F，或不高于125°F，或更低时开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，可以在铝合金体的温度为周围环境温度时开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，可以在更高的温度开始冷加工步骤(200)，例如在铝合金体的温度在250°F至低于热加工温度(例如，低于500°F)的范围内时。

在一个实施例中，在不存在任何有目的/有意义的加热(例如，引起铝合金体的微结构和/或性能中实质性变化的有目的的加热)的情况下开始和/或完成冷加工步骤(200)。本领域技术人员理解铝合金体可以实现由冷加工步骤(200)引起的温度增加，但是这类冷加工步骤(200)仍被认为是冷加工(200)，因为所述加工操作在低于被认为是热加工温度的温度开始。当使用多个冷加工操作完成冷加工步骤(200)时，这些操作中的每一个可以采用任何上述的温度，所述温度可以与在前或在后的冷加工操作使用的温度相同或不同。

如上所述，通常当铝合金体在固溶之后(140)达到足够低的温度时开始冷加工(200)。通常，在固溶处理步骤(140)结束和冷加工步骤(200)开始之间不对铝合金体采取有目的/有意义的热处理，即，所述方法可以在固溶处理步骤(140)完成和冷加工步骤(200)开始之间不存在热处理。在一些情况下，在固溶处理步骤(140)结束不久之后开始冷加工步骤(200)(例如，为了有助于促进冷加工)。在一个实施例中，在固溶处理步骤(140)完成后不超过72小时开始冷加工步骤(200)。在其他实施例中，在固溶处理步骤(140)完成后不超过60小时，或不超过48小时，或不超过36小时，或不超过24小时，或不超过20小时，或不超过16小时，或不超过12小时，或更短的时间开始冷加工步骤(200)。在一个实施例中，在固溶处理步骤(140)完成后几分钟或更短的时间内开始冷加工步骤(200)(例如，对于连铸法)。在另一个实施例中，伴随着固溶处理步骤(140)的完成开始冷加工步骤(200)(例如，对于连铸法)。

在其他情况下，相对于固溶处理步骤(140)的完成经过较长的时间后开始冷加工(200)可以是足够的。在这些情况下，可以在固溶处理步骤(140)完成后一周或数周或一个月或数月完成冷加工步骤(200)。

C.热处理

仍参照图2，可以在冷加工步骤(200)之后完成热处理步骤(300)。“热处理”等等意指有目的地加热铝合金体以使铝合金体达到一个升高的温度。热处理步骤(300)可以包括将铝合金体加热一段时间以及在一个足以实现一定状态或性能(例如，选择的强度、选择的延展性等等)的温度下加热。

在固溶处理后，大部分可热处理的合金，例如7xxx铝合金，在室温表现出性能变化。这被称作“自然时效”，可以在固溶后立即地开始，或在一段孕育期后开始。不同合金在自然时效期间性能改变的速率在宽的范围内变化，因此达到稳定状态的途径可以需要仅数天或数年。由于自然时效在不存在有目的的加热的情况下发生，自然时效不是热处理步骤(300)。然而，自然时效可以在热处理步骤(300)之前和/或之后发生。自然时效可以在热处理步骤(300)之前发生一预定的时间段(例如，从数分钟或数小时到数周或更长的时间)。自然时效可以在固溶处理步骤(140)、冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)之间或这些步骤的任何一个之后发生。

热处理步骤(300)将铝合金体加热到所选择的温度范围内的一个温度。出于热处理步骤(300)的目的，该温度指在热处理步骤(300)期间铝合金体的平均温度。热处理步骤(300)可以包括多个处理步骤，例如在第一温度处理第一时间段，以及在第二温度处理第二时间段。第一温度可以比第二温度高或低，并且第一时间段可以比第二时间段短或长。

通常完成热处理步骤(300)以使铝合金体实现/维持未再结晶占优的微结构，如下文所定义。如下文进一步详细地描述，未再结晶占优的微结构可以实现改进的性能。在这一点，热处理步骤(300)通常包括将铝合金体加热到一个升高的温度，但是该温度在铝合金体的再结晶温度以下，即，在该温度下铝合金体将不会实现未再结晶占优的微结构。例如，热处理步骤(300)可以包括将7xxx铝合金体加热到在150°F至400°F(或者更高)范围内、但低于铝合金体的再结晶温度的温度。

可以以将铝合金体维持在一个或多个选择的温度下持续一个或多个选择的时间段的任何合适方式完成热处理步骤(300)(例如，为了实现期望/选择的性能或性能组合)。在一个实施例中，在时效炉或诸如此类的装置中完成热处理步骤(300)。在另一个实施例中，在烤漆周期内完成热处理步骤(300)。烤漆周期用在汽车业和其他产业中以通过烘烤一个短的时间段(例如，5-30分钟)使涂覆的漆固化。鉴于本文所述的方法能够在短的时间段内生产具有高强度的铝合金体，如下文所述，可以使用烤漆周期等等来完成热处理步骤(300)，从而消除对单独热处理步骤和烤漆步骤的需要。类似地，在另一个实施例中，可以在涂层固化步骤或诸如此类的步骤中完成热处理步骤(300)。

D.冷加工和热处理组合

冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)的组合能够产生具有改进性能的铝合金体。冷加工步骤(200)的高度变形与适当热处理条件的组合产生独特的微结构，所述微结构能够达到迄今未实现的强度和延展性的组合(参见下文显微结构(Microstructure))。冷加工步骤(200)有助于严重变形的微结构的产生，而热处理步骤(300)有助于沉淀硬化。当冷加工(200)为至少25%时，优选多于50%，并且当采取适当的热处理步骤(300)时，可以实现改进的性能。

在一个方法中，完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，以便使铝合金体实现强度(例如，拉伸屈服强度(R_0.2)或极限抗拉强度(R_m))增加。可以在L、LT或ST方向中的一个或多个实现强度增加。

在一个实施例中，完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，以使该铝合金体与在“冷加工状态”下该铝合金体的参考样本(reference-version)相比获得强度增加。在另一个实施例中，完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，以使该铝合金体与在T6状态下该铝合金体的参考样本相比获得强度增加。在另一个实施例中，完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，以使该铝合金体与在T4状态下该铝合金体的参考样本相比获得更高的R-值增加。这些和其他性能在下文的性能部分进行描述。

“冷加工状态”(ACWC)意指：(i)制备用于固溶后冷加工的铝合金体；(ii)将铝合金体冷加工，(iii)在固溶处理步骤(140)的完成和冷加工步骤(200)的开始之间经过不超过4小时，和(iv)不对铝合金体进行热处理。应当在完成冷加工步骤(200)的4-14天内测量冷加工状态的铝合金体的机械性能。为了得到“冷加工状态”下铝合金体的参考样本，本领域技术人员通常将会制备用于固溶后冷加工的铝合金体(100)，随后根据本文所述的操作冷加工(200)该铝合金体，按照上述要求，取出一部分铝合金体测定其在冷加工状态下的性能。而另一部分铝合金体按照本文所述的新方法加工，然后测定该部分铝合金体的性能，因此有助于比较冷加工状态下铝合金体的参考样本和按照本文所述的新方法加工的铝合金体的性能(例如，比较强度、延展性、断裂韧性)。由于铝合金体的参考样本是由该铝合金体的一部分获得的，故该一部分铝合金体与该铝合金体具有相同的组成。

“T6状态”等等意指已被固溶并随后被热处理到最大强度状态 (与最大强度相差不超过1ksi)的铝合金体；适用于这样的合金体，所述合金体在固溶后未经冷加工，或所述合金体在整平或矫直方面的冷加工效果在机械性能限值内不可能被识别。如下文进一步详细地描述，与T6状态的铝合金体相比，依照本文的新方法生产的铝合金体可以实现优异的性能。为了得到T6状态下的铝合金体的参考样本，本领域技术人员将制备用于固溶后冷加工的铝合金体(100)，随后该铝合金体的一部分将被处理到T6状态(即，T6状态下的参考铝合金体)。依照本文所述的新方法加工该铝合金体的另一部分，因此有助于比较T6状态下的铝合金体的参考样本和依照本文所述的新方法加工的铝合金体的性能(例如，比较强度、延展性、断裂韧性)。由于该铝合金体的参考样本是从该铝合金体的一部分而获得的，故它具有与该铝合金体相同的组成。该铝合金体的参考样本在固溶处理步骤(140)之前可能需要加工(热加工和/或冷加工)以将该铝合金体的参考样本制成与该新铝合金体可比较的产品形式(例如，为轧制产品设定相同的最终厚度)。

