CN1531603A - 老化7000系列铝的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及人工老化7000系列铝制宇航合金的方法,以赋予其改进的强度和/或耐腐蚀性。该方法有目的地向一步回火操作中添加第二步/阶段,或向低-高两步老化操作中添加第三步/阶段。添加的步骤/阶段在约225-275°F持续约3-24小时。更优选地,添加的阶段在约250°F持续约6小时。
Description
相关申请
本申请要求2001年3月20日申请的标题为“用于增加7xxx-“T79”产品拉伸屈服强度的老化成形操作(Age Forming Practicefor Increasing Tensile Yield Strength of 7xxx“T79”Product)”的U.S.临时专利申请序列No.60/277403的优先权,其披露的内容在此全文引入作为参考。
发明领域
本发明涉及用于宇航应用的铝合金领域,特别是被铝业协会(Aluminum Association)称为7000系列或7xxx合金领域。更特别地,本发明涉及对以已知的优选方式回火的7000系列铝合金赋予更好的屈服强度的改进方法。该方法实现了这种强度改进,而没有不利地影响耐腐蚀性,特别是抗剥离腐蚀性。相反,在处于或接近相同的屈服程度下,可使用本发明的方法赋予这些7000系列铝制宇航合金更好的耐腐蚀性。对于这些产品的片材和板材种类来说,本发明可在位于它们各自模具内的产品上进行操作,以进一步对此实现一定的老化成型改进。应理解也应当会得在7000系列挤出制品(extrusions)和锻件的强度/腐蚀性方面的类似改进。
发明背景
大型商业喷气式客机的制造商一段时间以来已尝试改进它们的航线客机的目前和将来的翼型(lines)性能。当前他们正在考虑适用于这些飞机模型的上部机翼部分的新的板材和挤出产品。一个制造商已积极地寻求改进下一代材料的强度和腐蚀性能,特别地在现有的7150-“T79”板材产品上。在人工老化过程中,通过将单个的预-机加工板老化-成型成典型地所需轮廓的部件形状,从而生产如此回火的“T79”。
大型飞机机翼板材的典型老化成型操作通常涉及以W51回火的(溶液热处理且应力消除过的)板材产品作为起始。或者,所述相同W51回火的部件可由材料供应商、中间销售者/管理者或终端用户/消费者,即最终的飞机制造商/装配者进行数步回火操作中的第一步,同时仍然保持扁平。注意一般不进行这第一步人工老化步骤,而将合金材料保持在它的最终成型模具具内。相反,锯开后一板材产品并机加工成所需形状和厚度,用于由其制造的特定的机翼板组件部件。然后在成型模具具上调整机加工板,随后向所述板施加压力,以确保它的最终形状或接近最终形状,即模具本身的形状。然后可根据规定的操作,将模具和板一起老化。或者,在多步老化操作中的该第一步回火可与位于其成型模具内的锯开并机加工的部件一起进行,之后将部件和模具二者进一步一起人工老化。
典型的7xxx老化成型操作需要一步或两步。若使用两步操作,则在比低二步低的温度下进行第一步。第一步的操作典型地为约200-250°F经约3-12小时。第二步的操作目标为介于约280-350°F间的一个或多个温度经约6-24小时,和在一些情况下高达30小时。若仅使用一步操作,则典型地在介于约280-320°F间的一个或多个目标温度下蒸发(transpire)约6-24小时。
对于大多数大型飞机的上部机翼板来说,高强度和抗剥离腐蚀性二者都是关键的。在典型的老化成型操作中,已知抗剥离腐蚀性随渐进的过老化而得到改进。然而强度相应降低或牺牲。正因为如此,对改进的老化操作存在明确的工业-驱动需求,该操作将在接近相同程度的耐腐蚀性情况下提供较高的强度,或在接近相同强度的程度下提供较高水平的耐腐蚀性。本发明强调这两种工业需求。
已知许多三步老化操作用于提高耐腐蚀性,同时没有退化7000系列铝制宇航合金的强度。U.S.专利Nos.3856584、3957542、4477292、4863528和5108520中的现有技术公开内容属于这些。对于这些公开内容中的一些来说,在约250°F进行第一步老化步骤,和在高于约350或360°F进行第二步。接着在第二步之后,在类似于它们的第一步温度约250°F进行第三步。这些参考文献中的一些述及在较低的第二步温度下它们被观察到的有益效果减少。注意两步操作也是已知的,并在美国专利No.3881966中被公开。相反,本发明两步中的优选第一步、或三步中的优选第二步的老化操作步骤在显著较低的温度,比如上所述的现有技术的回火低约40-50°F进行。正因为如此,本发明的结果甚至更令人惊奇,因为按照此处优选实施方案的300°+的操作,使用较低温度的老化处理,没有预料到强度的增加。
