CN113302329B - 制造AlMgSc系列合金产品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法，所述方法包括以下步骤：将所述AlMgSc系列铝合金产品从最终退火温度冷却至低于150℃，其中在约250℃至约200℃的第一温度范围内冷却的等效时间大于4小时，且其中在约200℃至约150℃的第二温度范围内冷却的等效时间大于0.2小时，且其中所述等效时间(t(eq))定义为
Figure DDA0003166997180000011
其中T(以开尔文度数为单位)表示热处理的温度，其随时间t(以小时为单位)变化，且Tref(以开尔文度数为单位)是选择为473K的参考温度。

Description

制造AlMgSc系列合金产品的方法
技术领域
本发明涉及一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法。所得产品提供改善的耐腐蚀性。铝合金产品可以是轧制产品(片材或板材)、挤出产品、锻造产品或粉末冶金产品的形式。
背景技术
可以任选地或强制性地具有Sc作为合金元素的AlMg系列铝合金在本领域中是已知的，例如从以下文献中得知：
US-6,695,935-B1(Corus/Aleris)公开了一种呈轧制或挤出产品形式的合金，且其组成为：3.5-6.0％的Mg、0.4-1.2％的Mn、0.4-1.5％的Zn、至多0.25％的Zr、至多0.3％的Cr、至多0.2％的Ti、至多0.5％的Fe、至多0.5％的Si、至多0.4％的Cu；选自(0.005-0.1％的Bi、0.005-0.1％的Pb、0.01-0.1％的Sn、0.01-0.5％的Ag、0.01-0.5％的Sc、0.01-0.5％的Li、0.01-0.3％的V、0.01-0.3％的Ce、0.01-0.3％的Y、0.01-0.3％的Ni)群组的一种或多种；各自为0.05％，总计为0.15％的其它元素；余量的铝。与那些标准AA5454合金相比，据说所述合金在软化回火(O型回火)和加工硬化或应变硬化回火(H型回火)中均具有改善的长期耐腐蚀性。
EP-1917373-B1(Aleris)公开了一种铝合金产品，所述产品具有3.5-6.0％的Mg、0.4-1.2％的Mn、至多0.5％的Fe、至多0.5％的Si、至多0.15％的Cu、0.05-0.25％的Zr、0.03-0.15％的Cr、0.03-0.2％的Ti、0.1-0.3％的Sc、至多1.7％的Zn、至多0.4％的Ag、至多0.4％的Li；任选的一种或多种选自由(Er、Y、Hf、V)组成的群组的分散质形成元素，各自至多0.5％；各自<0.05％，总计<0.15％的杂质或附带元素；及余量的铝。
RU-2280705-C1公开了一种合金，所述合金含有4.2-6.5％的Mg、0.5-1.2％的Mn、至多0.2％的Zn、至多0.2％的Cr、至多0.15％的Ti、至多0.25％的Si、至多0.30％的Fe、至多0.1％的Cu、0.05-0.3％的Zr；至少一种选自由(0.05-0.3％的Sc、0.0001-0.01％的Be、0.001-0.1％的Y、0.001-0.1％的Nd、0.001-0.1％的Ce)组成的群组的元素；余量的铝。据说铝合金具有改进的弹道性能。减少Zn和Si含量以改善铝合金的可焊接性并增加其耐腐蚀性。
RU-2268319-C1公开了一种合金，所述合金含有5.5-6.5％的Mg、0.10-0.20％的Sc、0.5-1.0％的Mn、0.10-0.25％的Cr、0.05-0.20％的Zr、0.02-0.15％的Ti、0.1-1.0％的Zn、0.003-0.015％的B、0.0002-0.005％的Be，余量的铝；且其中Sc+Mn+Cr的总和为至少0.85％。