“T4状态”等等意指已固溶并随后自然时效处理到基本上稳定的状态的铝合金体；适用于这样的合金体，所述合金体在固溶后未经冷加工，或所述合金体在整平或矫直方面的冷加工效果在机械性能限值内不可能被识别。为了得到T4状态下的铝合金体的参考样本，本领域技术人员将制备用于固溶后冷加工的铝合金体(100)，随后使该铝合金体的一部分自然时效处理到T4状态(即，T4状态下的铝合金体的参考样本)。依照本文所述的新方法加工该铝合金体的另一部分，因此有助于比较T4状态下的铝合金体的参考样本和依照本文所述的新方法加工的铝合金体的性能(例如，比较强度、延展性、断裂韧性)。由于铝合金体的参考样本从该铝合金体的一部分获得，故它将具有与该铝合金体相同的组成。铝合金体的参考样本在固溶处理步骤(140)之前可能需要加工(热加工和/或冷加工)以将该铝合金体的参考样本制成与该新铝合金体可比较的产品形式(例如，为轧制产品设定相同的最终厚度)。

E.微结构

i.再结晶

可以完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，以使铝合金体实现/维持未再结晶占优的微结构。未再结晶占优的微结构意指铝合金体含有小于50%的第一类型晶粒(以体积分数计)，如下文所定义。

铝合金体具有结晶的微结构。“结晶的微结构”是多晶材料结构。结晶的微结构具有晶体，在本文中称作晶粒。“晶粒”是指多晶材料的晶体。

“第一类型晶粒”意指那些符合“第一晶粒标准”的结晶的微结构的晶粒，在下文中定义，并采用OIM(取向成像显微术)采样步骤测定，在下文中描述。由于铝合金体独特的微结构，本申请不使用传统术语“再结晶晶粒”或“未再结晶晶粒”，这些术语在某些情况下是不清楚的并且是争议的对象。而采用术语“第一类型晶粒”和“第二类型晶粒”，这些类型的晶粒的量可以通过OIM采样步骤中详述的计算方法正确且精确地测定。因此，术语“第一类型晶粒”包括符合第一晶粒标准的所有晶粒，而不论本领域技术人员是否将会认为这类晶粒是未再结晶的或再结晶的。

从T/4(1/4平面)位置到L-ST平面的表面完成OIM分析。待分析试样的尺寸一般将在厚度上变化。在测量前，通过标准金相试样制备方法制备OIM试样。例如，通常用Buehler Si-C砂纸将OIM试样手工抛光3分钟，再用具有大约3微米平均粒径的Buehler金刚石液体抛光剂手工抛光。将试样在氟-硼水溶液中阳极化处理30-45秒。使用含有三氧化铬的磷酸水溶液剥光试样，随后冲洗并干燥。

“OIM采样步骤”如下：

·使用的软件是5.31版本TexSEM Lab OIM数据采集软件(美国新泽西州EDAX公司)，该软件通过FIREWIRE(美国加利福尼亚州苹果公司)连接到DigiView1612CCD照相机(美国犹他州TSL/EDAX)。SEM是JEOL JSM6510(日本东京JEOL有限公司)。

·OIM运行条件是70°倾斜，工作距离18mm，加速电压20kV，动态聚焦和光斑尺寸1×10^-7amp。采集模式是格网。通过进行选择，从而在分析中采集取向(即，不采集Hough峰信息)。按3微米步幅在80X时，对于2mm厚度的试样，每次扫描的面积(即，帧)的大小是2.0mm×0.5mm，并且对于5mm厚度的试样，是2.0mm×1.2mm。可以根据厚度使用不同的帧大小。采集的数据以*.osc文件输出。这种数据可以用来计算第一类型晶粒的体积分数，如下文所述。

·第一类型晶粒的体积分数的计算：采用*.osc文件的数据和5.31版本TexSEM Lab OIM分析软件计算第一类型晶粒的体积分数。在计算之前，可以用15°的公差角、最小晶粒尺寸=3个数据点、和单迭代净化(single iteration cleanup)进行数据净化。随后，使用第一晶粒标准(下文)，通过该软件计算第一类型晶粒的量。

·第一晶粒标准：通过具有5°晶粒公差角的晶粒取向离散(GOS)计算，最小晶粒尺寸是三(3)个数据点，并且置信指数是零(0)。“计算之前采用分区(apply partition)”、“包括边缘晶粒(edge grain)”和“忽略双晶间界定义”都是必要的，而且应当使用“晶粒平均取向”完成计算。GOS≤3°的任何晶粒为第一类型晶粒。如果使用多帧，那么将GOS数据取平均值。

“第一晶粒体积”(FGV)意指结晶材料的第一类型晶粒的体积分数。

“未再结晶百分比”等等通过下式确定：

U_RX%=(1-FGV)*100%

如上所述，这种铝合金体通常包括未再结晶占优的微结构，即，FGV<0.50且U_RX%≥50%。在一个实施方案中，这种铝合金体含有(以体积分数计)不高于0.45的第一类型晶粒(即，根据上文中所提供的定义，这种铝合金体至少55%是未再结晶的(U_RX%≥55%))。在其他实施方案中，这种铝合金体可以含有(以体积分数计)不高于0.40的第一类型晶粒(U_RX%≥60%)，或不高于0.35的第一类型晶粒(U_RX%≥65%)，或不高于0.30的第一类型晶粒(U_RX%≥70%)，或不高于0.25 的第一类型晶粒(U_RX%≥75%)，或不高于0.20的第一类型晶粒(U_RX%≥80%)，或不高于0.15第一类型晶粒(U_RX%≥85%)，或不高于0.10的第一类型晶粒(U_RX%≥90%)，或更低。

ii.织构

这种铝合金体可以获得独特的微结构。这种独特的微结构可以通过从晶体结构数据得到的铝合金体的R-值说明。铝合金体的微结构与其性能(例如，强度、延展性、韧性、耐蚀性等等)相关。

出于本申请的目的，根据R-值生成步骤生成R-值，在下文进行描述。

R-值生成步骤：

仪器：使用具有计算机控制的极图单元和用于处理极图数据的数据采集软件和ODF软件(例如，Rigaku衍射仪所包括的Rigaku软件)的X射线发生器(例如，Rigaku Ultima III衍射仪(美国Rigaku，德克萨斯伍德兰兹(The Woodlands))。依照B.D.Cullity所著的“X线衍射基础”(Elements of X-ray Diffraction)，第二版，1978年(Addison-Wesley冶金和材料系列丛书)以及Rigaku关于Ultima III衍射仪和多用途装置的用户手册(或其他合适的类似衍射仪设备手册)获取反射极图。

试样制备：从T/4位置至表面测量极图。因此，用于生成R-值的试样(优选地)是7/8英寸(LT)乘1¹/₄英寸(L)。试样尺寸可以基于测量设备而改变。在测量R-值之前，可以通过以下方式制备试样：

1.从一侧加工轧制平面至比T/4平面厚0.01”(如果厚度是合理的)；和

2.化学蚀刻至T/4位置。

极图的X射线测量：极图的反射(基于Schulz反射法)

1.将试样装在带有试样轧制方向指示的试样环形托架上

2.将试样托架单元插入极图单元中

3.将试样的方向定位到相同于极图单元的水平面(β=0°)的位置

4.使用标准发散狭缝(DS)、具有Ni K_β滤光片的标准极图接收狭缝(RS)和标准散射狭缝(SS)(狭缝的确定将取决于所用的辐射、峰的2θ和峰宽度)。Rigaku Ultima III衍射仪采用2/3deg DS、5mm RS和6mmSS。

5.将电源设定成推荐的工作电压和电流(对于Cu辐射默认为40KV44mA，并采用Ultima III上的Ni滤光片)

6.以5°步幅从Al₍₁₁₁₎、Al₍₂₀₀₎和Al₍₂₂₀₎峰的α=15°、β=0°至α=90°、β=355°测量背景强度并且在每个步幅计数1秒(3个极图对于精确的ODF通常是足够的)

