CN1780925B - 高强度Al-Zn合金和这种合金产品的生产方法 - Google Patents

高强度Al-Zn合金和这种合金产品的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金产品，所述的合金主要包括(以重量％计)：Zn 6.0-9.5、Cu 1.3-2.4、Mg 1.5-2.6、Mn和Zr＜0.25，但对于较高Zn含量优选0.05-0.15，其它各元素都低于0.05且总量低于0.25，余量的铝，其中(以重量百分数计)0.1[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.2[Cu]+2.15，优选0.2[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.1[Cu]+2.15。本发明还涉及这些合金产品的生产方法，以及它们的一些优选应用，例如在航空航天中上机翼的应用。

Description

高强度Al-Zn合金和这种合金产品的生产方法
本发明涉及根据权利要求1所述的具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金，根据权利要求9所述的具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金的生产方法，以及可选根据这种方法生产的这种合金的板材产品。更具体地，本发明涉及采用铝协会关于结构航空应用的国际命名法命名的7000-系列可锻高强度Al-Zn合金。甚至更具体地，本发明涉及具有改良强度、韧性和耐蚀性组合的Al-Zn合金的新化学组成范围，它不需要特别的时效或状态处理。
在该技术领域中人们知道在涉及相对高强度、高韧性和耐蚀性的许多应用中，例如在飞机机身、车辆构件和其它应用中使用可热处理的铝合金。铝合金AA7050和AA7150在T6-型状态中表现出高强度，例如参见US-6,315,842。此外，析出-硬化的AA7x75、AA7x55合金产品在T6状态中表现出高强度值。人们知道T6状态可提高合金强度，其中上述含有大量锌、铜和镁的AA7x50、AA7x75和AA7x55合金产品因其高强度-重量比而为人们所知，并因此特别在飞机工业中得到应用。然而，这些应用导致与各种各样的气候条件接触，因此需要严格控制加工和时效条件以提供适当强度和耐蚀性，包括对应力腐蚀和剥蚀两者的耐蚀性。
为了提高抗应力腐蚀和抗剥蚀性以及断裂韧性，人们知道对这些AA7000-系列合金人工进行过时效处理。人工时效处理到T79、T76、T74或T73-型状态时，它们的抗应力腐蚀、抗剥蚀腐蚀性和断裂韧性按照所述顺序提高(T73最好，而T79接近于T6)，但与T6状态条件相比牺牲了强度。一种可接受的状态条件是T73与T76之间的受限过时效条件的T74-型状态，以便达到拉伸强度、耐应力腐蚀、耐剥蚀腐蚀性和断裂韧性的可接受水平。通过对铝合金产品在温度121℃下过时效处理6-24小时和在171℃下约14小时进行这样的T74状态处理。
根据特定飞机零件的设计标准，强度、韧性或耐蚀性上即使小的改进也可导致重量减轻，这将转化成飞机的使用期限内的燃油节约。为了满足这些要求，开发了几种其它7000-系列类型的合金：
EP-0377779公开了一种在航空航天领域中用于薄板应用(例如具有高韧性和良好腐蚀性能的上机翼构件)的7055合金的改良生产方法，该方法包括下述步骤：对具有下述组成的坯体进行加工，以重量％计：
Zn：7.6-8.4
Cu：2.2-2.6
Mg：1.8-2.1，
选自如下的一种或多种元素：
Zr：0.5-0.2
Mn：0.05-0.4
V：0.03-0.2
Hf：0.03-0.5，
所述元素的总量不超过0.6重量％，余量的铝加附带杂质；对所述产品进行固溶热处理和淬火，以及或者通过连续三次将产品加热到79℃至163℃的一个或多个温度，或者首先将这样的产品加热到79℃至141℃的一个或多个温度两小时或两小时以上，或将产品加热到148℃至174℃的一个或多个温度，对该产品进行人工时效处理。这些产品显示出″EB ″或更好的改良抗剥蚀性，其屈服强度比在T76-状态条件下类似尺寸的AA7x50的相应物件高约15％。它们的强度比它们类似尺寸的7x50-T77的相应物件仍高至少约5％(本文下面将使用AA7150-T77作为参比合金)。
US-5,312,498公开了另一种生产铝-基合金产品的方法，该合金产品具有改进的抗剥蚀性和断裂韧性，具有均衡的锌、铜和镁水平，以致没有过量的铜和镁。该铝-基合金产品的生产方法采用了一步或两步时效处理，并结合铜、镁和锌的化学计量均衡。公开了两步时效工序，其中首先在约121℃时效处理该合金约9小时，接着通过第二个时效步骤在约157℃约10-16小时，随后空气冷却。这样的时效法针对用于下机翼、蒙皮应用或机身蒙皮的薄板产品。
