專利名稱：具有分層的微結(jié)構(gòu)的損傷容限性鋁材料的制作方法
具有分層的微結(jié)構(gòu)的損傷容限性鋁材料
本發(fā)明涉及具有分層的微結(jié)構(gòu)的損傷容限(damage tolerant)招材料和適合制備該鋁材料的沉淀可硬化型系鋁合金，及制備該鋁材料的方法。
發(fā)明背景
本發(fā)明涉及鋁材料的制備，特別是損傷容限型鍛鋁材料的制備。
從現(xiàn)有技術(shù)中已知，對(duì)于常規(guī)生產(chǎn)的鋁材料，其強(qiáng)度、延展性和損傷容限性通常是反向關(guān)聯(lián)的，即增加拉伸強(qiáng)度通常會(huì)劣化延展性和損傷容限性。
在之前EP1987170披露的方法中使用了合金，該合金包括基于重量％的以下組分 最高 O. 6 的 Mn，最高 O. 3 的 Cr,最高 O. 25 的 Zr, MgO. 25-1. 2，Si O. 3-1. 4，Ti O. 1-0. 4，其中Ti以固溶體存在，并含有附帶雜質(zhì)，包括Fe和Zn，至多為O. 5，余量為鋁。優(yōu)選Si/Mg之比為1.4。合金被燒鑄至還體(billet),然后均質(zhì)化,所述還體被擠壓(extrusion)用于生產(chǎn)耐壓性能提升的材料。
耐應(yīng)力腐蝕裂紋的擠壓或軋制材料公開(kāi)在JP2008076297中。該專利中所用的組合物會(huì)得到合金化元素均勻分布的傳統(tǒng)微結(jié)構(gòu)。該專利同時(shí)還要求澆鑄速度和澆鑄后冷卻速率必須足夠高，以保持鑄體結(jié)構(gòu)的顆粒尺寸微小。因此不能生產(chǎn)高損傷容限性材料。
在EP2103701中，使用了一種鋁合金來(lái)生產(chǎn)汽車工業(yè)產(chǎn)品，其屈服強(qiáng)度高于 280MPa，其中該鋁合金包括Si O. 68-0. 77, Fe O. 16-0. 24，CuO. 24-0. 32，Mn O. 68-0. 77, Mg O. 58-0. 67，Cr<0. 04，Ζη〈0· 1，Ti〈0. 1，V<0. 04，其它元素 <0. 3，以及余量為鋁。
發(fā)明概述
本發(fā)明的目的是提供一種能夠生產(chǎn)具有改進(jìn)的損傷容限性的鍛鋁材料、同時(shí)又保留該材料的聞強(qiáng)度的條件。
該目的通過(guò)根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1中的鑄鋁材料、根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求10中的鋁合金和根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求12中的生 產(chǎn)鑄鋁材料的控制方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求中列出實(shí)施方案。
這樣獲得的鍛鋁材料具有機(jī)械性能顯著不同的交替層的微結(jié)構(gòu)，可提供具有卓越結(jié)合的強(qiáng)度、延展性和損傷容限性的鍛鋁材料。
分層結(jié)構(gòu)由沉淀(precipitation)可硬化招合金變形形成,該招合金包含具有2 個(gè)區(qū)域的晶粒構(gòu)成的鑄體結(jié)構(gòu)；第一中心區(qū)富含能夠與鋁發(fā)生包晶反應(yīng)的元素，而圍繞第一區(qū)的第二區(qū)則富含能夠與鋁發(fā)生共晶反應(yīng)的元素。為了實(shí)現(xiàn)分層結(jié)構(gòu)的效果，鋁合金應(yīng)當(dāng)包含包晶合金元素，其分配系數(shù)大于3，優(yōu)選大于5，最優(yōu)選大于8，比例為大于包晶元素重量％含量的O. 02倍。
本發(fā)明提供一種沉淀可硬化鋁合金的鋁材料，其包含由具有2個(gè)明顯的區(qū)域的晶粒、樹(shù)枝狀晶體或晶胞組成的鑄體結(jié)構(gòu)，并，第一中心區(qū)富含能夠與招發(fā)生包晶反應(yīng)的元素，而圍繞第一區(qū)的第二區(qū)則富含能夠與鋁發(fā)生共晶反應(yīng)的元素，經(jīng)LOM干涉相襯中對(duì)包晶丘在橫截面上測(cè)量，第一區(qū)占坯體總體積的1_85%，優(yōu)選占10-70%，最優(yōu)選占20-50%。