7.以5°步幅从Al₍₁₁₁₎、Al₍₂₀₀₎、Al₍₂₂₀₎和Al₍₃₁₁₎峰的α=15°、β=0°至α=90、β=355°测量峰强度并且在每个步幅计数1秒

8.在测量期间，试样以每秒2cm被振荡以获得较大的采样面积从而改进采样统计

9.从峰强度减去背景强度(这通常由用户专用软件完成)

10.对吸收进行校正(通常由用户专用软件完成)

通常将输出数据转化成用于输入ODF软件的格式。ODF软件将数据标准化，计算ODF，并重新计算标准化的极图。利用该信息，采用Taylor-Bishop-Hill模型(参见Kuroda,M.等人，Texture optimization of rolled aluminum alloy sheets using a genetic algorithm,Materials Science and Engineering A385(2004)235-244和Man,Chi-Sing,On the r-value of textured sheet metals,International Journal of Plasticity 18(2002)1683-1706)计算R-值。

与常规地生产的材料相比，根据本文所述的方法生产的铝合金体可以获得高的标准化R-值。“标准化R-值”等等意指在相对于轧制方向0°角由RV-对照试样的R-值标准化的R-值。例如，如果RV-对照试样在相对于轧制方向0°角获得0.300的R-值，这一R-值和所有其他R-值可以通过除以0.300标准化。

“RV-对照试样”等等意指取自T4状态下参考样本铝合金体(在上文定义)的对照试样。

“轧制方向”等等意指轧制产品的L-方向(参见图13)。对于非轧制产品，并且在提到R-值的上下文中，“轧制方向”等等意指延伸的主要方向(例如，挤压方向)。出于本申请的目的，在相对于轧制方向0°至90°角并以5°的增加量计算材料的多个R-值。出于简单的目的，“取向角”有时用来指短语“相对于轧制方向的角”。

“最大标准化R-值”等等意指在相对于轧制方向的任何角度获得的最大标准化R-值。

“最大RV角度”等等意指获得最大标准化R-值的角度。

作为非限制性的例子，表2提供了含有RV-对照试样的R-值(非标准化和标准化)和根据本文所述的新方法加工的铝合金体的R-值(非标准化和标准化)的表格。

表2

图10是对照物的标准化R-值和75%冷加工试样的标准化R-值与取向角成函数关系的曲线图。图10还包括25%、50%和85%冷加工的铝合金体的标准化R-值。

如图10所示，示例的铝合金体获得比RV-对照试样高得多的R-值，特别是在相对于轧制方向20°和70°的取向角之间。对于75%冷加工的合金体，在50°的最大RV角度获得8.192的最大标准化R-值。RV-对照试样在45°的最大RV角度获得1.415的最大标准化R-值。这些R-值可以表明在与常规地生产的铝合金体相比下的新铝合金体的织构(并且因此表明微结构)。

在一个方案中，根据本文所述的新方法加工的铝合金体可以获得至少2.0的最大标准化R-值。在一个实施例中，新铝合金体可以获得至少2.5的最大标准化R-值。在其他实施例中，新铝合金体可以获得至少3.0，或者至少3.5，或者至少4.0，或者至少4.5，或者至少5.0，至少5.5，或者至少6.0，或者至少6.5，或者至少7.0，或者至少7.5，或者至少8.0，或者至少8.25，或更高的最大标准化R-值。可以在20°至70°的取向角获得最大标准化R-值。在一些实施例中，可以在30°至70°的取向角获得最大标准化R-值。在其他实施例中，可以在35°至65°的取向角获得最大标准化R-值。在又一实施例中，可以在40°至65°的取向角获得最大标准化R-值。在又一实施例中，可以在45°至60°的取向角获得最大标准化R-值。在其他实施例中，可以在45°至55°的取向角获得最大标准化R-值。

在另一个方案中，根据本文所述的新方法加工的铝合金体在新铝合金体的最大RV角可以获得比RV-对照试样至少高200%的最大标准化R-值。在该方案中，新铝合金体的标准化R-值与在新铝合金体的最大RV角出现的角度上RV-对照试样的标准化R-值相比。例如，如上图10和表2所示，与RV-对照试样在相同50°角的标准化R-值相比，75%冷加工的铝合金体在其50°的最大RV角实现599%的标准化R-值增加(8.192/1.367*100%=599%)。在一个实施例中，在新铝合金体的最大RV角，铝合金体可以实现比RV-对照试样高至少250%的最大标准化R-值。在其他实施例中，在新铝合金体的最大RV角，该铝合金体可以实现比RV-对照试样高至少300%，高至少350%，高至少400%，高至少450%，高至少500%，高至少550%，高至少600%，或更高的最大标准化R-值。

在另一个方案中，根据本文所述的新方法加工的铝合金体可以获得比RV-对照试样的最大标准化R-值高至少200%的最大标准化R-值。在这一方案中，不考虑最大标准化R-值出现的角度，新铝合金体的最大标准化R-值与RV-对照试样的最大标准化R-值相比。例如，如上图10和表2所示，75%冷加工的铝合金体在50°的取向角时获得的最大标准化R-值为8.192。RV-对照试样在45°的取向角时最大标准化R-值为1.415。因此，75%冷加工的铝合金体在最大标准化R-值上相对于RV-对照试样获得579%的增加(8.192/1.415=579%)。在一个实施例中，铝合金体可以获得比RV-对照试样的最大标准化R-值高至少250%的最大标准化R-值。在其他实施例中，该铝合金体可以获得比RV-对照试样的最大标准化R-值高至少300%，或高至少350%，或高至少400%，或高至少450%，或高至少500%，或高至少550%，或高至少600%，或更高的最大标准化R-值。

iii.显微照片

根据本文所述的新方法生产的一些7xxx铝合金体的显微照片在图11b-图11e中示出。图11a是T6状态下铝合金体的参照样本的微结构。图11b-图11e分别是具有25%、50%、75%和85%冷加工的新铝合金体的微结构。这些显微照片显示了使用本文所述新方法所获得的独特微结构的一些方面。如图所示，新铝合金体的晶粒呈现为非等轴的(伸长的)晶粒。对于75%和85%冷加工的铝合金体，晶粒结构呈现为纤维状/绳状，并具有多个剪切带。这些独特的微结构可对新铝合金体的性能改进作出贡献。

F.任选的热处理后进行的步骤

在热处理步骤(300)之后，7xxx铝合金体可以经过多种任选的最终处理(400)。例如，伴随热处理步骤(300)或在热处理步骤之后，7xxx铝合金体可以经过多种额外加工或抛光操作(例如，基本上不影响机械性能的成型操作、整平或矫直操作，如拉伸和/或其他操作，如切削、阳极化处理、涂漆、抛光、打磨)。任选的最终处理步骤(400)不能是任何会实质性影响铝合金体微结构的有目的的/有意义的热处理(例如，不能是任何退火步骤)。因此，可以保持由冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)的组合所获得的微结构。

在一个方案中，一个或多个任选的最终处理步骤(400)可以伴随热处理步骤(300)完成。在一个实施例中，任选的最终处理步骤(400)可以包括成型，并且可以伴随(例如，同时地)热处理步骤(300)完成这个成型步骤。在一个实施例中，由于伴随的成型操作和热处理操作，该铝合金体可以是基本上最终的形式(例如，在热处理步骤期间成型汽车门外板和/或内板)。

G.组成

如上所述，7xxx铝合金体是由7xxx铝合金制成。7xxx铝合金是含有除铝之外以锌作为占优合金成分的铝合金。出于本申请的目的，7xxx铝合金具有至少2.0wt.%Zn且至多22wt.%Zn的铝合金，其中，所述锌是除铝之外占优的合金元素。如下定义，7xxx铝合金也可以包括次级元素、第三元素和/或其他元素。锌、次级元素和/或第三元素可以促进应变硬化响应、沉淀硬化响应及其组合。在一个实施例中，至少一些合金元素促进应变硬化响应和沉淀硬化响应。进而，可以实现性能的改进。

在一个实施例中，7xxx铝合金包含至少3.0wt.%的Zn。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含至少4.0wt.%的Zn。在又一个实施例中，7xxx铝合金体包含至少5.0wt.%的Zn。