US-4,954,188公开了一种提供高强度铝合金的方法，其特征在于使用由下述合金元素组成的合金的改进抗剥蚀性，以重量％计：
Zn：5.9-8.2
Cu：1.5-3.0
Mg：1.5-4.0
Cr：＜0.04，
总量小于0.5的其它元素例如锆、锰、铁、硅和钛，余量为铝，将该合金加工成预定形状的产品，对再成型产品进行固溶热处理、淬火，以及对该热处理和淬火产品在由132℃到140℃的温度下时效处理6-30小时。通过降低时效温度而不是像以前例如US-3,881,966或US-3,794,531中所教导的升高温度，可以在这种合金中获得需要的高强度、高韧性和高耐蚀性能。
曾报道，在T6状态条件下已知的析出-硬化铝合金AA7075和其它AA7000-系列合金在某些条件下不能提供足够的耐蚀性。然而与T6条件相比，改进这些合金抗应力腐蚀开裂性质的T7-型状态显著降低强度。
因此US-5,221,377公开了基本上由约7.6-8.4重量％Zn、约1.8-2.2重量％Mg和约2.0-2.6重量％Cu组成的合金产品。这样合金产品的屈服强度比具有良好韧性和耐蚀性的7x50-T6相应的制品高约10％。据报道屈服强度超过579MPa，并且具有″EC″或更好耐剥蚀性(EXCO)水平。
US-5,496,426公开了如US-5,221,377中公开的合金，和一种方法，该方法包括热扎、退火和冷轧，优选冷缩减范围为20％至70％，优选地，相应地进行受控退火，从而显示出优于AA7075-T6性能的性能。虽然AA7075-T6在138MPa下没有通过抗应力腐蚀性试验(在35％NaCl交替浸渍试验中40天的SCC抗性)，公开的加工合金具有241MPa SCC抗力。
US-5,108,520和US-4,477,292公开了一种对固溶-热-处理的析出硬化金属合金进行时效的工艺，该工艺包括三步时效，包括(1)在显著高于室温但低于163℃的一个或多个温度下，将该合金时效处理到显著低于峰值屈服强度，(2)接着在约190℃的一个或多个温度下对该合金进行时效处理，以便提高该合金的耐蚀性，此后(3)在显著高于室温但低于163℃的一个或多个温度下，对该合金进行时效处理，提高屈服强度。得到的产品显示出良好的强度特性和良好的腐蚀特性。但是，该三步时效法麻烦同时难以实施，因此生产这种合金的成本增加。
因此，本发明的目的是提供一种优选用于板材产品的改良Al-Zn合金，该合金具有高强度和改良的韧性和腐蚀特性平衡。更具体地，本发明的目的是提供一种合金，它可以在航空航天中用于具有改良压缩屈服强度的上机翼应用，该合金性能优于T77状态下的常规AA7055-合金的性能。
本发明的另一个目的是提供AA7000-系列铝合金，该合金表现出T6-型状态范围内的强度和T73-型状态范围内的韧性和耐蚀性能。
此外，本发明的一个目的是提供一种合金，该合金可以用于时效-蠕变成形工艺，它是一种不需要复杂或麻烦时效工艺的合金。
本发明具有许多优选的目的。
利用权利要求1所述的特征可以达到本发明的上述目的。在从属权利要求中描述和详细说明了其它的优选实施方式。在权利要求9中限定了生产这种合金的优选方法，而在权利要求14和相应的从属-权利要求中要求和描述了各种的板材产品。
在下文中应当清楚，除非另外指出，合金名称和时效名称系指在美国铝协会所有发表的Aluminum Standards and Data and the Registration Records中的铝业协会名称。除非另外指出，所有百分数都是重量百分数。
使用具有改良耐蚀性和韧性组合的高强度Al-Zn合金产品可以实现本发明的上述目的，该合金主要包含(以重量％计)：
Zn约6.0-9.5
Cu约1.3-2.4
Mg约1.5-2.6
Mn＜0.12
Zr＜0.20，且优选0.05-0.15
Cr＜0.10
Fe＜0.25，且优选＜0.12
Si＜0.25，且优选＜0.12
Ti＜0.10
Hf和/或V＜0.25，和
可选地Ce和/或Sc＜0.20，特别地在0.05-0.15范围内，其它的各元素都低于0.05，而总量低于0.25，余量为铝，其中(以重量百分数计)：
0.1[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.2[Cu]+2.15，
且优选0.2[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.1[Cu]+2.15。
当加工成优选可用于航空航天上机翼应用的薄板制品时，AA7000-系列合金的这样化学组成范围表现出极好的性能。