WO-01/12869-A(Kaiser Aluminum)公开一种合金，所述合金包括4.0-8.0％的Mg、0.05-0.6％的Sc、0.1-0.8％的Mn、0.5-2.0％的Cu或Zn、0.05-0.20％的Hf或Zr，以及余量的铝和附带杂质。
WO-98/35068(Alcoa)公开了一种铝合金产品，其包括3-7％的Mg、0.03-0.2％的Zr、0.2-1.2％的Mn、至多0.15％的Si和0.05-0.5％的选自由(Sc、Er、Y、Ga、Ho、Hf)组成的群组的分散质形成元素；余量的铝以及附带的元素和杂质，且其中所述铝合金产品优选地不含Zn且不含Li。
WO-2018/073533-A1(Constellium)公开了一种生产热加工产品的方法，特别是厚度小于12毫米、由铝合金制成的片材产品，所述铝合金由以下构成：Mg：3.8-4.2％，Mn：0.3-0.8％，Sc：0.1-0.3％，Zn：0.1-0.4％，Ti：0.01-0.05％，Zr：0.07-0.15％，Cr：<0.01％，Fe：<0.15％，Si<0.1％，其中均质化是在370℃与450℃之间的温度下进行2至50小时，使得在400℃下的等效时间是在5与100小时之间，并且在350℃与450℃之间的初始温度下进行热变形。据说这些产品具有优势，因为它们在机械强度、韧性和热成型性方面提供了更好的折衷方案。
发明内容
如在下文应理解，除非另外指示，否则铝合金命名和回火命名是指铝协会在2018年发布的铝标准和数据以及注册记录中的铝协会命名(Aluminium Associationdesignations in Aluminum Standards and Data and the Registration Records)，并且是本领域技术人员众所周知的。
对于合金组成或优选合金组成的任何描述，除非另外指示，否则所有对百分比的提及均为重量百分比。
如本文所用的术语“至多”和“至多约”明确地包括(但不限于)其所指代的特定合金化组分的重量百分比为零的可能性。举例来说，至多0.10％的Zn可以包含不具有Zn的合金。
本发明的目的是提供一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法，所述AlMgSc系列铝合金产品具有改善的腐蚀性能。
本发明的目的是提供一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法，所述AlMgSc系列铝合金产品具有改善的抗剥落腐蚀性和改善的耐晶间腐蚀性。
本发明通过提供一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法来达到或超出这些目的和其它目的以及其它优点，所述方法包括将所述AlMgSc系列铝合金产品从最终退火温度或设定退火温度冷却至低于150℃的步骤，其中在约250℃至约200℃的第一温度范围内冷却的等效时间大于4小时，优选地大于6.5小时，且更优选地大于26小时，且其中在约200℃至约150℃的第二温度范围内冷却的等效时间大于0.2小时，优选地大于0.4小时，且更优选地大于0.8小时，且其中等效时间(t(eq))定义为
Figure BDA0003166997170000041
其中T(以开尔文(Kelvin)度数为单位)表示热处理的温度，其随时间t(以小时为单位)变化，且Tref(以开尔文度数为单位)是选择为473K(200℃)的参考温度。