在一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于18wt.%的Zn。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于15.0wt.%的Zn。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于12.0wt.%的Zn。在又一个实施例中， 7xxx铝合金包含不高于10.0wt.%的Zn。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于9.0wt.%的Zn。

7xxx铝合金可以包含次级元素。次级元素从由镁、铜及其组合构成的组中选择。在一个实施例中，7xxx铝合金包含镁。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含铜。在又一个实施例中，7xxx铝合金包含镁和铜。

当使用镁时，7xxx铝合金通常包括至少0.25wt.%的Mg。在一个实施例中，7xxx铝合金包含至少0.5wt.%的Mg。在另一个实施例中，7xxx合金包含至少1.0wt.%的Mg。7xxx铝合金通常包含不高于6.0wt.%的Mg，如不高于5.0wt.%的Mg。在一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于4.0wt.%的Mg。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于3.0wt.%的Mg。在其他实施例中，镁可以作为杂质存在，并且在这些实施例中以0.24wt.%或更低的水平存在。

当使用铜时，7xxx铝合金通常包含至少0.25wt.%的Cu。在一个实施例中，7xxx铝合金包含0.5wt.%的Cu。在又一个实施例中，7xxx铝合金包含至少1.0wt.%的Cu。7xxx铝合金通常包含不高于6.0wt.%的Cu。在一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于5.0wt.%的Cu。在其他实施例中，7xxx铝合金包含不高于4.0wt.%的Cu或不高于3.5wt.%的Cu。在一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于3.0wt.%的Cu。在其他实施例中，铜可以作为杂质存在，并且在这些实施方案中以0.24wt.%或更低的水平存在。

出于多种目的，7xxx铝合金可以包括多种第三元素，例如增强机械性能、物理性能或腐蚀性能(即，强度、韧性、抗疲劳性、耐蚀性)，以增强在升温下的性能，以有助于铸造，以控制铸造或锻造晶粒结构，和/或以增强机械加工性，等等。当存在上述目的时，这些第三元素可以包括以下的一种或多种：(i)至多5.0wt.%的Li，(ii)各自至多为2.0wt.%的Mn、Si、Ag、Sn、Bi和Pb中的一种或多种，(iii)各自至多为1.0wt.%的Fe、Sr和Sb中的一种或多种，和(iv)各自至多为0.5wt.%的Ni、V、Cr、Zr、Sc、Ti、Hf、Mo、Co和稀土元素中的一种或多种。当存在上述目的时，第三元素通常以至少0.01wt.%的量含于合金中。

在一些实施例中，7xxx铝合金可以包括至少一种晶粒结构控制元素，如Zr、Sc和Hf中的任何一种。在次优选的实施例中，可以使用Mn、Cr、Ni和/或V控制晶粒结构。在一个实施例中，所述晶粒结构控制元素是Zr，并且所述合金包含0.05至0.25wt.%的Zr。在这些实施例中的一些中，7xxx铝合金可以含有小于0.25wt.%的Cr、Ni、V和Mn中的每一种，例如不高于0.15wt.%的Cr、Ni、V和Mn中的每一种，或不高于0.10wt.%的Cr、Ni、V和Mn中的每一种。在一个实施例中，7xxx铝合金包含作为杂质的Cr、Ni、V和Mn，即，不多于0.05wt.%的Cr、Ni、V和Mn中的每一种。

在一个实施例中，7xxx铝合金包含至少一种晶粒细化剂，如钛，通常伴随硼或碳(例如，当使用半连铸法时)。当使用时，7xxx铝合金可以包含0.01至0.06wt.%的Ti。

7xxx铝合金可以包括杂质，如铁和硅。当硅和/或铁不作为第三元素包含于合金中时，硅和/或铁可以作为杂质包含于7xxx铝合金中。在这些实施例中，7xxx铝合金通常包含不高于0.50wt.%的硅和铁中的任一种。在一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于0.25wt.%的硅和铁中的任一种。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于0.15wt.%的硅和铁中的任一种。在又一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于0.10wt.%的硅和铁中的任一种。在另一个实施例中，7xxx铝合金包含不高于0.05wt.%的硅和铁中的任一种。

7xxx铝合金通常含有低量的“其他元素”(例如，除Fe和Si之外的铸造助剂和杂质)。其他元素意指，除上述的铝、锌、次级元素(当包含时)、第三元素(当包含时)以及Fe和Si杂质(当包含时)之外，可以包含在7xxx铝合金中的元素周期表的任何其他元素。除铁和硅之外，当任何次级元素和/或第三元素作为杂质包含在合金中时，这些元素落入“其他元素”的范围内。例如，如果7xxx合金包含作为杂质并且不作为合金添加剂的铜，则铜将落入“其他元素”的范围内。作为另一个例子，如果Mn、Ag和Zr作为合金添加剂包含在7xxx合金中，则这些第三元素将不落入“其他元素”的范围内，但是其他第三元素由于作为杂质包含在合金中，它们将落入其他元素的范围内。然而，如上所述，如果硅或铁作为杂质包含在7xxx合金中，由于它们具有自身的限定的杂质限值，将不会落入“其他元素”的范围内。

通常，这种铝合金体含有其他元素的任一种元素不超过0.25wt.%，这些其他元素的总组合量不超过0.50wt.%。在一个实施例中，这些其他元素的每一种在7xxx铝合金中各自不超过0.10wt.%，并且这些其他元素的总组合量在7xxx铝合金中不超过0.35wt.%。在另一个实施例中，这些其他元素的每一种在7xxx铝合金中各自不超过0.05wt.%，并且这些其他元素的总组合量在7xxx铝合金中不超过0.15wt.%。在另一个实施例中，这些其他元素的每一种在7xxx铝合金中各自不超过0.03wt.%，并且这些其他元素的总组合量在7xxx铝合金中不超过0.1wt.%。

在一个方案中，7xxx铝合金包含：

2.0至22wt.%的Zn，其中，所述Zn是除铝之外占优的合金元素；

任选地一种或多种以下次级元素：

0.25至6.0wt.%的Mg，

0.25至5.0wt.%的Cu，

任选地一种或多种以下第三元素：

(i)至多5.0wt.%的Li，

(ii)各自至多2.0wt.%的Mn、Si、Ag、Sn、Bi和Pb中的一种或多种；

(iii)各自至多1.0wt.%的Fe、Sr和Sb中的一种或多种；

(iv)各自至多0.5wt.%的Ni、V、Cr、Zr、Sc、Ti、Hf、Mo、Co和稀土元素中的一种或多种；

如果不包含在7xxx铝合金中作为第三元素：

至多0.5wt.%的作为杂质的Fe；

至多0.5wt.%的作为杂质的Si；

余量是铝和其他元素，其中，所述其他元素限于各自不超过0.25wt.%，并且总计不超过0.5wt.%。

主合金元素、次级合金元素和第三合金元素的总量应当被选择以使铝合金体可以适当固溶(例如，当限制组成粒子的量时促进硬化)。

在一个实施例中，7xxx铝合金是以下由美国铝业协会定义的锻造7xxx铝合金中的一种：7003、7004、7204、7005、7108、7108A、7009、7010、7012、7014、7015、7016、7116、7017、7018、7019、7019A、7020、7021、7022、7122、7023、7024、7025、7026、7028、7029、7129、7229、7030、7031、7032、7033、7034、7035、7035A、7036、7136、7037、7039、7040、7140、7041、7046、7046A、7049、7049A、7149、7249、7349、7449、7050、7050A、7150、7250、7055、7155、7255、7056、7060、7064、7068、7168、7072、7075、7175、7475、7076、7178、7278、7278A、7081、7085、7185、7090、7093和7095。

在一个实施例中，7xxx铝合金包含使7xxx铝合金在固溶后不含或基本上不含可溶性组成粒子的合金元素的量。在一个实施例中，7xxx铝合金包含使7xxx铝合金在固溶后包含低量(例如，有限的/最少的)可溶性组成粒子的合金元素的量。在其他实施例中，可控的不可溶组成粒子的量对7xxx铝合金是有益的。

H.性能

用本文所述的新方法生产的新的7xxx铝合金体可以获得改进的综合性能。

i.强度

如上所述，可以完成冷加工步骤(200)和热处理步骤(300)，从而实现与在冷加工状态和/或T6状态(如上文所定义的)下的铝合金体参考样本相比在强度上有所增加。强度性能通常依照ASTM E8和B557进行测量。