发明概述
简而言之,本发明涉及人工老化7000系列铝制宇航合金的改进方法。在相同的耐腐蚀性能水平下,该方法赋予改进的强度性能,或在相同强度水平下,赋予改进的耐腐蚀性。通过有目的地向典型的一步回火工艺中添加第二步老化步骤或阶段,或向已知的两步老化操作中添加有目的的第三步/阶段,可实现这些性质。有目的地添加的步骤/阶段(两步中的第二步或三步中的第三步)在约225-275°F持续约3-24小时,或更优选在约250°F持续约6小时或更长时间。本发明特别地赋予片材、板材、挤出制品或甚至煅制产品形式的7055铝制合金产品(铝业协会的命名)改进的强度与抗剥离腐蚀性的组合。
7xxx老化成型的上部机翼板的商业喷气式客机制造商的说明书称为“-T7951”回火操作。至本专利申请的申请日,该回火回火操作仍没有在铝业协会官方注册。如上所述用于“-T7951”的标准操作包括一步或两步老化操作。在本发明中,将第二步有目的地添加到用于“-T79”的已知的典型一步老化操作中。所述第二步在约225-275°F持续约3-24小时,或更优选在约250°F持续约6小时。由于添加了第二步老化步骤,本发明者观察到在耐腐蚀程度,特别地抗剥离腐蚀性相同的情况下,在强度方面令人惊奇和显著地增加。这种观察到的改进的另一方式或换而言之(restating)是在接近相同程度的强度情况下,以上添加的第二步老化步骤赋予耐腐蚀性,特别地抗剥离腐蚀性的显著增加。
或者本发明包括将第三步添加到用于“-T7951”的两步老化操作中。该第三步同样在约225-275°F持续约3-24小时,或更优选在约250°F持续约6小时。由于在比通常的第二步温度低的老化操作之后添加第三步老化步骤,结果在耐腐蚀程度,特别地抗剥离腐蚀性相同的情况下,在强度方面观察到令人惊奇和显著的增加。或再一次换而言之,在接近相同程度的强度情况下,以上添加的第三步老化步骤赋予耐腐蚀性,特别地抗剥离腐蚀性的显著增加。
在任一情况下,向用于7000系列铝合金的一步老化步骤中添加第二步,或向已知的两步老化操作中添加第三步,应当充分注意到本发明的“额外步骤”(1)总是低于它紧跟的老化步骤;和(2)前面的步骤本身不管当时是两步老化步骤中的第一步,还是当时是三步老化步骤中的第二步,它在比已知用于7000系列合金的其它T77老化操作低的温度下进行。
附图的简要说明
图1(a)-(c)是本发明的三幅两步老化流程的图示;
图2(a)-(g)是本发明的七幅代表性的三步老化流程的图示;
图3是描述对于0.75英寸厚的各种样品,即在通过已知的一步和两步操作(中空三角形数据点)以及本发明的优选老化操作人工老化之后的7055板来说,强度,特别地纵向拉伸屈服强度(TYS)对在T/2处测量的导电率(单位%IACS)的改进作为抗剥离腐蚀性代表的相对改进图,其中在本发明的优选老化操作中,有目的地向前述已知的操作中适当地添加控制的第二步或三步(以实心圆数据点示出)。
图4是与图3相同的图,其中使用二次统计方程方法作出实心曲线A-A和B-B,以预测本发明的7055板以及已知的7055板(一步和两步老化)产品的强度/EC斜率,并在这两条曲线周围,以虚线形式画出95%的置信度条带。
图5是根据以上图4中的每个方程曲线,通过本发明老化的7055板相对于它的已知(一步和两步老化)对应7055板所预测的拉伸屈服强度(ksi)值的数值增加图。
图6是描述通过本发明老化的7055板相对于它的已知(一步和两步老化)对应7055板所预测的拉伸屈服强度值的增加图(改进百分数)。
图7是用数值描述通过本发明老化的7055板相对于它的已知(一步和两步老化)对应7055板所预测的导电率的改进图(%IACS)。
图8是描述通过本发明老化的7055板的预测导电率值(%)对它的已知(一步和两步老化)对应7055板的同样改进图。
发明详述
在附图1和2中描述了本发明老化操作的多种变化。特别地,图1(a)-(c)是本发明的三幅两步老化流程的图示,其中图1(a)表示在控制步骤/阶段之间具有部分(空气)冷却的两步或两段方法。在图1(b)中,示出了代表性的两步法,它在第一和第二步骤/阶段之间具有控制的随炉跳降(furnace ramping down)。最后,图1(c)图示了在各步骤/阶段之间具有显著充分的分开冷却(通过空气或冷水骤冷“CWQ”)的两步/阶段方法。