根据本发明的方法提供AlMgSc系列铝合金产品，其具有良好的强度(优选地Rp>200MPa)以及良好的耐腐蚀性，特别是良好的抗剥离腐蚀性以及良好的耐晶间腐蚀性。在制造AlMgSc系列铝合金产品的工业环境中，采用的冷却速率在经济上可行。
根据本发明制造的AlMgSc系列铝合金产品对于剥离腐蚀具有抗性。“对于剥离腐蚀具有抗性”是指铝合金产品通过了标题为“Standard Test Method for VisualAssessment of Exfoliation Corrosion Susceptibility of 5XXX Series AluminiumAlloys(ASSET Test)”的ASTM标准G66-99(2013)。N、PA、PB、PC和PD表示ASSET测试的结果，N表示最佳结果。根据本发明制造的铝合金产品在被敏化之前和之后达到PB结果或更好的结果。
根据本发明制造的AlMgSc系列铝合金产品对于晶间腐蚀也具有抗性。“对于晶间腐蚀具有抗性”是指在敏化AlMgSc系列铝合金之前和之后，铝合金产品均通过了标题为“Standard Test Method for Determining the Susceptibility to IntergranularCorrosion of 5XXX Series Aluminium Alloys by Mass Loss After Exposure toNitric Acid(NAMLT Test)”的ASTM标准G67-13。如果根据ASTM G67-13测得的质量损失不大于15mg/cm2，则认为样品不易发生晶间腐蚀。如果质量损失大于25mg/cm2，则认为样品易发生晶间腐蚀。如果测得的质量损失是在15mg/cm2与25mg/cm2之间，则通过显微镜进行进一步检查以确定侵蚀的类型和深度，然后本领域技术人员可以通过显微镜结果来确定是否存在晶间腐蚀。根据本发明制造的AlMgSc系列铝合金产品在敏化之前和之后均达到根据ASTMG67-13测得的质量损失不大于15mg/cm2。优选地，测得的质量损失不大于12mg/cm2，且更优选地不大于9mg/cm2。“敏化”是指将AlMgSc铝合金产品退火至体现至少20年使用寿命的条件。举例来说，铝合金产品可以连续地暴露于高温数天(例如，在100℃至120℃范围内的温度下持续约7天/168小时的时间段)。
AlMgSc系列铝合金产品至少部分归因于在晶粒边界处不存在连续的β相颗粒膜，因此可以实现对应力腐蚀开裂和晶间腐蚀的抵抗性。铝合金产品是多晶的。“晶粒”是铝合金的多晶结构的晶体，且“晶粒边界”是连接铝合金的多晶结构的晶粒的边界，“β相”为Al3Mg2，并且“连续的β相膜”是指在大部分晶粒边界处存在连续体积的β相颗粒。β相的连续性可以例如通过显微镜以合适的分辨率(例如，以至少200X的放大率)确定。
根据本发明，已经发现例如从最终退火温度淬火至低于150℃所借助的极快冷却速率对AlMgSc系列铝合金产品的耐腐蚀性(特别是在敏化后根据NAMLT测试所测试的耐腐蚀性)具有不利影响。较慢的冷却速率导致增强的耐晶间腐蚀性。
为了从最终退火温度冷却至约150℃，更特别地在约250℃至约200℃的第一温度范围内，等效时间应长于4小时，优选地长于6.5小时，更优选地长于26小时，并且在约200℃至约150℃的第二温度范围内，等效时间应长于0.2小时，优选地长于0.4小时，更优选地长于0.8小时。相对缓慢的冷却速度对于在冷却至环境温度之后并且在Al-Mg-Sc合金敏化之后，在晶粒边界处析出不连续的β相颗粒并且避免析出连续的β相颗粒膜都很重要。冷却优选地以连续模式进行，使得金属温度随时间连续降低。
从最终退火温度冷却至以约250℃开始的第一温度范围并不严格。当以工业规模采用根据本发明的方法时，可能适用或方便的是施加与第一温度范围大致相同的冷却速率。