不使用上述麻烦和复杂的T77时效循环时，上述化学组成具有与T77-状态下的现有AA7x50或AA7x55系列合金相当或更好的性质。该化学组成得到的铝产品不仅具有优良的成本，而且生产也更加简单，因为需要更少的加工步骤。另外，这种化学组成允许使用新的生产技术，像使用T77-状态合金时不能实行时效蠕变成形。甚至更好地，可以将前面定义的化学组成时效成T77-状态，其中与本文下面描述的两步时效工序相比，耐蚀性也得到改进，其中尤其提高了剥落腐蚀特性。
通过本发明，已发现使用较大量的Zn以及特定范围的Mg和Cu的特定组合时，选定范围的元素表现出显著更好的强度、韧性和腐蚀特性组合，例如抗剥蚀性和抗应力腐蚀开裂性。
已报道为了改进剥蚀和应力腐蚀开裂性能，铜含量应该保持得较高，优选高于约2.2重量％，据报道使用相对低的锌含量可达到更好的强度和密度组合。
但是，在本发明中，已发现提高锌量并且优化镁与铜的关系可得到更好的强度，同时保持良好的腐蚀特性和优于常规T77-状态合金的韧性。因此，有利的是不含任何锰时，锌、镁和铜的总含量范围为约11.50-12.50(以重量％计)，有锰时低于11.00，此时锰优选为0.06-0.12(以重量％计)。
镁的优选量是0.2[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.1[Cu]+2.15，更优选0.2[Cu]+1.4＜[Mg]＜0.1[Cu]+1.9。铜的范围是约1.5-2.1，更优选1.5到低于2.0。镁和铜的平衡对于本发明的化学是重要的。
铜和镁是提高合金强度的重要元素。镁和铜的量太低会造成强度降低，然而镁和铜的量太高会使合金产品的腐蚀特性较低，还会造成合金产品的可焊性问题。现有技术采用特定的时效工序改进强度并使用少量的镁和铜以便获得良好的腐蚀特性。为了达到强度、韧性和腐蚀特性的拆衷，已发现铜和镁的量(以重量％计)约1.5-2.3能为厚合金产品提供良好的平衡。但是，这种腐蚀特性对于薄合金产品是至关重要的参数，因此必须使用较少量的铜和镁，从而产生较低的强度。本发明所要求保护的全部化学组成中，现在有可能达到在T6-状态合金范围内的强度水平，同时保持与T74-状态合金类似的腐蚀性能特性。
除了镁和铜的量之外，本发明公开了镁和铜的量与锌的平衡，特别是使该合金具有这些性能特征的镁与锌的平衡。本发明合金的改进耐蚀性具有EB或更好，优选EA或更好的耐剥蚀性能(″EXCO″)。
这些剥蚀性能是根据抗应力腐蚀开裂(″SCC″)和耐剥蚀性(″EXCO″)标准测定的，目前对于时效处理成T73、T74和T76状态的AA7075、AA7050和AA7150-产品，以及典型的T6状态性能是需要的。为了确定市售合金是否满足SCC标准，使指定的试验试样经受预定试验条件的作用。让棒状试样经受这样的循环：在3.5％NaCl水溶液中进行浸渍10分钟，接着空气干燥50分钟，同时以恒定的应变(应力水平)从两端拉伸。通常进行这样的试验最少20天(如果20天结束之前试样失效或开裂则为更少时间)。这个试验是ASTM标准G47(G47-98)试验。
对于包括薄板产品的挤压合金产品，采用根据ASTM标准G47(G38-73)进行的另一个优选SCC-试验。这个试验包括采用恒定的应变水平和基本与上述类似的交替浸渍条件压缩C-形环的相对端。虽然AA7075、AA7050或AA7150-T6状态合金在不到20天的时间内SCC试验失效，并且剥蚀性能是EC或ED，但是耐蚀性特性随状态T76-、T74-、T73而增加。T73的剥蚀特性是EA或更好。本文下面描述具体的实施例。
锌的量(以重量％计)是约8.1时，本发明合金的化学组成具有约1.93的镁和铜的优选量。但是，如果锰低于0.05，且优选低于0.02，则锌的量(以重量％计)是6.1-8.3，更优选6.1-7.0。在本文下面的实施例中描述了本发明的一些优选实施方式。
锌的量高于7.6时，锰的量(以重量％计)优选为约0.06-0.12。在可能引起合金微结构再结晶的操作期间，锰有助于或帮助控制晶粒尺寸。这种优选的锰水平低于常规的AA7000-系列合金，但锌水平升高时，锰水平可以升高。
其它合金元素Ce和/或Sc的量低于0.20，优选0.05-0.15，优选约0.10。
具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金产品的优选生产方法，该方法包括下述步骤：
a)铸造具有下列组成(以重量百分数计)的铸锭：
Zn约6.0-9.5
Cu约1.3-2.4
Mg约1.5-2.6
Mn＜0.12
Zr＜0.20，优选0.05-0.15
Cr＜0.10
Fe＜0.25
Si＜0.25
Ti＜0.10
Hf和/或V＜0.25，可选地Ce和/或Sc＜0.20，
其它各元素都低于0.05，且总量低于0.25，余量为铝，并且其中(以重量百分数计)：