本發(fā)明還提供一種由鑄鋁材料變形生產(chǎn)的具有分層的微結(jié)構(gòu)的鍛鋁材料，以及通過(guò)控制澆鑄速度、從而制備出二區(qū)鑄體結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)所述材料的方法，經(jīng)LOM干涉相襯中對(duì)包晶丘在橫截面上測(cè)量，第一區(qū)占總體積的1_85%，優(yōu)選占10-70%，最優(yōu)選占20-50%。
該鍛鋁材料是一種優(yōu)異的備選材料，特別適用于對(duì)損傷容限性有要求的領(lǐng)域，例如將損傷容限性作為前提條件的汽車部件。
附圖簡(jiǎn)述


圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的已鑄態(tài)材料橫截面示意圖，其中A表示富含包晶元素的中心區(qū)，B表示晶粒中富含共晶元素的周圍區(qū)，以及變形后獲得的分層結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2所示為包含1. 2%(Mg+Si)的凝固AlMgSi合金晶粒的不同區(qū)域中Mg+Si_的再分布，其經(jīng)能量色散X射線光譜揭示，以作為這些區(qū)域中包晶合金元素重量％含量的函數(shù)。
圖3a和3b比較了同等強(qiáng)度水平的2種鋁材料彎曲的損傷容限性，其中材料a)表示傳統(tǒng)鋁材料，和b)表示根據(jù)本發(fā)明的鋁材料，其中附圖標(biāo)記表示1 -垂直裂紋，2-小縱向止裂紋(arrested crack)。
發(fā)明詳述
在本發(fā)明中，損傷容限性鍛鋁材料由具有顯著不同的機(jī)械性能的交替層組成，其在成品結(jié)構(gòu)內(nèi)的顯微水平上保持截然不同，參見(jiàn)圖1。該分層結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高強(qiáng)度下?lián)p傷容限性提升的程度。損傷容限性是與其安全地維持缺陷的能力相關(guān)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。
本發(fā)明一方面提供一種生產(chǎn)損傷容限性鋁材料的工藝，其中澆鑄工藝產(chǎn)生鑄體結(jié)構(gòu)，其由具有2個(gè)區(qū)的晶粒構(gòu)成；其中1-85%的體積由富含包晶元素的區(qū)域組成，以下其簡(jiǎn)稱“包晶區(qū)”；15-99%的體積由富含共晶元素的周圍區(qū)組成，以下其簡(jiǎn)稱“共晶區(qū)”。本發(fā)明的凝固工藝稱為延伸包晶凝固，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在給定所選包晶合金元素與共晶元素的比例下，與傳統(tǒng)均質(zhì)化鑄體結(jié)構(gòu)相反，在每個(gè)晶粒內(nèi)形成了具有不同組成的兩個(gè)明顯區(qū)域的鑄體結(jié)構(gòu)。該延伸包晶凝固可使合金化元素發(fā)生非常強(qiáng)的再分布，產(chǎn)生所需的二區(qū)結(jié)構(gòu)。 該二區(qū)結(jié)構(gòu)的發(fā)展依賴對(duì)澆鑄工藝的控制，例如澆鑄幾何 學(xué)、澆鑄速度、金屬頭和熔融體溫度。
包晶區(qū)定義為一種微結(jié)構(gòu)成分，其具有至少O. 02X [共晶元素％] X [包晶元素的 Σ k]，其中Σ k為共分配系數(shù)。包晶元素能夠降低共晶元素在合金內(nèi)含物分?jǐn)?shù)中的局部含量。這樣才可形成所需的二區(qū)結(jié)構(gòu)。
圖2所示為一個(gè)晶粒內(nèi)共晶元素的再分布作為包晶合金化元素局部含量函數(shù)的示例，經(jīng)具有1. 2%(Mg+Si)的AlMgSi合金的能量色散X射線光譜測(cè)得?？汕宄吹桨Ш辖鸹氐木植亢砍^(guò)O. 2%時(shí)，此時(shí)具有2個(gè)顯著不同區(qū)域的微結(jié)構(gòu)(富Mg+S1-區(qū)和貧Mg+S1-區(qū))形成，其中第二區(qū)和第一區(qū)中的Mg+Si之比為1:2或更低。