从约150℃进一步冷却至低于约85℃不太严格，并且可以较高的冷却速率进行以使沉淀物的粗化减至最小。从约85℃冷却至环境温度的冷却速率并不严格。
在一实施方案中，AlMgSc系列铝合金产品是呈选自由以下组成的群组的形式：轧制产品(片材或板材)、挤出产品、锻造产品和粉末冶金产品。在另一实施方案中，这些产品中的任何一个是处于焊接状态或处于成形状态。
在一特定实施方案中，AlMgSc系列铝合金产品是呈轧制产品形式。在另一实施方案中，轧制产品已经被焊接或成形。
在一实施方案中，AlMgSc系列铝合金轧制产品的厚度为至多25.4mm(1英寸)，且优选地至多12mm(0.47英寸)，且更优选地6mm(0.24英寸)，且最优选地4.5mm(0.18英寸)。在一实施方案中，AlMgSc系列铝轧制产品的厚度为至少1.2mm(0.047英寸)。
在一特定实施方案中，AlMgSc系列铝合金产品是呈挤出产品形式。
在一实施方案中，铸造AlMgSc系列铝合金轧制产品，随后轧制至最终规格并退火。合金可以使用铸造产品领域中常规的铸造技术(例如，直接激冷(Direct Chill；DC)铸造)制成压制原料以铸锭或板坯形式提供，并且优选地具有范围为约220mm或更大，例如400mm、500mm或600mm的铸锭厚度。在另一实施方案中，也可以使用由连续铸造(例如，带式连铸机或辊式连铸机)产生的薄规格平板，且其厚度至多约40mm。在铸造轧制原料之后，通常对厚的铸锭进行剥皮，以去除铸锭的铸造表面附近的偏析区域。
优选地，所施加的轧制工艺包括热轧，并且任选地包括热轧，随后冷轧至最终规格，并且在适用的情况下，在冷轧操作之前或在中间冷轧规格的冷轧操作期间应用中间退火。
在热轧之前，将AlMgSc系列铝合金产品在约320℃至470℃，优选地约320℃至450℃的温度下均质化或预热至多约50小时，优选地至多约24小时。
在一实施方案中，在热轧操作之后，热轧产品接受非常温和的冷轧步骤(平整轧制(skin rolling/skin pass))，其减少率小于约1％，优选地小于约0.5％，以改善轧制产品的平整度。在一替代实施方案中，可以拉伸热轧产品。可以进行所述拉伸步骤，其中减少率为至多3％，优选地在约0.5％至1％之间，以改善热轧产品的平整度。
在最终规格下进行的最终退火或退火热处理是为了恢复微结构，且通常在250℃至400℃范围内，优选地在260℃至375℃范围内，且更优选地在约280℃至350℃范围内的设定退火温度下进行约0.5小时至20小时，且优选地约0.5小时至10小时范围内的时间。
在一实施方案中，AlMgSc系列铝合金挤出产品是通过一种方法制造的，所述方法包括以下顺序的步骤：(a)例如借助于DC铸造提供本文所描述且要求的铝合金的挤出锭；(b)挤出锭的预热和/或均质化；优选在与轧制原料相似的温度和时间下进行；(c)将铸锭热挤出成截面厚度或壁厚度范围为1mm至约20mm，优选地1mm至约15mm的挤出型材；挤出工艺开始时的坯料温度通常在约400℃至约500℃范围内；任选地拉伸挤出的型材以增加产品的平直度，以及(d)在最终退火温度下对挤出的型材进行退火，随后进行根据本发明的冷却程序。