0.1[Cu]+1.3＜[Mg]＜0.2[Cu]+2.15，
b)铸造后对铸锭均匀化和/或预加热，
c)对铸锭进行热加工并可选地冷加工成加工产品，
d)在足以使该合金的基本上所有可溶性组分进入固溶体中的温度和时间条件下的固溶热处理，和
e)通过喷水淬火或在水或其它淬火介质中的浸没淬火中的一种方法对固溶热处理产品淬火。
通过优选方法也可以进一步实现本发明的特性，优选的方法包括对加工和固溶热处理产品进行人工时效处理，其中时效步骤包括在温度105-135℃，优选约120℃下的第一次热处理2-20小时，优选约8小时，和在高于135℃，但低于210℃，优选155℃的温度下第二次热处理4-12小时，优选约8-10小时。
通过这样两步时效处理，获得与T76-状态合金腐蚀特性类似的腐蚀特性。但是，还可以对加工和热处理产品进行人工时效，其中该时效步骤包括在105-135℃温度下第三次热处理20小时以上，30小时以下。这种T77-状态时效工序是已知的，并且与两-步时效工序相比还能提高其性能特征。但是，两-步时效工序可得到薄的铝合金产品，这些产品部分与T77-状态产品相当并且部分优于T77-状态制品。
此外，还可能采用两-步时效工序将加工和热处理产品人工时效处理成T79-或T76-状态。在铸造后，对铸锭进行均匀化和/或预加热后，优选对铸锭进行热加工，并可选将这种热加工产品冷加工成15-45mm加工产品，从而得到薄板。
采用具有上述组成的合金或按照上述方法生产的合金都可以得到这种高强度Al-Zn合金板材产品。这样的板材产品优选可用作薄的飞机构件，更优选用作伸长的结构形状构件。甚至更优选的是用作上机翼构件，优选用作飞机上机翼或桁条的薄蒙皮构件的板材产品。
通过下面优选具体实施方式的详细描述，依照本发明的合金的前述和其它特征与优点将变得显而易见。
实施例1
为了对本发明的合金与AA7150-T77合金的性能进行比较进行了试验。已发现，本发明合金的实施例显示出相对于常规AA7150-T77-状态合金的改进。
按照工业规模将四种不同的铝合金铸造成锭，均匀化、在410℃预热6小时以上并热轧成30毫米的板材。此后，对这些板材在475℃进行固溶热处理然后进行水淬。此后，再采用两-步T79-T76时效工序对已淬火产品进行时效处理。化学组成如表1所示。
表1
薄板合金的化学组成(以重量％计)、余量为铝和不可避免的杂质，合金1-4的Mn≤0.02：
  Si   Fe   Cu   Mn   Mg   Cr   Zn   Ti   Zr
  合金1(7050)   0.03   0.06   2.23   0.00   2.08   0.00   6.24   0.03   0.10
  合金2   0.05   0.08   2.05   0.01   2.04   0.01   6.18   0.04   0.11
  合金3   0.05   0.09   2.20   0.01   2.30   0.01   7.03   0.04   0.10
  合金4   0.04   0.07   1.91   0.02   2.13   0.00   6.94   0.03   0.11
此后按照下述试验条件对该时效合金进行试验：
根据EN 10.002测量拉伸屈服强度，根据ASTM G-34-97测量耐剥蚀特性(″EXCO″)，根据ASTM G-47-98测量应力腐蚀开裂(″SCC″)，所有都沿ST-方向，根据ASTM E-399测量Kahn-Tear(韧性)并根据ASTM E-9测量压缩屈服强度(″CYS″)。
列出了如表1所示的四种合金的T79-T76时效板材产品的结果，其中与常规的AA7150-T77状态合金比较时在表2a中，并且与常规的AA7150-T76/T74/T6状态合金比较时在表2b中：
表2a
表1合金(30毫米板材)的强度和韧性与三种参比合金(AA7150-T77)的比较总览，将合金1-4时效至T79-T76：
  Rp-L(MPa)   CYS-LT(MPa)   EXCO   K1c-LT(MPa√m)
  合金1   555   565   EC   35.1
  合金2   561   604   EA/B   34.5
  合金3   565   590   EB   29.1
  合金4   591   632   EB   28.9
  AA7150-T77   586   -   EB   28.6
  AA7150-T77   579   -   EB   29.2
  AA7150-T77   537   -   EA   33.2
NF＝40天后未失效。
表2b