在一个方案中，相对于处于T6状态的铝合金体的参考样本，本发明的铝合金体在强度(TYS和/或UTS)方面实现了至少5%的增加。在一个实施例中，相对于处于T6状态的铝合金体的参考样本，本发明的铝合金体的拉伸屈服强度获得了至少6%的增加。在其他实施例中，相对于T6状态下的铝合金体的参考样本，本发明的铝合金体的拉伸屈服强度增加了至少7%，或者拉伸屈服强度增加了至少8%，或者拉伸屈服强度增加了至少9%，或者拉伸屈服强度增加了至少10%，或者拉伸屈服强度增加了至少11%，或者拉伸屈服强度增加了至少12%，或者拉伸屈服强度增加了至少13%，或者拉伸屈服强度增加了至少14%，或者拉伸屈服强度增加了至少15%，或者拉伸屈服强度增加了至少16%，或者拉伸屈服强度增加了至少17%，或者拉伸屈服强度增加了至少18%，或者拉伸屈服强度增加了至少19%，或者拉伸屈服强度增加了至少20%，或者拉伸屈服强度增加了至少21%，或者拉伸屈服强度增加了至少22%，或者拉伸屈服强度增加了至少23%，或者拉伸屈服强度增加了至少24%，或者拉伸屈服强度增加了至少25%，或者拉伸屈服强度增加了至少26%，或者增加更多。这些增加可以在L和/或LT方向上实现。

在一个相关的实施例中，相对于处于T6状态的铝合金体，本发明的铝合金体可以在极限抗拉强度方面实现至少6%的增加。在其他实施例中，相对于处于T6状态的铝合金体的参考样本，本发明的铝合金体的极限抗拉强度可以实现至少7%的增加，或者极限抗拉强度增加至少8%，或者极限抗拉强度增加至少9%，或者极限抗拉强度增加至少10%，或者极限抗拉强度增加至少11%，或者极限抗拉强度增加至少12%，或者极限抗拉强度增加至少13%，或者极限抗拉强度增加至少14%，或者极限抗拉强度增加至少15%，或者极限抗拉强度增加至少16%，或者极限抗拉强度增加至少17%，或者极限抗拉强度增加至少18%，或者增加更多。这些增加可以在L和/或LT方向上实现。

在一个方案中，与在冷加工状态下的铝合金体的参考样本相比，本发明的铝合金体获得了至少相同的拉伸屈服强度。在一个实施例中，与在冷加工状态下的铝合金体的参考样本相比，该铝合金体的拉伸屈服强度实现了至少1%的增加。在其他实施例中，与在冷加工状态下的铝合金体的参考样本相比，该铝合金体的拉伸屈服强度增加了至少2%，或者拉伸屈服强度增加了至少3%，或者拉伸屈服强度增加了至少4%，或者拉伸屈服强度增加了至少5%，或者拉伸屈服强度增加了至少6%，或者拉伸屈服强度增加了至少7%，或者拉伸屈服强度增加了至少8%，或者增加了更多。关于极限抗拉强度，可以获得类似的结果。这些增加可以在L和/或LT方向上实现。

在一个实施例中，新的7xxx铝合金体在LT方向上达到至少61ksi的典型拉伸屈服强度。在其他实施例中，新的7xxx铝合金体在LT方向上可达到的典型拉伸屈服强度分别为：至少62ksi，或至少63ksi，或至少64ksi，或至少65ksi，或至少66ksi，或至少67ksi，或至少68ksi，或至少69ksi，或至少70ksi，或至少71ksi，或至少72ksi，或至少73ksi，或至少74ksi，或至少75ksi，或至少76ksi，或至少77ksi，或至少78ksi，或至少79ksi，或至少80ksi，或至少81ksi，或至少82ksi，或至少83ksi，或至少84ksi，或至少85ksi，或至少86ksi，或至少87ksi，或至少88ksi，或至少89ksi，或至少90ksi，或至少91ksi，或更高。在纵向(L)上可以获得类似结果。

在一个相关的实施例中，新的7xxx铝合金体在LT方向上达到至少64ksi的典型极限抗拉强度。在其他实施例中，新的7xxx铝合金体在LT方向上可达到的典型极限抗拉强度分别为：至少65ksi，或至少66ksi，或至少67ksi，或至少68ksi，或至少69ksi，或至少70ksi，或至少71ksi，或至少72ksi，或至少73ksi，或至少74ksi，或至少75ksi，或至少76ksi，或至少77ksi，或至少78ksi，或至少79ksi，或至少80ksi，或至少81ksi，或至少82ksi，或至少83ksi，或至少84ksi，或至少85ksi，或至少86ksi，或至少87ksi，或至少88ksi，或至少89ksi，或至少90ksi，或至少91ksi，或至少92ksi，或至少93ksi，或至少94ksi，或至少95ksi，或至少96ksi，或至少97ksi，或至少98ksi，或至少99ksi，或更高。在纵向(L)上可以获得类似结果。

相对于处于T6状态的7xxx铝合金体的参考样本，新的7xxx铝合金体可以在较短的时间段内获得高的强度。在一个实施例中，新的7xxx铝合金体实现其最大强度的时间比处于T6状态的铝合金体的参考样本快至少10%。作为加工过程快10%的一个例子，如果7xxx铝合金体的T6样本在35小时的加工过程中达到其最大强度，那么新的7xxx铝合金体将在31.5小时或更短的时间内达到其最大强度。在其他实施例中，与处于T6状态的7xxx铝合金体的参考样本相比，新的7xxx铝合金体达到其最大强度的时间至少快20%，或至少快25%，或至少快30%，或至少快35%，或至少快40%，或至少快45%，或至少快50%，或至少快55%，或至少快60%，或至少快65%，或至少快70%，或至少快75%，或至少快80%，或至少快85%，或至少快90%，或者更快。

在一个实施例中，新的7xxx铝合金体在小于10小时的热处理时间内达到其最大强度。在其他实施例中，新的7xxx铝合金体在小于9小时、或小于8小时、或小于7小时、或小于6小时、或小于5小时、或小于4小时、或小于3小时、或小于2小时、或小于1小时、或小于50分钟、或小于40分钟、或小于30分钟、或小于20分钟、或小于15分钟、或小于10分钟或更少的热处理时间内达到其最大强度。由于热处理时间较短，使得用烤漆周期或涂层固化来热处理新的7xxx铝合金体成为可能。

ii.延展性

本发明的铝合金体可以实现良好的延展性并和上述强度相结合。在一个方案中，该铝合金体达到超过4%的延伸率(L和/或LT)。在一个实施例中，该铝合金体获得至少5%的延伸率(L和/或LT)。在其他实施例中，该铝合金体可以达到的延伸率(L和/或LT)分别为：至少6%，或至少7%，或至少8%，或至少9%，或至少10%，或至少11%，或至少12%，或更高。

相对于在冷加工状态下的铝合金体的参考样本，本发明的铝合金体可以获得改进的延展性。在一个方案中，该铝合金体的延展性比在冷加工状态下的铝合金体的参考样本至少高5%(由延伸率值度量)。在一个实施例中，该铝合金体的延展性比在冷加工状态下的铝合金体的参考样本至少高10%。在其他实施例中，与在冷加工状态下的铝合金体的参考样本相比，该铝合金体的延展性至少高15%，或至少高20%，或至少高25%，或高得更多。

iii.断裂韧性

新的7xxx铝合金体可以实现良好的断裂韧性性能。韧性性能通常依照用于平面应变断裂韧性(例如，K_1C和K_Q)的ASTM E399和ASTM B645以及依照用于平面应力断裂韧性(例如，K_app和K_R25)的ASTM E561和B646来进行测量。