包晶合金化元素的強(qiáng)度由其共分配系數(shù)Σ k和含量限定，共分配系數(shù)Σ k必須大于3,優(yōu)選大于5,最優(yōu)選大于8,含量則必須大于O. 02X [共晶合金化兀素％]，這樣可抑制包晶區(qū)中局部合金化元素的含量至〈O. 8X [合金中共晶合金元素含量的均值(%)]。分配系數(shù)低于3時(shí)，不能形成二區(qū)結(jié)構(gòu)。如果分配系數(shù)大于3但小于8時(shí)，可形成所述二區(qū)結(jié)構(gòu)， 但不太好，這樣在某些情況下在鍛鋁產(chǎn)品中不能提供足夠多的分層結(jié)構(gòu)。
共分配系數(shù)計(jì)算為包晶溫度下二相體系單個(gè)系數(shù)的總和(Ti 7. 5，V3. 9，Mo 2. 5， Nb1. 9，Zr 2. 5，Cr 2，Zn1. 1，W 2. 7，Hf 2. 4，Ta 2. 5)。
在澆鑄過(guò)程中加入包晶元素后，沉淀可硬化鋁合金的凝固速率必須足夠慢，從而為上述再分布留出足夠的時(shí)間，以產(chǎn)生具有至少1%的包晶區(qū)的微結(jié)構(gòu)。如上所述，二區(qū)結(jié)構(gòu)的發(fā)展取決于對(duì)澆鑄過(guò)程的控制，即凝固速率。凝固速率應(yīng)優(yōu)選對(duì)應(yīng)于以下示例中條件下最大90mm/min的澆鑄速度，特別參考表2。通常對(duì)于本發(fā)明范圍內(nèi)合金的所有組分，澆鑄過(guò)程的凝固時(shí)間，即完全液態(tài)和完全凝固材料之間的時(shí)間，應(yīng)當(dāng)控制為至少75秒，優(yōu)選至少100秒。
澆鑄材料成形后，例如軋制、擠壓或鍛造，可獲得軟硬層交替的分層結(jié)構(gòu)。基于這一原因，根據(jù)本發(fā)明的自包晶/共晶起始結(jié)構(gòu)獲得的分層材料可得到損傷容限性和拉伸強(qiáng)度的卓越組合性能。
澆鑄后，可進(jìn)行鋁合金均質(zhì)化。均質(zhì)化處理的目的通常是溶解Mg和Si，抵消源自澆鑄工藝中的可能的殘余應(yīng)力，以形成用于控制鍛造晶粒結(jié)構(gòu)的彌散型晶粒，以及使在鋁合金凝固過(guò)程中形成的尖銳或針狀金屬間化合物球體化。根據(jù)本發(fā)明，無(wú)需合金元素的再分布。因此，如果要將材料均質(zhì)化，則優(yōu)選較低的均質(zhì)化溫度而不是較高的均質(zhì)化溫度，主要目的是增加區(qū)域間機(jī)械性能的差異。均質(zhì)化后，冷卻合金，例如通過(guò)空氣冷卻。進(jìn)而可預(yù)熱所述合金，優(yōu)選在低于500° C的溫度范圍內(nèi)，并擠壓、軋制或鍛造。在擠壓、軋制或鍛造后，將本發(fā)明的鋁合金淬火，理想為壓制淬火，例如用水、水噴霧、強(qiáng)制通風(fēng)、其它冷卻液體或通過(guò)氮?dú)鈦?lái)淬火。
在接下來(lái)的步驟中，將材料老化至所需機(jī)械和物理性能。優(yōu)選將本發(fā)明的合金人工老化至所需回火，理想為過(guò)老化回火如T7，特別是需要用于通過(guò)塑性變形來(lái)吸收動(dòng)力能量的高吸收力的應(yīng)用?；蚩蓪X合金老化至T6條件以求更高強(qiáng)度，或在低老化條件下老化，或在50-120° C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定化退火，以提高冷成形性和/或額外的熱處理響應(yīng)。
在完整的加工處理循環(huán)后，可將該材料加工為各類產(chǎn)品。鋁合金特別適合于需要高損傷容限性的情 況，例如用于汽車和鐵路車輛的碰撞組件。雖然根據(jù)本發(fā)明的鋁合金優(yōu)選通過(guò)擠壓加工，其也同樣適合于軋制和鍛造加工，例如汽車懸掛部件，損傷容限性材料對(duì)組件的疲勞性能有副作用。