表1合金(30毫米板材)的腐蚀特性与三种参比合金(AA7150-T76、AA7150-T74、AA7150-T6)的比较总览；将合金1-4时效至T79-T76：
  SCC阈值
  合金1   在172MPa时NF
  合金2   在240MPa时NF
  合金3   在240MPa时NF
  合金4   在240MPa时NF
  AA7150-T76   117-172MPa
  AA7150-T74   240MPa
  AA7150-T6   ＜48MPa
NF＝40天后未失效。
由表2a、b可以看出，合金1、2和4显示出更好的强度/韧性组合。合金2、3和4都具有可接受的EXCO性能，其中合金2、3和4具有比合金1(AA7050-合金)高得多的压缩屈服强度。合金2和4具有使它们非常适合于航空航天中的上机翼应用的性能均衡，从而表明优于常规7150T77合金的性能均衡。但是，还可以对本发明的合金使用T77状态，如表3所示。
表3
依照T77状态条件进行状态处理的合金2和4，强度、韧性和腐蚀特性总览。
  Rp-L(MPa)   CYS-LT(MPa)   EXCO   K1C-LT(MPa√m)   SCC阈值
 合金2   585   613   EA   32.2 在240MPa时NF
 合金4   607   641   EA   26.4 在240MPa时NF
对有希望的合金4进行了另外的SCC试验，其中按照ASTM G-47-98中描述的工序制备合金4-样品(测量 AA7000-系列铝合金产品的应力腐蚀裂开裂敏感度的标准试验方法)，并且按照ASTM G-44-94暴露于腐蚀性气氛(根据通过在3.5％NaCl溶液中交替浸没评价金属和合金抗应力腐蚀开裂的标准实施方法的交替浸没)。
如表4所示，对合金4样品选择四个不同的应力水平。对每个应力水平，使三个样品暴露于试验环境(ASTM G-44)。1星期后取出一个样品，而使另外两个样品暴露40天。接触期间没有出现开裂时，测量其拉伸性能，如表4所示。
表4
合金4暴露于四个不同的应力水平后的拉伸强度性能总览，沿着LT方向施加预应力。
由表4可以看出，随着载荷的增加没有测量到残余强度的降低，对于所关注的拉伸强度性能，这意味着在40天后没有出现可测量的应力腐蚀。
实施例2
当需要更高的强度水平且韧性性能不太重要时，优选常规AA7055-T77合金作为上机翼应用的合金，而不是AA715o-T77合金。因此，本发明公开了优化的铜和镁组成范围，它显示出与常规AA7055-T77合金相当或更好的性能。
将11种不同的铝合金铸造成锭，它们具有表5所列出的下述化学组成。
表5
11种合金的化学组成(以重量％计)、余量为铝和不可避免的杂质，Zr＝0.08、Si＝0.05、Fe＝0.08。
  合金   Cu   Mg   Zn   Mn
  1   2.40   2.20   8.2   0.00
  2   1.94   2.33   8.2   0.00
  3   1.26   2.32   8.1   0.00
  4   2.36   1.94   8.1   0.00
  5   1.94   1.92   8.1   0.00
  6   1.30   2.09   8.2   0.00
  7   1.92   1.54   8.1   0.00
  8   1.27   1.57   8.1   0.00
  9   2.34   2.25   8.1   0.07
  10   2.38   2.09   8.1   0.00
  11   2.35   1.53   8.2   0.00
在410℃下预加热该铸造合金6小时，然后将该合金热轧成28毫米尺寸后测量其强度和韧性特性。此后，在475℃进行固溶热处理和水淬。在120℃时效处理8小时并在155℃时效处理8-10小时(T79-T76-状态)。结果如表6所示。
表6
表5的11种合金在所标明的方向上的强度和韧性总览。
Figure G04809567X20071019D000121
合金3-8和11显示出良好的韧性特性的同时，合金1-5和9与10显示出良好的强度特性。因此，合金3、4和5显示出强度和韧性的良好平衡，因此，很清楚的是锌含量(以重量％计)为8.1时，铜含量高于1.3，镁含量高于1.6。这些量是铜和镁范围的下限。由表6可以看出，铜和镁的水平太高时(合金1、2、9和10)，韧性将下降到不可接受的低水平。
实施例3
研究了锰对本发明合金性能的影响。发现具有高锌含量的合金中，最佳锰水平是0.05-0.12。如表7和表8所示。所有未提到的化学性质和加工参数都与实施例2的类似。
表7
三种合金(Mn-0、Mn-1和Mn-2)的化学组成(以重量％计)，余量为铝和不可避免的杂质，Zr＝0.08、Si＝0.05、Fe＝0.08。