图2(a)-(g)是本发明的七幅代表性的三步老化流程的图示。在图2(a)中,示出了三步/阶段方法,其中在控制步骤2与3之间部分(空气)冷却。图2(b)示出了具有控制的随炉跳降的三步法,以实现与较早所述的等温三步法相同的效果。图2(c)表示2(b)的变通方案,其具有如步骤1一样的控制温度跳升(ramping up)。在图2(d)中,示出了2(a)的变通方案,其中在步骤1与2之间具有控制的中断的冷却。类似地,图2(e)描述了2(b)的变通方案,其中在步骤1与2之间充分冷却并具有控制的随炉跳降,以实现与较早所述的等温三步法相同的效果。图2(f)描述了以上2(c)的三步操作的变通方案,但在步骤2与3之间具有显著充分的分开冷却(通过空气或冷水骤冷“CWQ”),最后,代表性的图2(g)示出了2(f)的又一变通方案,其中在各个步骤1、2与3之间具有显著充分的分开冷却(通过空气或冷水骤冷“CWQ”)。重要的是应注意在各个前述老化实例,即图1和2二者中,可在成型模具内或成型模具外进行本发明的任何这种操作的后一阶段。
下述实施例阐述了在7055板产品上,在本发明的操作中观察到的相对TYS强度增加。对0.75英寸厚的7055板样品进行第一步和第二步老化操作的各种组合。[注意当根据本发明,追加仅一步操作时,表1所列数据实际上列举“第一步”的温度和时间视为“没有”,实际上根据本发明,这使得表1所列举的“第二步”是两步中的第一步,接着降低40-50°F,为第二(两个)步/阶段]。为了性能比较目的,一些表1的样品给出额外的老化步骤。在附表1的“第三步”栏中,那些处理样品总是列举这一添加的步骤。但该步骤是指两步中的第二步,或三步老化处理中的第三步,这取决于在其上是否进行了真正的第一步老化。
测量表1各样品的拉伸屈服强度、导电率和抗剥离腐蚀性(或“EXCO”)值,其中后者EXCO数据根据ASTM标准No.G-34,在此引入其公开内容。关于该表,应当注意导电率“EC”充当耐腐蚀性的指示剂,即所测量的EC值越高(以%IACS值表示),该产品应当越耐腐蚀。在附表1中也列举了与EXCO腐蚀测试一起收集的破坏(attack)超声深度数据。小(或窄)的破坏深度表明改进的耐腐蚀性。在几乎所有情况下,强度和耐腐蚀性二者随本发明添加的老化操作得到改进。
表1
在T/2处,本发明(添加老化操作)对7055,0.75英寸
的板的强度和抗剥离腐蚀性的影响
实验编号 | 第一步°F/hr | 第二步°F/hr | 第三步°F/hr | EC(%IACS) | 纵向TYS(ksi) | EXCO48小时后的平均破坏深度(英寸) | 48小时后的视觉等级 | ρTYS(ksi)其中用本发明的步骤减去不包括发明的步骤 |
1 | 250/3 | 300/10 | 无 | 36.3 | 88.0 | 0.0090 | EC | |
1A | 250/3 | 300/10 | 250/6 | 36.7 | 89.1 | 0.0083 | EC | 1.1 |
2 | 250/3 | 300/17.5 | 无 | 37.4 | 87.2 | 0.0037 | EB | |
2A | 250/3 | 300/17.5 | 250/6 | 37.6 | 88.0 | 0.0047 | EC | 0.8 |
3 | 250/3 | 310/5.5 | 无 | 36.0 | 87.6 | 0.0063 | EC | |
3A | 250/3 | 310/5.5 | 250/6 | 36.4 | 89.9 | 0.0057 | EC | 2.3 |
4 | 250/3 | 310/9.6 | 无 | 37.5 | 86.4 | 0.0030 | EB | |
4A | 250/3 | 310/9.6 | 250/6 | 38.2 | 87.7 | 0.0023 | EB | 1.3 |
5 | 无 | 300/10 | 无 | 36.2 | 87.3 | 0.0040 | EC | |
5A | 无 | 300/10 | 250/6 | 36.7 | 88.4 | 0.0060 | EC | 1.1 |
6 | 无 | 300/17.5 | 无 | 37.8 | 86.5 | 0.0023 | EB | |
6A | 无 | 300/17.5 | 250/6 | 37.9 | 87.3 | 0.0017 | EB | 0.8 |
7 | 无 | 310/5.5 | 无 | 36.6 | 87.1 | 0.0030 | EC | |