延展性和損傷容限性增加是由于分層結(jié)構(gòu)，其可增加頸縮開(kāi)始的應(yīng)變，并阻止頸縮過(guò)程中應(yīng)變的局部化，以及增加的抗斷裂性能，這反映為增加的真實(shí)的斷裂應(yīng)變。
合金化元素的選擇
只要所需的微結(jié)構(gòu)能夠形成，性能的改善不決定性地依賴于鋁的組成。因此，所有沉淀可硬化鋁合金，例如2XXX、6XXX、7XXX和8XXX合金都可用于生產(chǎn)本發(fā)明的材料。
已發(fā)現(xiàn)為了獲得足夠的強(qiáng)度水平，含有O. 3-1. 5%Mg和O. 3-1. 5%Si的AlMgSi合金應(yīng)當(dāng)在包晶合金中加入至少O. 02X [共晶合金元素重量％]，從而獲得在鑄體材料和均質(zhì)化材料中足夠量的二組分結(jié)構(gòu)，并在熱加工后獲得分層結(jié)構(gòu)。能夠與鋁進(jìn)行包晶反應(yīng)的元素為 Nb、T1、V、Mo、Cr、Zn、Zr、Hf、Ta 和 W。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選組合物為含有以重量％計(jì)的以下合金化元素的鋁合金
Si O. 3-1. 5，優(yōu)選為 O. 5-1. 1，
Mg O. 3-1. 5，優(yōu)選為 O. 5-1. 5，更優(yōu)選為 O. 65-1. 2，
Cu<0. 5，優(yōu)選為〈O. 4，最優(yōu)選〈O. 25，
Μη〈0· 6，優(yōu)選為 O. 05-0. 3，更優(yōu)選為 O. 08-0. 15，
Nb〈0. 3，優(yōu)選為 O. 02-0. 15，
V<0. 3，
Ti〈0. 2，
Μο〈0· 2
Cr<0. 3
Zr<0. 2
Zn〈0. 2·
Fe〈0. 5，優(yōu)選為〈0. 3
以及不可避免的雜質(zhì)，其每種〈0.05，總量〈0. 15，余量為鋁。
為了優(yōu)化Al-Mg-Si合金強(qiáng)度，應(yīng)選擇Mg和Si的含量，以確保盡可能多的Mg 和Si用于制造可硬化沉淀物。通常已知硬化顆粒的Si/Mg摩爾比約為I。Si含量范圍為O. 3%-1. 5%，優(yōu)選O. 5-1. 1%。在此含量范圍內(nèi)，當(dāng)組合使用含量為O. 3%-1. 5%、優(yōu)選 O. 5%-1. 5%、更優(yōu)選O. 65%-1. 2%的Mg時(shí)，強(qiáng)度可得到優(yōu)化。Mg/Si比的范圍應(yīng)優(yōu)選>1，這樣可形成Mg剩余。Mg或Si剩余應(yīng)理解為Mg或Si不會(huì)形成沉淀物。Mg剩余對(duì)材料的總體強(qiáng)度影響不大，但對(duì)晶粒邊界強(qiáng)度有積極的影響。Mg剩余可限制Si向晶粒邊界的擴(kuò)散，這對(duì)于與分層結(jié)構(gòu)組合時(shí)提高損傷容限性較為重要。
Mn含量為〈O. 6%，優(yōu)選為O. 05%_0. 3%，更優(yōu)選為O. 08%_0. 15%，本發(fā)明的鋁合金在擠壓和熱處理期間和之后對(duì)熱破裂較不敏感，并可獲得細(xì)晶粒的再結(jié)晶微結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)Mn 含量在上述范圍內(nèi)時(shí)，通過(guò)Mn對(duì)熱延展性和α型含鐵金屬間化合物的形成的益處，可獲得最佳的機(jī)械性能和擠壓性。
為獲得共分配系數(shù)Σ k大于3，優(yōu)選大于5，最優(yōu)選大于8，包晶反應(yīng)強(qiáng)度大于O.02X [共晶元素重量％] X [ Σ k],包晶合金元素應(yīng)按這種方式選擇。經(jīng)驗(yàn)結(jié)果指出，選自以下的包晶合金元素間存在額外的協(xié)同作用T1、Zr、V、Mo、Cr、Zn、Hf、Ta和W，優(yōu)選T1、Zr、 V、Cr、Mo和Nb，最優(yōu)選T1、V、Mo和Nb，以增加包晶反應(yīng)效力高于包晶溫度下雙相體系單個(gè)系數(shù)的總和X Σ k(〈8)。
本發(fā)明中招合金中Cu含量可以至多為O. 5%。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，Cu最多為O. 4%，更優(yōu)選最多為O. 25%。