在本发明的一实施方案中，在将AlMgSc系列铝合金产品成形为单曲形或双曲形产品的高温成形操作之后，立即应用冷却铝合金产品的方法。高温成形操作是在180℃至500℃范围内，优选地250℃至400℃范围内，更优选地260℃至375℃范围内，且最优选地280℃至350℃范围内，例如在约300℃或在约325℃的最终退火温度下进行。这种在最终退火温度下的高温成形操作的特别优选的实施方案是借助于蠕变成形操作或松弛成形操作。蠕变成形是在热处理过程中将组件约束为特定形状，使组件释放应力并蠕变至轮廓的过程或操作，例如具有双曲率的机身外壳。这种蠕变成形过程例如在ICAS-2002大会上发表的S.Jambu等人的论文“Creep forming of AlMgSc alloys for aeronautic and spaceapplications(用于航空和航天应用的AlMgSc合金的蠕变成形)”中进行了解释。
在最终退火温度下高温成形操作制成单曲形或双曲形产品的优选实施方案中，采用轧制的AlMgSc系列铝合金产品。也可以在通过根据本发明的方法制造的退火条件下提供AlMgSc系列铝合金产品。
任选地，还采用挤出的AlMgSc系列铝合金产品，例如作为挤出桁条、作为机身面板的一部分。
在本发明的一实施方案中，在焊接后热处理之后立即对并入有AlMgSc系列铝合金产品的焊接产品或面板应用冷却铝合金产品的方法，以特别地通过使AlScZr分散质再沉淀来恢复一些强度。焊接后热处理是在与最终退火热处理相似的温度下进行，并且在250℃至400℃范围内，优选地在260℃至375℃范围内，且更优选地在约260℃至350℃范围内进行约0.5小时至20小时，且优选地约0.5小时至10小时范围内的时间。
在本发明的一实施方案中，对由AlMgSc系列铝合金冷成型和成形的产品应用冷却铝合金产品的方法，从而进行退火热处理以减少冷成型和成形产品中的残余应力或恢复某些工程特性，例如伸长率或破坏耐受性。这种退火热处理是在与最终退火热处理类似的温度下进行，且在250℃至400℃范围内，优选地在260℃至375℃范围内，且更优选地在约280℃至350℃范围内下进行约0.5小时至20小时，且优选地约0.5小时至10小时范围内的时间。
在一实施方案中，AlMgSc系列铝合金具有包括以下的组成，以重量％计：
Mg 3.0％至6.0％，优选地3.2％至4.8％，更优选地3.5％至4.5％，
Sc 0.02％至0.5％，优选地0.02％至0.40％，更优选地0.05％至0.3％，
Mn至多1％，优选地0.3％至1.0％，更优选地0.3％至0.8％，
Zr至多0.3％，优选地0.05％至0.3％，更优选地0.07％至0.15％，
Cr至多0.3％，优选地0.02％至0.2％，
Ti至多0.2％，优选地0.01％至0.2％，
Cu至多0.2％，优选地至多0.1％，更优选地至多0.05％，
Zn至多1.5％，优选地至多0.8％，更优选地至多0.1％至0.8％，
Fe至多0.4％，优选地至多0.3％，更优选地至多0.20％，
Si至多0.3％，优选地至多0.2％，更优选地至多0.1％，
杂质和余量的铝。通常，此类杂质各自的存在量<0.05％，且总计<0.15％。
Mg是AlMgSc系列合金中的主要合金元素，且对于根据本发明的方法来说，Mg应在3.0％至6.0％范围内。Mg含量的优选下限为约3.2％，更优选地约3.8％。Mg含量的优选上限为约4.8％。在一实施方案中，Mg含量的上限为约4.5％。
Sc是另一种重要的合金元素，且其应以0.02％至0.5％的范围存在。Sc含量的优选下限为约0.05％，更优选地约0.1％。在一实施方案中，Sc含量为至多约0.4％，优选地至多约0.3％。
可以将Mn添加至AlMgSc系列铝合金中，并且可以至多约1％的范围存在。在一实施方案中，Mn含量在约0.3％至1％，且优选地约0.3％至0.8％范围内。
为了使Sc更有效，优选的还添加范围至多约0.3％的Zr。在一实施方案中，Zr是以0.05％至0.30％范围，优选地以约0.05％至0.25％范围存在，且更优选地以约0.07％至0.15％范围存在。