在一个实施例中，相对于处于T6状态的铝合金体的参考样本，新的7xxx铝合金体的韧性降低不超过10%。在其他实施例中，相对于处于T6状态的7xxx铝合金体的参考样本，新的7xxx铝合金体的韧性降低不超过9%，或不超过8%，或不超过7%，或不超过6%，或不超过5%，或不超过4%，或不超过3%，或不超过2%，或不超过1%。在一个实施例中，新的7xxx铝合金体实现了韧性至少与处于T6状态的7xxx铝合金体的参考样本的韧性相同。

iv.导电性

新的7xxx铝合金体的腐蚀性能可与导电率相关。在一个实施例中，新的7xxx铝合金体可以获得至少34%IACS的导电率。在其他实施例中，新的7xxx铝合金体可以获得至少34.5%IACS，或至少35%IACS，或至少35.5%IACS，或至少36%IACS，或至少36.5%IACS，或至少37%IACS，或至少37.5%IACS，或至少38%IACS，或至少38.5%IACS，或至少39%IACS，或至少39.5%IACS，或至少40%IACS，或至少40.5%IACS，或至少41%IACS，或至少41.5%IACS，或至少42%IACS，或至少42.5%IACS，或至少43%IACS，或至少43.5%IACS，或至少44%IACS，或至少44.5%IACS，或更高的导电率。这些导电率值可以与改进的强度和/或其他性能相结合地获得。

v.应力腐蚀裂纹

新的7xxx铝合金体可以实现良好的抗应力腐蚀裂纹性。抗应力腐蚀裂纹(SCC)性通常依照ASTM G47进行测量。例如，新的7xxx铝合金体可以获得良好的强度和/或韧性，并具有良好的SCC耐蚀性。在一个实施例中，新的7xxx铝合金体达到1级耐蚀性。在另一个实施例中，新的7xxx铝合金体达到2级耐蚀性。在又一个实施例中，新的7xxx铝合金体达到3级耐蚀性。在另外一个实施例中，新的7xxx铝合金体达到4级耐蚀性。

vi.耐剥蚀性

新的7xxx铝合金体可以是耐剥蚀的。耐剥蚀性通常依照ASTMG34进行测量。在一个实施例中，铝合金体达到EB或更好的EXCO等级。在另一个实施例中，铝合金体达到EA或更好的EXCO等级。在又一个实施例中，铝合金体达到P或更好的EXCO等级。

vii.外观

依照本文中所记载的新方法加工的铝合金体可以获得改进的外观。以下的外观标准可以用Hunterlab Dorigon II(Hunter Associates Laboratory INC,Reston,VA)或类似仪器测量。

与处于T6状态的参考铝合金体相比，依照本文所记载的新方法加工的铝合金体可以实现至少高5%的镜面反射率。在一个实施例中，与处于T6状态的参考铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高6%的镜面反射率。在其他实施例中，与处于T6状态的参考铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高7%的镜面反射率，或至少高8%的镜面反射率，或至少9%的镜面反射率，或至少高10%的镜面反射率，或至少高11%的镜面反射率，或至少高12%的镜面反射率，或至少高13%的镜面反射率，或者更高的镜面反射率。

与处于T6状态的参考铝合金体相比，依照本文所记载的新方法加工的铝合金体可以实现至少高10%的2度漫射(2degree diffuseness)。在一个实施例中，与处于T6状态的参照铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高12%的2度漫射。在其他实施例中，与处于T6状态的参考铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高14%的2度漫射，或至少高16%的2度漫射，或至少高18%的2度漫射，或至少高20%的2度漫射，或至少高22%的2度漫射，或更高程度的2度漫射。

与处于T6状态的参考铝合金体相比，依照本文所记载的新方法加工的铝合金体可以实现至少高15%的2图像清晰度(2image clarity)。在一个实施例中，与处于T6状态的参照铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高18%的2图像清晰度。在其他实施例中，与处于T6状态的参考铝合金体相比，新的铝合金体获得至少高21%的2图像清晰度，或至少高24%的2图像清晰度，或至少高27%的2图像清晰度，或至少高30%的2图像清晰度，或更高的2图像清晰度。

I.产品应用

本文所述的新方法可以在多种产品应用中具有适用性。在一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于航天应用中，其中包括诸如机翼蒙皮(上部和下部)或桁条/加强件、机身蒙皮或桁条、翼肋、框架、翼梁、座椅导轨、隔板、周围隔框、尾翼(如水平稳定器和垂直稳定器)、地板梁、座椅导轨、舱门和操纵面部件(例如，方向舵、副翼)等等。通过使用该产品，可在这些部件中获得许多潜在的益处，例如包括更高的强度、优异的耐蚀性、改进的抗疲劳裂纹萌生和扩展性以及增强的韧性等。这些性能的改进的组合可以导致重量减轻或缩短检查间隔或同时导致两者。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于军需品/弹道学/军事应用中，其中包括例如用于弹药筒和护甲中。弹药筒可以包括那些用于小型武器和加农炮或用于火炮炮弹或坦克炮弹的弹药筒。其他可能的弹药部件可包括弹底板和弹尾。火炮引信部件是另外的可能应用，就像用于精确制导炸弹和导弹的尾翼和控制面。装甲构件可以包括用于军事车辆的装甲板或结构部件。在这些应用中，这类产品可以提供减轻的重量或改进的可靠性或精确性。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于紧固件应用，其中包括例如可以用于工业工程和/或航天工业中的螺栓、铆钉、螺钉、双头螺栓、嵌入件、螺母和锁紧螺栓。在这些应用中，这类产品可以用来替代其他较重的材料如钛合金或钛钢，以减轻重量。在其他情况下，这类产品可以提供优异的耐久性。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于汽车应用中，其中包括诸如覆盖面板(其中包括例如，引擎罩、挡泥板、车门、车顶和行李箱舱盖等等)、车轮和临界强度应用，如用在裸车应用中(例如，车柱、加强件)。在这些应用的一些中，这类产品可以允许降低部件的规格并减轻重量。

在另外的实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于海洋应用中，例如用于船舶和小船(其中包括例如船体、甲板、桅杆和上部结构)。在这些应用的一些中，所述产品可以用来实现规格降低和重量减小。在一些其他的情况下，所述产品可以用来代替耐蚀性低劣的产品，从而导致可靠性增强且寿命增加。

在另外的实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于轨道应用中，其中包括例如用于底卸式货车、油罐车和箱式车。在底卸式货车或油罐车的情况下，这类产品可以用于漏斗和油罐本身或用于支撑结构。在这些情况下，这类产品能够提供减轻的重量(通过降低规格尺寸)或使与所运输的产品的相容性增强。

在另外的实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于地面运输应用，例如用于半挂车牵引车、箱式挂车、平板挂车、公共汽车、封闭厢式货车、休闲车(RV)、越野车辆(ATV)，等等。对于半挂车牵引车、公共汽车、封闭厢式货车和休闲车，所述产品可以用作覆盖面板或框架、缓冲器或油箱，允许降低规格和减轻重量。相应地，所述合金体也可用在车轮中，以提供增强的耐久性或减轻重量或改进外观。

在另外的实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于油气应用中，其中包括例如用于隔水导管、辅助管线、钻杆、节流和压井管线、生产管道和落水管。在这些应用中，所述产品能够允许减小壁厚且重量较低。其他用途可包括替换代用材料以改进腐蚀性能，或替换代用材料以改进与钻井流体或生产流体的相容性。这类所述产品也可以用于勘探中使用的辅助设备，其中例如居住模块和直升飞机停机坪。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于包装应用当中，其中包括例如用于盖子和标签、食品罐、瓶、托盘和盖帽。在这些应用中，益处可以包括提供了减少规格且降低包装重量或减少成本的机会。在其他情况下，这种产品将具有增强的与包装内容物的相容性或改进的耐蚀性。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于反射体中，例如用于照明设备、镜子和集中式太阳能发电技术，等等。在这些应用中，这类产品能够在给定的强度水平下、在裸、涂覆或阳极氧化处理的条件下提供更高的反射量。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于建筑应用中，其中包括例如用于建筑物的覆板/立面、入口、框架系统和幕墙系统。在这类应用中，这种产品能够提供优异的外观或耐久性或与厚底降低有关的重量减少。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于电气应用中，例如用于连接器、终端、电缆、母线和电线，等等。在一些情况下，对于给定的载流能力，这种产品可以提供减少的下垂趋势。由这种产品制成的连接器会具有增强的能力以随时间而维持高完整性连接的。在其他电线或电缆中，这种产品会在给定载流能力水平上提供改进的疲劳性能。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于纤维金属层压板应用，例如用于生产可以用于层压板中高强度薄板产品，或其他会使厚度降低和重量减轻的产品。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于工业工程应用，例如花纹板、工具箱、螺栓连接板(bolting deck)、桥板和斜道，或其他具有增强性能以降低厚度和减少重量或材料使用的产品。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于流体容器(罐)，例如环形存储器、圆顶容器和桶，等等。在一些情况下，所述的罐能够用于静态储存。在其他情况下，所述的罐可以作为运载火箭或航空器的部件。这些应用的益处可以包括厚度减少或与所容纳产品的相容性增强。