7A | 无 | 310/5.5 | 250/6 | 36.3 | 88.4 | 0.0063 | EC | 1.3 |
8 | 无 | 310/9.6 | 无 | 38.0 | 84.8 | 0.0003 | EA | |
8A | 无 | 310/9.6 | 250/6 | 38.0 | 86.9 | 0.0030 | EB | 2.1 |
9 | 无 | 300/14 | 无 | 37.4 | 86.9 | 0.0043 | EC | |
9A | 无 | 300/14 | 250/6 | 38.1 | 87.9 | 0.0027 | EC | 1.0 |
10 | 无 | 305/16 | 无 | 38.6 | 84.4 | 0.0030 | EB | |
10A | 无 | 305/16 | 250/6 | 39.2 | 84.0 | 0.0027 | EB | -0.4 |
11 | 250/3 | 305/14 | 无 | 37.9 | 86.0 | 0.0030 | EC | |
11A | 250/3 | 305/14 | 250/6 | 38.5 | 86.5 | 0.0027 | EB | 0.5 |
12 | 250/3 | 310/14 | 无 | 38.5 | 84.4 | 0.0020 | EB | |
12A | 250/3 | 310/14 | 250/6 | 39.1 | 85.0 | 0.0017 | EB | 0.6 |
13 | 250/3 | 302/10 | 无 | 37.0 | 88.2 | 0.0057 | EC | |
13A | 250/3 | 302/10 | 250/3 | 37.0 | 89.5 | 0.0080 | EC | 1.3 |
13 | 250/3 | 302/10 | 无 | 37.0 | 88.2 | 0.0057 | EC | |
14A | 250/3 | 302/10 | 250/6 | 37.0 | 89.5 | 0.0057 | EC | 1.3 |
13 | 250/3 | 302/10 | 无 | 37.0 | 88.2 | 0.0057 | EC | |
15A | 250/3 | 302/10 | 250/12 | 37.4 | 89.3 | 0.0070 | EC | 1.1 |
13 | 250/3 | 302/10 | 无 | 37.0 | 88.2 | 0.0057 | EC | |
16A | 250/3 | 302/10 | 250/24 | 36.7 | 90.3 | 0.0070 | EC | 2.1 |
17 | 250/6 | 302/10 | 无 | 36.4 | 88.9 | 0.0070 | EC | |
17A | 250/6 | 302/10 | 250/6 | 36.6 | 90.2 | 0.0077 | EC | 1.3 |
17 | 250/6 | 302/10 | 无 | 36.4 | 88.9 | 0.0070 | EC | |
18A | 250/6 | 302/10 | 250/24 | 36.8 | 90.0 | 0.0070 | EC | 1.1 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
19A | 无 | 302/10 | 250/3 | 36.8 | 88.9 | 0.0083 | EC | 0.9 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
20A | 无 | 302/10 | 250/6 | 36.6 | 89.5 | 0.0080 | EC | 1.5 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
21A | 无 | 302/10 | 250/12 | 37.4 | 88.3 | 0.0063 | EC | 0.3 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
22A | 无 | 302/10 | 250/24 | 36.9 | 89.2 | 0.0077 | EC | 0.2 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