Cr可以至多约0.3％范围存在。当有目的地添加时，其优选地在约0.02％至0.3％范围内，且更优选在约0.05％至0.15％范围内。在一实施方案中，没有目的性地添加Cr，并且其可以至多0.05％存在，并且优选地保持低于0.02％。
可以向AlMgSc合金中添加至多约0.2％的Ti作为增强元素或用于改善耐腐蚀性或用于晶粒细化剂的目的。Ti的优选添加量是在约0.01％至0.2％范围内，优选在约0.01％至0.10％范围内。
在一实施方案中，有目的地组合添加Zr+Cr+Ti。在所述实施方案中，组合添加为至少0.15％，以获得足够的强度，并且优选地不超过0.30％，以避免形成太大的沉淀物。
在另一实施方案中，有目的地组合添加Zr和Ti，但没有有目的地添加Cr。在所述实施方案中，Zr+Ti的组合添加为至少0.08％，并且优选地不超过0.25％，且其中Cr为至多0.02％，并且优选地仅至多0.01％。
可以有目的地添加至多1.5％的锌(Zn)，以进一步提高铝合金产品的强度。有目的的Zn添加的优选下限为0.1％。为了使强度和耐腐蚀性达到平衡，优选的上限为约0.8％，且更优选为0.5％。
在一实施方案中，Zn是可容许的杂质元素，并且其可以至多0.15％，且优选地至多0.10％存在。
Cu可以作为增强元素以范围至多约2％存在于AlMgSc合金中。然而，在耐腐蚀性作为非常关键的工程性能的产品应用中，优选的是将Cu保持在约0.2％或更低的低水平，且优选保持在约0.1％或更低的水平，且更优选地保持在0.05％或更低的水平。在一实施方案中，Cu含量为0.01％或更低。
Fe是铝合金中的常规杂质，且可容许至多约0.4％。优选地，将其保持在至多约0.3％，且更优选地至多约0.20％的水平。
Si是铝合金中的常规杂质，且可容许至多约0.3％。优选地，将其保持在至多约0.2％，且更优选地至多约0.10％的水平。
在一实施方案中，AlMgSc系列铝合金具有由以下组成的组成，以重量％计：Mg3.0％至6.0％，Sc 0.02％至0.5％，Mn至多1％，Zr至多0.3％，Cr至多0.3％，Ti至多0.2％，Cu至多0.2％，Zn至多1.5％，Fe至多0.4％，Si至多0.3％，铝和杂质的余量各自<0.05％且总计<0.15％，以及如本文所描述且要求的优选的较窄组成范围。
根据本发明，已经发现所述方法可以用于多种AlMgSc系列铝合金。已经发现，随着铝合金中Cu含量的增加，在从最终退火温度至限定的第一和第二温度范围中的较低冷却速率以及较长等效时间是优选的。这种非常低的冷却速率对具有极低Cu含量(例如小于0.05％，或者甚至小于0.01％)的AlMgSc系列铝合金的腐蚀性能没有不利影响。
在一实施方案中，铝合金产品是单曲或双曲面板，特别是单曲或双曲飞机机身面板。
现在将参考作为发明例和作为比较例的以下非限制性实施例说明本发明。
实施例
已工业化生产4.5mm的片材产品，包括以下步骤：对压制铸锭进行DC铸造、剥皮、铣削、预热至400℃与450℃之间的热轧温度、热轧、冷轧至4.5mm并在冷轧操作过程中进行中间退火，并且在设定温度325℃(598K)下进行最终退火2小时，且然后根据表1进行不同的受控冷却速率，从而使试样A、B和C为本发明试样，且试样D为比较试样。
AlMgSc铝合金铸件具有以下组成，以重量％计：4.0％的Mg、0.55％的Mn、0.2％的Sc、0.3％的Zn，0.1％的Zr、0.07％的Cr、0.07％的Ti、0.02％的Si、0.02％的Fe、0.006％的Cu，余量的铝和不可避免的杂质。
表1列出在120℃下敏化168小时后，进行与最终退火温度不同的冷却方案的每个试样的根据ASTM G67-13测得的质量损失。
表1.