在另一个实施例中，通过本文所述的新方法制成的产品用于消费产品应用，如笔记本电脑、手机、照相机、移动音乐播放器、手持设备、计算机、电视、微波炉、炊具、洗衣机/干衣机、电冰箱、体育用品或任何其他需要耐久性或合乎需要的外观的消费电子产品。在另一个实施例中，由本文所述的新方法制成的产品用于医疗装置、安全系统和办公用品，等等。

在另一个实施例中，所述新方法用于冷扩孔工艺，例如用于处理孔以改善抗疲劳性等，可能导致如上所述的冷加工梯度和定制的性能，等等。这种冷扩孔工艺可适用于锻造轮和航空器结构，等等。

在另一个实施例中，所述新方法用于间接冷挤压工艺，例如，用于生产罐、瓶、气雾罐和气瓶，等等。在这些情况下，所述产品可以提供较高的强度，这可以减少材料使用。在其他情况下，内容物相容性的改进能够导致更长的保存期。

在另一个实施例中，由本文所述的新方法制成的产品用于换热器应用，例如用于管和散热片，等等，其中较高的强度可以被解释为材料使用的减少。也可以实现改进的耐久性和较长的寿命。

在另一个实施例中，所述新方法用于整形工艺，如用于生产散热器部件(例如热管)，其中较高的强度被解释为材料使用的减少。也可以实现改进的耐久性和较长的寿命。

新7xxx铝合金产品可以用于多层应用。例如，使用7xxx铝合金体作为第一层以及1xxx-8xxx合金作为第二层形成多层产品是可能的。图12示出了用于生产多层产品的方法的一个实施例。在所示实施例中，可以生产多层产品(107)，随后将其均质化(122)，热轧(126)，固溶，然后冷轧(220)，如上述关于图9所述。可以通过多元合金铸造、轧制复合和冶金复合等方法生产该多层产品。多元合金铸造技术包括Kilmer等人在美国专利申请公开No.20030079856，Anderson等人在美国专利申请No.20050011630，Chu等人在美国专利申请No.20080182122，和Novelis在W02007/098583(所谓的FUSION^TM铸造法)中描述的那些内容。

本专利申请所提出的新技术的各个方面、优点和新特征将在下面的描述中被部分地阐明，并且在本领域技术人员阅读说明书和附图后将变得显而易见，或者可以通过实践本专利申请所提供的该技术的一个或更多实施例获知。

附图说明

图1是用于说明生产铝合金产品的常规方法的流程图。

图2是用于说明生产铝合金产品的新方法的流程图。

图3-8是用于说明制备用于固溶后冷加工的铝合金体的多个实施方案的流程图。

图9是用于说明生产轧制铝合金体的方法的一个实施方案的流程图。

图10是用于说明多种铝合金体的与取向角成函数关系的R-值的曲线图。

图11a-11e是用于说明铝合金体的微结构的光学显微照片；所述光学显微照片通过阳极氧化处理试样并在偏振光中观察它们而获得。

图12是用于说明一种生产多层铝合金产品的方法的流程图。

图13是用于说明轧制产品的L、LT和ST方向的示意图。

图14-16是用于说明第一种7xxx铝合金组合物的多种7xxx铝合金体的热处理响应的图表。

图17-19是用于说明第一种7xxx铝合金组合物的多种7xxx铝合金体的强度-韧性性能的图表。

图20-23是用于说明第二种7xxx铝合金组合物的多种7xxx铝合金体的各种性能的曲线图。

图24-27是用于说明第三种7xxx铝合金组合物的多种7xxx铝合金体的各种性能的曲线图。

具体实施方式

实施例1

将具有下面表3中列出的组成的第一种7xxx铝合金铸造、均匀化并热轧成分别具有大约0.53英寸、0.32英寸、0.16英寸(x2)和0.106英寸的中等厚度的板材/薄板。随后，将0.16英寸试样(对照物)中的一个冷轧成大约0.08英寸的最终薄板厚度，通过在大约885°F下均热大约30分钟而进行固溶热处理，接着进行冷水淬火，随后拉伸1-2%以消除应力。将对照物进行自然时效处理大约4天，然后热加工成T6型状态。

对其他的所述试样进行第一固溶热处理(采用相同的工艺)，随后冷轧成0.08英寸的最终板厚，分别代表约85%、75%、50%和25%的冷加工。

表3-第一种7xxx合金的组成(所有值为重量百分比)

Si

Fe

Cu

Mg

Zn

Zr

Ti

每种其他元素

其他元素总计

余量

0.02

0.03

2.01

1.59

7.31

0.11

0.02

≤0.05

≤0.15

Al

也允许这些试样自然时效大约4天，然后在3种温度(250°F、280°F 和310°F)下热处理不同时间。随后，对试样进行机械测试和导电率测试，各个热处理温度下的测试结果在表4-6中给出。

表4-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的强度(250°F)

表5-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的强度(280°F)

表6-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的强度(310°F)

如上面表4-6以及图14-16中所示，采用新工艺制成的薄板B-E相对于薄板A实现了强度的增加。确实地，用新工艺制成的新的薄板 B在250°F下热处理仅大约4小时就实现了91.3ksi的最大拉伸屈服强度。如表5-6中的数据所显示的那样，按常规生产的薄板A可实现大约78-79ksi的最大拉伸屈服强度。换句话说，新的薄板B在拉伸屈服强度方面相对于按常规手段制备的材料实现了大约15.6%的增加。对常规薄板A而言，其在250°F下还要花费超过36小时才能达到其最大强度。换句话说，新的薄板B材料达到其最大强度比常规薄板A材料快大约89%((1-4/36)*100%=89%)。换言之，新的薄板B在最大强度方面相对于常规薄板A实现了大约15.6%的增加，并且为此所花费的时间为常规薄板A材料最高时效所需时间的大约1/10。

如果这些强度增加，预期薄板B-E的延展性会显著降低。然而，如下表7中所示，测量到良好的延伸率值。所有的延伸率值以百分比表示。对于在280°F和310°F下进行热处理的试样，测量到类似的延伸率值。

表7-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的延伸率(250°F)

如下表8-10中所显示的，薄板B-E也实现了良好的导电率。所有导电率值以IACS百分比表示(国际退火铜标准)。

表8-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的导电率(250°F)

表9-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的导电率(280°F)

表10-不同热处理时间下第一种7xxx铝合金的导电率(310°F)

实施例2

对该第一种7xxx铝合金的附加机械性能进行测试。具体地说，测试了该第一种7xxx铝合金的纵向(L)和长横向(LT)强度、延伸率和断裂韧性性能，测试结果显示在下表11-12中。这些结果表明，7xxx铝合金体可以在L方向和LT方向上实现类似的强度和延伸率性能。

表11-第一种7xxx铝合金的强度和延伸性能

表12-第一种7xxx铝合金的韧性性能

依照ASTM试验标准ASTM E561和ASTM B646(用于K_app和K_R25)以及E399和B645(K_IC/K_Q)，进行断裂韧性测试。将中间裂纹断裂样品(M(T))用于K_app测量。样品宽度(W)为6.3英寸，厚度(B)为0.08英寸，初始裂纹长度(2a₀)为1.573英寸，即，2a₀/W=0.25。将压坯拉伸断裂试样(C(T))用于K_R25和K_Q测量。样品宽度(W)为2.5英寸，厚度(B)为0.07英寸，标称初始裂纹长度(a₀)为1.25英寸，并且(a₀)/W=0.50。

本领域技术人员可以理解，K_Q、K_app和K_R25的数值通常随试验样品宽度的增加而增加。K_Q、K_app和K_R25也受样品厚度、初始裂纹长度和试件几何形状的影响。因此，K_Q、K_app和K_R25值通常可以仅依据具有相同的几何形状、宽度、厚度和初始裂纹长度的试验样品来进行可靠的比较。