23A | 无 | 302/10 | 275/3 | 36.5 | 88.8 | 0.0057 | EC | 0.8 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
24A | 无 | 302/10 | 275/6 | 37.0 | 88.3 | 0.0070 | EC | 0.3 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
25A | 无 | 302/10 | 275/12 | 37.0 | 87.7 | 0.0063 | EC | 0.3 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
26A | 无 | 302/10 | 225/6 | 36.5 | 89.3 | 0.0083 | EC | 1.3 |
19 | 无 | 302/10 | 无 | 36.2 | 88.0 | 0.0057 | EC | |
27A | 无 | 302/10 | 225/24 | 37.1 | 89.3 | 0.0073 | EC | 1.3 |
评价表1数据的一个主要方式是在恒定的导电率EC值下比较相对样品强度。附图3-7有助于这一比较。在任何给定的导电率数值下,根据图3可注意到当根据本发明使用另一步骤(两步中的第二步或三步中的第三步)时,TYS值高约1.5ksi。根据表1/图3的另一评价得出关于本发明的另一结论,即在恒定的TYS值下,根据本发明的添加的步骤或阶段(再次地,两步中的第二步或三步中的第三步),观察到相对较高的导电率值(并因此相对改进的耐腐蚀性)。
在附表1/图3中包括的一些数据基于在美国临时申请之后进行的试验,本申请要求该临时申请的优先权。在附图4-8中,为了在其上进行统计分析,使用常称为协方差分析(ANCOVA)的二次统计方法,对所有前述对比数据作图。在下表2(a)-(c)中概述了这种二次方程评价的配合(fit)。
表2a:配合二次方程的概述
Adusted R2 | 86.12% |
均方根误差 | 0.614ksi |
2b:方差分析
来源 | DF | 平方和 | 均方 | F比 |
模型 | 3 | 96.926 | 32.309 | 85.829 |
误差 | 38 | 14.304 | 0.376 | Prob>F |
C.总计 | 41 | 111.230 | <0.0001 |
2C:参数评价
术语 | 评价 | 标准误差 | t比 | Prob>|t| | |
截距 | -633.1809 | 189.995 | -3.33 | 0.0019 | |
本发明 | 有 | 0.8392 | 0.099 | 8.46 | <0.0001 |
无 | -0.8392 | 0.099 | 8.46 | <0.0001 | |
EC斜率 | 39.9710 | 10.135 | 3.94 | 0.0003 | |
EC2斜率 | -0.55335 | 0.135 | -4.10 | 0.0002 |
预测的TYS=-632.3417+39.9710·EC-0.55335·EC2 本发明
预测的TYS=-634.0201+39.9710·EC-0.55335·EC2 无本发明
本发明导致TYS的增加,在EC范围内(36.0-39.2%IACS)为1.678ksi。
在图4中用虚线画出这些二次预计强度对EC的曲线,即图4中A-A和B-B曲线的95%置信度间隔。根据这两条预计曲线,即本发明的A-A(和它的95%条带)对已知的一步和两步曲线B-B和它的95%条带)的比较数据,在统计学上值得注意的是在95%置信度条带之间没有重叠部分。扁平7055板产品在二次计算曲线之间的这一距离进一步证明通过本发明的操作,观察到相对于现有技术的改进。
使用图4的A-A和B-B曲线,附图5表明通过本发明老化的7055板相对于它的已知(一步和两步老化的)对应7055板所预测的在拉伸屈服强度(ksi)方面的数值增加。图6预计以百分数计而不是以观察到的实际ksi值计时,强度随导电率的变化的同样改进。下表3得到支持图5和6的数据。
表3
由于本发明导致拉伸屈服强度的预计增加
EC(%IACS) | 二次模型 | |
(ksi数值) | (百分数的增加) | |
36 | 1.678 | 1.91 |
36.5 | 1.91 | |
37 | 1.92 | |
37.5 | 1.93 | |
38 | 1.96 | |
38.5 | 1.98 | |
39 | 2.02 |