Figure BDA0003166997170000121
根据本发明制造的AlMgSc系列铝合金产品对于剥离腐蚀具有抗性。“对于晶间腐蚀具有抗性”是指在对AlMgSc系列铝合金进行敏化之前和之后，铝合金产品均通过ASTM标准G67-13(NAMLT测试)。所有敏化的试样均具有PA性能，并且所有未敏化的试样也均具有PA性能。
从表1的结果可以看出，根据本发明制造的AlMgSc系列铝合金轧制产品在敏化后，达到根据ASTM G67-13测得的质量损失不大于15mg/cm2。更佳的实施例的质量损失不大于9mg/cm2。在限定的温度范围内的较低冷却速度或较长等效时间下，可进一步减少质量损失。试样D在473K至423K的温度下具有太快的冷却速率，并且超出本发明的范围，从而导致根据ASTM G67-13的质量损失显著增加。
因此，根据本发明的方法产生具有良好耐晶间腐蚀性以及良好抗剥落腐蚀性的铝合金产品。
通过在最终退火温度下进行的高温成形操作，例如在310℃或325℃下进行的蠕变成形操作的冷却，可以实现铝合金产品的类似腐蚀性能。
本发明不限于之前所描述的实施方案，且其可以在如所附权利要求所限定的本发明范围内广泛地变化。

Claims (29)

1.一种制造AlMgSc系列铝合金产品的方法，所述方法包括以下步骤：将所述AlMgSc系列铝合金产品从最终退火温度冷却至低于150℃，其中在250℃至200℃的第一温度范围内冷却的等效时间大于4小时，且其中在200℃至150℃的第二温度范围内冷却的等效时间大于0.2小时，且其中所述等效时间t(eq)定义为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中T 表示热处理的温度，T以开尔文度数为单位，其随时间t 变化，t以小时为单位，且Tref是选择为473K的参考温度，Tref以开尔文度数为单位。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一温度范围内的所述等效时间长于6.5小时。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在所述第一温度范围内的所述等效时间长于26小时。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在所述第二温度范围内的所述等效时间长于0.4小时。
5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述第二温度范围内的所述等效时间长于0.8小时。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述最终退火温度是在250℃至400℃范围内。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述最终退火温度是在260℃至375℃范围内。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述最终退火温度是在280℃至350℃范围内。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品是呈选自由以下组成的群组的形式：轧制产品、挤出产品、锻造产品、粉末冶金产品。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品是轧制产品。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述轧制产品的厚度为至多25.4 mm。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述轧制产品的厚度为至多12 mm。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述轧制产品的厚度为至多6 mm。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：铸造AlMgSc系列铝合金铸锭，将所述铸锭轧制成最终规格的轧制产品，以及通过在所述最终退火温度下对所述轧制产品进行退火来热处理，随后进行权利要求1至3中任一项所述的冷却。
15.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述方法包括以下步骤：在所述最终退火温度下对AlMgSc系列铝合金产品进行高温成形操作，制成单曲形或双曲形产品，接着进行权利要求1至3中任一项所述的冷却。
16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述最终退火温度下的所述高温成形操作是通过蠕变成形操作或松弛成形操作进行的。
17.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品具有包括以下的组成，以重量%计：
Mg 3.0%至6.0%，
Sc 0.02%至0.5%，
Mn 至多1%，
Zr 至多0.3%，
杂质和余量的铝。
18.根据权利要求17所述的方法，其中Mg的量为3.2%至4.8%，以重量%计。
19.根据权利要求17所述的方法，其中Sc的量为0.02%至0.40%，以重量%计。
20.根据权利要求17所述的方法，其中Zr的量为0.05%至0.3%，以重量%计。
21.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所 述AlMgSc系列铝合金产品具有包括以下的组成，以重量%计：
Mg 3.0%至6.0%，
Sc 0.02%至0.5%，
Mn 至多1%，
Zr 至多0.3%，
Cr 至多0.3%，
Ti 至多0.2%，
Cu 至多0.2%，
Zn 至多1.5%，
Fe 至多0.4%，
Si 至多0.3%，
杂质和余量的铝。
22.根据权利要求21所述的方法，其中Mg的量为3.2%至4.8%，以重量%计。
23.根据权利要求21所述的方法，其中Sc的量为0.02%至0.40%，以重量%计。
24.根据权利要求21所述的方法，其中Mn的量为0.3%至1.0%，以重量%计。
25.根据权利要求21所述的方法，其中Zr的量为0.05%至0.3%，以重量%计。
26.根据权利要求21所述的方法，其中Ti的量为0.01%至0.2%，以重量%计。
27.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品在敏化之前和之后均达到根据ASTM G67-13测得的质量损失不大于15 mg/cm2。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品在敏化之前和之后均达到根据ASTM G67-13测得的质量损失不大于12 mg/cm²。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述AlMgSc系列铝合金产品在敏化之前和之后均达到根据ASTM G67-13测得的质量损失不大于9 mg/cm²。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112011699A (zh) * 2020-08-26 2020-12-01 合肥工业大学 一种特定稀土含量的高强韧铝合金制备工艺