7xxx铝合金体实现了良好的韧性。尽管相对于对照物强度显著增加，新的7xxx铝合金体还是实现了与对照体相同的强度-韧性倾向。这显示在图17-19中。因此，与接受常规处理的铝合金体相比，新的7xxx铝合金体获得了至少相同的韧性和通常更好的强度-韧性倾向。

也测量了第一种7xxx铝合金薄板中的一些的耐剥蚀性，测量结果显示在下表13中。试验样品取自1/10厚度(T/10)处。7xxx铝合金薄板实现了良好的耐剥蚀性，大部分试样达到了EB或EA等级。

表13-第一种7xxx铝合金的EXCO性能

还按照上述的OIM步骤测试了7xxx铝合金体的晶粒结构。在下表14中提供了测试结果。

表14-第一种7xxx铝合金的微结构(OIM)性能

新的7xxx铝合金体具有未再结晶占优的微结构，在所有情况下具有不大于0.34的体积分数的第一类型晶粒(即，66%未再结晶)。相反，对照体几乎完全再结晶，具有0.96体积分数(即，4%未再结晶)的第一类型晶粒。

还按照上述的R-值产生步骤测试了7xxx铝合金体的R-值。测试结果在上述图10中示出。新的7xxx铝合金体具有高的标准化R-值，在45-50°取向角获得最大(最大)标准化R-值。这些高的R-值表现出本文所述的新7xxx铝合金体具有独特的织构并因此而具有独特的微结构。与对照体的R-值相比，新的7xxx铝合金体获得了大约高450%至600%的最大R-值(出于测量R-值的目的，对照物处于T4状态，而不是在T6状态)。

实施例3

根据实施例1制备两种额外的7xxx铝合金体。这两种合金都是已知的Russian合金。一种合金是不含铜的7xxx铝合金(合金1980)，另一种合金是低铜的7xxx铝合金(合金1953)。在下表16-17中提供了这些合金的组成。这些合金含有列出的成分，余量是铝和每种分别不超过0.05wt.%的其他元素，并且这些其他元素的总量不超过0.15wt.%。

表16-第二种7xxx合金的组成(所有值为重量百分比)

1953	Si	Fe	Cu	Mg	Zn	Ti	Zr	Mn	Cr
											0.08	0.23	0.56	2.65	5.87	0.04	0.10	0.21	0.20

表17-第三种7xxx合金的组成(所有值为重量百分比)

1980	Si	Fe	Cu	Mg	Zn	Ti	Zr	Mn	Cr
											0.1	0.15	0.04	2.3	4.4	0.03	0.14	0.4	0.15

实施例3的结果说明，冷加工和热处理步骤必须适当地完成以获得改进的性能(例如，强度)。如图20-21和图24-25所示，热处理的时间不够的合金可能不会实现改进的性能，如与在冷加工状态下相比显示出强度降低。如图20-21所示，热处理时间过长的合金也可能不会实现改进的性能，如与在冷加工状态下相比显示出强度降低。

尽管已经详细地描述了本发明的多个实施方案，但这些实施方案的修改和更改对本领域技术人员来说是显而易见。然而，可以清楚地理解这类修改和更改都落入本发明公开内容的精神和范围内。

Claims

1.一种方法，包括：

(a)制备用于固溶后冷加工的铝合金体，其中，所述铝合金体包括具有2.0-22wt.%的锌的铝合金，其中，所述锌是除铝之外在铝合金中占优的合金元素；

(i)其中，所述制备步骤包括铝合金体的固溶处理；

(b)在所述制备步骤(a)之后，冷加工所述铝合金体50%以上；以及

(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金体；

其中，完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与在冷加工状态下铝合金体的参考样本相比长横向拉伸屈服强度增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：通过半连铸法铸造所述铝合金体。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：

使所述铝合金体均匀化；以及

热加工所述铝合金体；

其中，所述固溶处理步骤(a)(i)发生在所述热加工步骤之后。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)是第二冷加工，并且其中，所述制备步骤包括：在所述固溶处理步骤(a)(i)之前对所述铝合金体进行第一冷加工。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：连续地铸造所述铝合金体。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：伴随着所述连续铸造步骤，完成所述固溶处理步骤(a)(i)。

7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：在所述连续铸造步骤之后，完成所述固溶处理步骤(a)(i)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述制备步骤(a)包括：在所述固溶处理步骤(a)(i)之前，热加工所述铝合金体。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)是第二冷加工，并且其中，所述制备步骤(a)包括：在所述固溶处理步骤(a)(i)之前，对所述铝合金体进行第一冷加工。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固溶处理步骤(a)(i)包括将所述铝合金体淬火，并且其中，所述淬火在所述铝合金体不存在变形的情况下发生。

11.根据权利要求1所述的方法，包括在进行所述热处理步骤(c)期间使所述铝合金体成形。

12.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述固溶处理步骤(a)(i)和所述冷加工步骤(b)之间不对所述铝合金体采取有目的的热处理。

13.根据权利要求1或12所述的方法，其中，在所述固溶处理步骤(a)(i)完成和所述冷加工步骤(b)开始之间经过不超过60小时。

14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括在所述铝合金体的温度不超过250°F时开始进行所述冷加工。

15.根据权利要求1或14所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)在不存在有目的的加热所述铝合金体的情况下发生。

16.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)是冷轧。

17.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体轧制成其基本上最终的形状。

18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括将所述铝合金体冷轧至最终的厚度。

19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括在至少55%至90%的范围内冷加工所述铝合金体。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括在60%至85%的范围内冷加工所述铝合金体。

21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述冷加工步骤(b)包括在70%至80%的范围内冷加工所述铝合金体。

22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述热处理步骤(c)包括将所述铝合金体保持在它的再结晶温度以下。

23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述热处理步骤(c)包括在150-400°F的范围内加热所述铝合金体。

24.根据权利要求1或22所述的方法，其中，执行所述冷轧步骤(b)和所述热处理步骤(c)，以使得所述铝合金体获得未再结晶占优的微结构。

25.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金体获得大于4%的延伸率。

26.根据权利要求1所述的方法，其中，所述铝合金体获得至少8%的延伸率。

27.一种铝合金体，包含2.0-22wt.%的锌，其中，所述锌是除铝之外在所述铝合金中占优的合金元素，并且其中，所述铝合金体获得比参考铝合金体至少高5%的拉伸屈服强度；

其中，所述参考铝合金体具有与所述铝合金体相同的组成；

其中，将所述参比铝合金体加工到T6状态；

其中，所述参考铝合金体的拉伸屈服强度与其最大拉伸屈服强度相差不超过1ksi。

28.根据权利要求27所述的铝合金体，其中，所述铝合金体获得所述至少高5%的拉伸屈服强度且比所述参考铝合金体在T6状态下获得其最大拉伸屈服强度所需要的时间快至少25%。

29.根据权利要求28所述的铝合金体，其中，所述铝合金体获得所述至少高5%的拉伸屈服强度且比所述参考铝合金体在T6状态下获得其最大拉伸屈服强度所需要的时间快至少50%。

30.根据权利要求27所述的铝合金体，其中，所述铝合金体获得大于4%的延伸率。

31.根据权利要求30所述的铝合金体，其中，所述铝合金体获得至少8%的延伸率。

32.根据权利要求27所述的铝合金体，其中，所述铝合金体达到至少2.0的标准化R-值。

33.根据权利要求32所述的铝合金体，其中，所述铝合金体达到至少4.0的标准化R-值。

34.根据权利要求32所述的铝合金体，其中，所述铝合金体达到至少6.0的标准化R-值。

35.根据权利要求27所述的铝合金体，其中，所述铝合金体是未再结晶占优的。

36.根据权利要求35所述的铝合金体，其中，所述铝合金体至少75%是未再结晶的。

37.一种方法，包括：

(a)对铝合金体进行固溶处理，其中，所述铝合金体包括具有2.0-22wt.%的锌的铝合金，其中，所述锌是除铝之外在铝合金中占优的合金元素；

(b)在所述固溶处理步骤(a)之后，冷加工所述铝合金体50%以上；以及

(c)在所述冷加工步骤(b)之后，热处理所述铝合金体；

其中，完成所述冷加工步骤和所述热处理步骤，以实现与在冷加工状态下的铝合金体的参考样本相比长横向拉伸屈服强度的增加。