使用导电率(“EC”)作为并排的对比统计分析用标准,图7示出了本发明相对于它的已知(一步和两步老化的)对应板所预测的EC数值改进(%IACS值)。图8预计以百分数计而不是以观察到的实际EC值(%IACS值)计时,强度随导电率的变化的同样改进。注意到对于图7和8二者来说,在整个拉伸屈服强度范围内不可能确定EC的增加,这是由于反转(inverting)的二次计算的数学结果导致的。下表4得到支持图7和8的数据。
表4
由于本发明导致导电率的预计增加
TYS(ksi) | 二次模型 | |
(%IACS数值) | (百分数的增加) | |
85 | 0.595 | 1.55 |
85.5 | 0.642 | 1.68 |
86 | 0.703 | 1.85 |
86.5 | 0.787 | 2.09 |
87 | 0.913 | 2.45 |
87.5 | 1.152 | 3.13 |
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在宇航、航海或其它结构应用中,结构和材料工程师通常基于“最弱关联(weakest link)”故障模型选择用于特定部件的材料。例如,大型飞机的上部机翼合金主要接受压缩应力。则然后,抗应力腐蚀裂开(或“SCC”)不是大的一个设计问题。正因为如此,通常由具有相对较低的抗SCC水平的较高强度Al合金制造上部机翼的表皮合金。在该相同的机翼外壳组件内,翼梁构件接受比压缩应力更大的拉伸应力。常规地由更耐腐蚀但强度较低的回火材料如通过已知的T74-型操作老化的那些材料制造这种翼梁构件。
与由厚的板材产品制造的机翼翼梁相比,典型地由较薄的样板制造机翼表皮。较薄的样板产品拥有因较大的轧制压缩而引起的薄且窄宽度的粒料(grain),这种粒料倾向于被高度层压。不幸的是,在使用过程中,腐蚀引起沿着这些粒料边界发生脱层。因此,抗剥离腐蚀性是对当今大型飞机的上部机翼表皮的重要要求。至于SCC,抗剥落性随着渐进的过老化而得到改进。本发明试图维持抗剥离腐蚀性,同时仍然设法改进强度值,特别是各种TYS值。或者,本发明将在处于或基本上处于相同强度值水平的情况下,赋予改进的抗剥离腐蚀性。
尽管在7055铝(铝业协会的命名)上,特别地在根据已知的“T79”操作人工老化的7055铝上,完成了此处的多数数据,但本发明的方法也适于在其它7xxx或7000系列铝制宇航合金(它包括,但不限于7050、7150,甚至7075铝)上操作。换而言之,最佳地在含约5-10wt%Zn、约1-3wt%Mg和约1-3wt%Cu作为它的主要合金成分,同时具有支持元素如Zr,Cr和/或Sc以及向其中加入晶粒细化添加剂如Ti,B和/或C的铝合金上操作本发明。
应当进一步注意当本发明的方法包括向已知的两步老化操作如“T79”回火操作中添加第三步老化步骤,但并不总是需要在独立、不同的阶段中操作本发明。换句话说,可在缓慢地跳升的老化操作中以可控的方式,通过一步或多步,其中第一阶段的温度在没有任何真正的中止或保持点(holding point)的情况下,一样容易地操作本发明的方法。通过逐渐经过第一“价段”,人们仍可在实际上没有在其上使用独立不同的加热炉操作情况下实现第一步热处理温度的效果。
相反,在其后没有有目的的冷却时间段或骤冷(空气、冷水或其它)情况下,从两步热处理步骤/阶段中的第一步或三步热处理步骤/阶段中的第二步开始缓慢然而可控地跳降,也可实现本发明的相同效果。从较高的在前的热处理(两步中的第一步或三步中的第二步)阶段开始可控地跳降,并通过本发明优选添加的热处理时间和温度,经约3-24小时,最终达到约225-275°F的7000系列铝合金产品暴露的总计累积结果,可观察到相同的相对性能改进。
尽管已描述了目前的优选实施方案,但应理解本发明可另外概括在所附的权利要求内。
Claims (39)
1.一种在大约相同的耐腐蚀性性能水平下赋予7000系列铝制宇航合金产品改进的强度的方法,该合金产品已在约290-330°F的一个或多个温度下人工老化约2-30小时,所述方法包括:
(a)在在前的较高温度的人工老化之后,在约225-275°F进行约3-24小时的额外老化步骤。
2.权利要求1的方法,其中所述在前的人工老化包括在约295-310°F加热合金产品约4-18小时。
3.权利要求1的方法,其中所述在前的人工老化包括典型的“T79”回火操作。
4.权利要求1的方法,其中在所述在前的人工老化本身之前,在约225-275°F进行约3-28小时的第一步热处理。
5.权利要求4的方法,其中在所述第一步热处理之后,紧跟着用空气或冷水骤冷。