CN114737093B (zh) * 2022-04-28 2022-09-06 江西宝航新材料有限公司 一种航空增材制造用铝合金粉末材料、制备方法及应用
CN115772619A (zh) * 2022-11-29 2023-03-10 北京航空航天大学 一种含Sc、Zr过饱和元素的铝合金及其粉末冶金制备方法
CN116005047B (zh) * 2022-12-16 2024-05-07 中车工业研究院有限公司 用于焊接和增材制造的铝合金丝材及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3057476A1 (fr) * 2016-10-17 2018-04-20 Constellium Issoire Toles minces en alliage aluminium-magnesium-scandium pour applications aerospatiales

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100469929B1 (ko) 1997-02-10 2005-02-02 알코아 인코포레이티드 알루미늄 합금 및 그로부터 제조된 항공기 부품
JPH1180914A (ja) * 1997-09-11 1999-03-26 Nippon Light Metal Co Ltd アルミニウム合金板の製造方法
ES2194728T5 (es) 1999-05-04 2008-12-16 Aleris Aluminum Koblenz Gmbh Aleacion de aluminio-magnesio resistente a la exfoliacion.
US6139653A (en) 1999-08-12 2000-10-31 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper
RU2268319C1 (ru) 2004-05-20 2006-01-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Центральный Научно-Исследовательский Институт Конструкционных Материалов "Прометей" (Фгуп "Цнии Км "Прометей") Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия
RU2280705C2 (ru) 2004-09-15 2006-07-27 Открытое акционерное общество "Каменск-Уральский металлургический завод" Сплав на основе алюминия и изделие из него
CN101233252B (zh) 2005-08-16 2013-01-09 阿勒里斯铝业科布伦茨有限公司 高强度可焊Al-Mg合金
FR2889852B1 (fr) * 2005-08-16 2009-12-04 Corus Aluminium Walzprod Gmbh Alliage d'aluminium al-mg soudable et tres resistant, et produit en un tel alliage
WO2007080938A1 (ja) * 2006-01-12 2007-07-19 Furukawa-Sky Aluminum Corp. 高温高速成形用アルミニウム合金材及びその製造方法、並びにアルミニウム合金成形品の製造方法
US20070297936A1 (en) * 2006-06-23 2007-12-27 Zaki Ahmad Aluminum alloy
FR2938553B1 (fr) * 2008-11-14 2010-12-31 Alcan Rhenalu Produits en alliage aluminium-cuivre-lithium
CN102639733A (zh) * 2009-07-24 2012-08-15 美铝公司 改进的5xxx铝合金和由其制成的形变铝合金产品
EP2546373A1 (en) * 2011-07-13 2013-01-16 Aleris Aluminum Koblenz GmbH Method of manufacturing an Al-Mg alloy sheet product
CN102747310B (zh) 2012-07-12 2014-03-26 中国科学院金属研究所 一种提高低钪Al-Mg合金力学性能的加工工艺
FR3014448B1 (fr) * 2013-12-05 2016-04-15 Constellium France Produit en alliage aluminium-cuivre-lithium pour element d'intrados a proprietes ameliorees
CN104651683A (zh) 2015-03-18 2015-05-27 中南大学 一种用Sc、Zr复合微合金化的铝合金及制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3057476A1 (fr) * 2016-10-17 2018-04-20 Constellium Issoire Toles minces en alliage aluminium-magnesium-scandium pour applications aerospatiales

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Thermal stability of friction stir processed ultrafine grained Alsingle bondMgsingle bondSc alloy";N.Kumar et al.;《Materials Characterization》;20121231;第74卷;第1-10页 *
"Microstructural evolution in Al–Mg–Sc–Zr alloy during severe plastic deformation and annealing";ElenaAvtokratova et al.;《Journal of Alloys and Compounds》;20160715;第673卷;第182-194页 *

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