  合金   Cu   Mg   Zn   Mn
  Mn-0   1.94   2.33   8.2   0.00
  Mn-1   1.94   2.27   8.1   0.06
  Mn-2   1.96   2.29   8.2   0.12
表8
表7的3种合金在所标明方向的强度和韧性总览。
Figure G04809567X20071019D000131
如表8所示，强度特性增加时韧性特性降低。对于高锌量的合金，优化的锰水平是0.05-0.12。
实施例4
当需要更高的强度水平并且韧性性能不太重要时，优选常规AA7055-T77合金作为上机翼应用的合金，而不是AA7150-T77合金。因此，本发明公开了优化的铜和镁组成范围，它显示出与常规AA7055-T77合金相当或更好的性能。
将两种不同的铝合金铸造成锭，它们具有如表9所列出的下述化学组成。
表9
三种合金的化学组成(以重量％计)，余量为铝和不可避免的杂质，Zr＝0.08、Si＝0.05、Fe＝0.08；(Ref＝AA7055合金)。
  合金   Si   Fe   Cu   Mn   Mg   Cr   Zn   Ti   Zr
  1   0.05   0.09   2.24   0.01   2.37   0.01   7.89   0.04   0.10
  2   0.04   0.07   1.82   0.08   2.18   0.00   8.04   0.03   0.10
  Ref.   2.1-2.6   1.8-2.2   7.6-8.4
试验了合金1和2的强度特性。这些特性如表10所示。合金2已按照两种状态条件进行状态处理(T79-T76和T77)。在T77状态下测量了参比合金AA7055(M-Ref)，同时还给出在T77状态下的AA7055参比合金的技术数据(用Ref示明)。
表10
表9的两种本发明合金、两种状态条件下的合金2、测量的参比合金(AA7055)(M-Ref)和工艺薄板(Ref)的强度总览。
  合金   状态   Rp-L   Rp-LT   Rp-ST   Rm-L   Rm-LT   Rm-ST
  1   T79-T76   604   593   559   634   631   613
  2   T79-T76   612   598   571   645   634   618
  2   T77   619   606   569   640   631   610
  Ref   T77   614   614   -   634   641   -
  M-Ref   T77   621   611   537   638   634   599
沿LT和TL方向的韧性特性以及沿L和LT方向的压缩屈服强度特性和腐蚀特性特征如表11所示。
表11
表9中两种本发明合金在不同状态条件和不同试验方向上的韧性和CYS性能，NF＝在指定的应力水平，在40天后未失效，否则指出试样失效的天数。
  合金   状态   K1C(L-T)   K1C(T-L)   CYS-L   CYS-LT   EXCO   SCC
  1   T79-T76   21.0   -   596   621   EC   2，3，8
  2   T79-T76   28.9   27.1   630   660   EB   在172MPaNF
  2   T77   28.8   26.5   628   656   EA   在210MPaNF
  Ref   T77   28.6   26.4   621   648   EB   在103MPaNF
  M-Ref   T77   -   -   -   -   EB   在103MPaNF
本发明的合金具有与常规AA7055-T77合金类似的拉伸性能。但是，在ST方向的性能优于常规AA7055-T77合金。另外，应力腐蚀特性优于AA055-T77合金。因此，本发明的合金可以用作也可用于时效-蠕变成形的AA7055-T77状态合金的廉价替代品，从而显示优异的压缩屈服强度和耐蚀性。
现在已充分描述了本发明，显然对于本领域的技术人员，可以在不背离本文所述的发明的主旨和范围的情况下作出许多改变和修改。附属的权利要求书以对本发明进行了限定。

Claims (23)

1.具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金产品，所述的合金主要包含，以重量％计：
Hf和/或V＜0.25，和
可选地Ce和/或Sc＜0.20，
其它各元素都低于0.05，且总量低于0.25，余量为铝，并且其中以重量百分数计：
[(0.1×Cu)+1.3]＜[Mg]＜[(0.2×Cu)+2.15]，