6.权利要求4的方法,其中所述第一步热处理在上述步骤(a)之前的人工老化中可控地跳升。
7.权利要求1的方法,其中步骤(a)包括在约250°F加热合金产品至少约6小时。
8.权利要求1的方法,其中在步骤(a)之前,用空气或冷水骤冷。
9.权利要求1的方法,其中所述在前的人工老化在额外的老化步骤(a)中可控地跳降。
10.权利要求1的方法,其中所述合金产品是片材或板材。
11.权利要求1的方法,其中所述合金产品是宇航挤出制品。
12.权利要求1的方法,其中所述7000系列合金是7055铝(铝业协会的命名)。
13.权利要求1的方法,其中在成型模具内对合金产品进行步骤(a)。
14.一种在大约相同的强度水平下赋予7000系列铝制宇航合金产品改进的耐腐蚀性的方法,该合金产品已在约290-330°F的一个或多个温度下人工老化,所述方法包括:
(a)在在前的较高温度的人工老化之后,在约225-275°F进行约3-24小时的额外老化步骤。
15.权利要求14的方法,其中在前的人工老化包括在约295-310°F加热合金产品约4-18小时。
16.权利要求14的方法,其中在在前的人工老化本身之前,在约225-275°F进行约4-28小时的第一步热处理。
17.权利要求16的方法,其中所述第一步热处理在紧跟其后的较高温度的人工老化中可控地跳升。
18.权利要求14的方法,其中步骤(a)包括在约250°F加热合金产品至少约6小时。
19.权利要求14的方法,其中所述较高温度的人工老化步骤在所述额外的老化步骤(a)中逐渐地跳降。
20.权利要求14的方法,其中在前的高温人工老化在步骤(a)中可控地跳降。
21.权利要求14的方法,其中所述7000系列合金含有约5-10wt%的Zn、约1-3wt%的Mg和约1-3wt%的Cu。
22.权利要求21的方法,其中所述7000系列合金是7055铝(铝业协会的命名)。
23.权利要求14的方法,其中在成型模具内进行步骤(a)。
24.在对“T79”型回火的7000系列铝制宇航合金产品人工老化的方法中,增加所述合金的屈服强度和/或耐腐蚀性能的改进,包括:
(a)在最后的T79型回火步骤之后,在约225-275°F进行约3-24小时的额外老化步骤。
25.权利要求24的改进,其中步骤(a)包括在约250°F加热合金产品至少约6小时。
26.权利要求24的改进,其中从最后的T79型回火步骤开始通过可控地跳降进行步骤(a)。
27.权利要求24的改进,其中所述合金产品是片材或板材。
28.权利要求24的改进,其中所述合金产品是飞机机翼组件。
29.权利要求24的改进,其中由7055铝(铝业协会的命名)制造所述合金产品。
30.一种改进7000系列铝合金板材产品的强度和/或耐腐蚀性能的方法,其中所述铝合金板材产品含有约5-10wt%的Zn、约1-3wt%的Mg和约1-3wt%的Cu,所述方法包括:
(a)在介于约290-330°F的一个或多个温度下人工老化所述板材产品约2-30小时,和
(b)在约225-275°F,在所述板材产品上进行约3-24小时的额外老化。
31.权利要求30的方法,其中所述7000系列合金是7055铝(铝业协会的命名)。
32.权利要求30的方法,其中在成型模具内进行步骤(b)。
33.权利要求30的方法,其中步骤(b)包括在约250°F加热板材产品至少约6小时。
34.权利要求30的方法,其中步骤(a)包括在约295-310°F加热板材产品至少约4-18小时。
35.一种改进7000系列铝合金板材产品的强度和/或耐腐蚀性能的方法,其中所述铝合金板材产品含有约5-10wt%的Zn、约1-3wt%的Mg和约1-3wt%的Cu,所述方法包括:
(a)在约225-275°F人工老化所述板材产品至少约6小时,
(b)在介于约290-330°F的一个或多个温度下人工老化所述板材产品约2-30小时,和
(c)在约225-275°F,在所述的板材产品上进行约3-24小时的进一步的人工老化。
36.权利要求35的方法,其中所述7000系列合金是7055铝(铝业协会的命名)。
37.权利要求35的方法,其中步骤(b)包括在介于约295-310°F加热板材产品至少约4-18小时。
38.权利要求35的方法,其中在成型模具内进行步骤(c)。
39.权利要求35的方法,其中步骤(c)包括在约250°F加热板材产品至少约6小时。
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