其中已采用两步时效工序将该合金人工时效处理成T79或T76状态。
2.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Mg量以重量％计的范围是[(0.2×Cu)+1.3]＜[Mg]＜[(0.1×Cu)+2.15]。
3.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Mg量以重量％计的范围是[(0.2×Cu)+1.4]＜[Mg]＜[(0.1×Cu)+1.9]。
4.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中该合金产品具有EB或更好的抗剥落腐蚀性″EXCO″。
5.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中该合金产品具有EA或更好的抗剥落腐蚀″EXCO″。
6.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Cu量以重量％计的范围是1.93-2.1。
7.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Cu量以重量％计的范围是1.93-2.0。
8.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Zr量以重量％计的范围是0.05-0.15。
9.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Fe的量以重量％计低于0.12。
10.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中Si的量以重量％计低于0.12。
11.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中该两步时效工序由下列步骤组成：在105-135℃的温度下第一次热处理2-20小时，和在高于135℃但低于210℃的温度下第二次热处理4-12小时。
12.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中该产品是板材产品。
13.根据权利要求1所述的Al-Zn合金产品，其中该产品是厚度15-45毫米的板材产品。
14.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是薄的飞机构件。
15.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是飞机的伸长结构形状构件。
16.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是飞机的上机翼构件。
17.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是飞机的上机翼薄蒙皮构件。
18.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是飞机的桁条。
19.根据权利要求13所述的Al-Zn合金产品，其中该板材产品是飞机上机翼的桁条。
20.根据权利要求1所述的具有改良耐蚀性和韧性组合的可锻高强度Al-Zn合金产品的生产方法，该方法包括下述步骤：
a)铸造具有下列组成的铸锭，以重量百分比计：
Figure FSB00000986477700021
Figure FSB00000986477700031
Hf和/或V＜0.25，可选地Ce和/或Sc＜0.20，
其它各元素都低于0.05，且总量低于0.25，余量为铝，其中以重量百分数计：
[(0.1×Cu)+1.3]＜[Mg]＜[(0.2×Cu)+2.15]，
b)铸造后对铸锭进行均匀化和/或预加热，
c)将铸锭热加工和可选地冷加工成加工产品，
d)固溶热处理，和
e)将固溶热处理产品淬火，其中
采用两步时效工序将加工和固溶热处理产品人工时效成T79或T76状态。
21.根据权利要求20所述的方法，其中时效步骤包括在105-135℃的温度下第一次热处理2-20小时，和在高于135℃且低于210℃的温度下第二次热处理4-12小时。
22.根据权利要求20所述的方法，其中在铸造后对铸锭均匀化或预加热后，将铸锭热加工和可选冷加工成厚度15-45毫米的加工产品。
23.根据权利要求20所述的方法，其中在铸造后对铸锭均匀化和预加热后，将铸锭热加工和可选冷加工成厚度15-45毫米的加工产品。
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