任選可添加Cr和/或Zr，這不僅可增強(qiáng)包晶組分，同時(shí)可控制晶粒結(jié)構(gòu)。因此，可添加Cr和Zr的一種或兩種的范圍為〈O. 3%Cr和/或〈O. 2%Zr。添加時(shí)，可獲得非再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)。
Zn 一般認(rèn)為是雜質(zhì)元素,可容忍極限為至多O. 2%,但是優(yōu)選為低于O. 1%。
雖然Fe可略微增加強(qiáng)度,其含量應(yīng)不超過(guò)O. 5%,優(yōu)選低于O. 3%,以降低形成金屬間化合物顆粒的不良形成的風(fēng)險(xiǎn)，這可在使用最終組件期間引發(fā)斷裂。
余量為鋁與不可避免的雜質(zhì)，例如源自所用原材料或制造工藝中的雜質(zhì)。典型地， 每種雜質(zhì)元素最多為O. 05重量％，總雜質(zhì)最多為O. 15重量％。
現(xiàn)在本發(fā)明通過(guò)一些實(shí)施例進(jìn)行闡釋，但這并不限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例
表I列出了一些對(duì)比材料(合金C、E、F、G)和本發(fā)明范圍內(nèi)的合金(合金A、B、D) 的重量％的化學(xué)組成。所有這些鋁合金為DC鑄體，以評(píng)估組成和澆鑄速度對(duì)包晶組分發(fā)展的影響。
表2列出了一些對(duì)比變例和產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的包晶組分大于20%的鑄體結(jié)構(gòu)的變例的合金和澆鑄速度(變例A2、A3和B2、B3)。
通過(guò)以下步驟，加工直徑為254mm、包晶組分大于20%(變例A2、B2和D)的澆鑄坯體以及對(duì)比材料(合金C、E-G)
在545° C下均質(zhì)化；
空氣冷卻；
預(yù)熱至約460° C ；
用2孔模頭擠壓成盒輪廓(box profile)；
用水壓制淬火；
與不同顆粒老化。
比較具有相似包晶/共晶元素比的合金B(yǎng)和D，顯示在合金中添加Nb可獲得二區(qū)結(jié)構(gòu)，而添加Cr不會(huì)產(chǎn)生這一效果。因此Nb似乎會(huì)與其它合金化元素產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，除了預(yù)期其會(huì)對(duì)增加總包晶反應(yīng)有益以外。
表3所示為合金A2、B2、C和D在T6(195° C下4. 5小時(shí))下的機(jī)械性能?！≧m〃 為最終拉伸強(qiáng)度，"RpO. 2"為O. 2%下的屈服強(qiáng)度，和A5 (斷裂伸長(zhǎng)率)。損傷容限性定義為對(duì)垂直裂紋發(fā)展的量度。當(dāng)形成如圖3所示的裂紋時(shí)，認(rèn)為材料不具有損傷容限性。比較單組分材料與根據(jù)本發(fā)明的二組分材料的彎曲行為，結(jié)果如圖3所示。圖3b中所示為本發(fā)明材料，僅可見(jiàn)少量分層的止裂紋。與對(duì)比材料的大量的長(zhǎng)垂直裂紋相比(圖3a)，本發(fā)明的分層材料可以阻斷層間的短小分層裂紋。
表I合金A-G的化學(xué)組成(重量％)，余量鋁和不可避免的雜質(zhì)
權(quán)利要求
1.一種沉淀可硬化鋁合金的鑄鋁材料，其包含具有兩個(gè)明顯區(qū)域的晶粒、樹(shù)枝狀晶體或晶胞，其中第一中心區(qū)富含能夠與鋁進(jìn)行包晶反應(yīng)的元素，圍繞第一區(qū)的第二區(qū)富含能夠與鋁進(jìn)行共晶反應(yīng)的元素，經(jīng)LOM干涉相襯中對(duì)包晶丘在橫截面上測(cè)量，第一區(qū)占總體積的1_85%，優(yōu)選10-70%，最優(yōu)選20-50%。
2.權(quán)利要求1的鑄鋁材料，其中沉淀可硬化鋁合金包含包晶合金元素，其共分配系數(shù) Σ k大于3，優(yōu)選大于5，最優(yōu)選大于8，且包晶元素的比例為大于O. 02X [共晶合金元素的重量％]，以便抑制包晶區(qū)中局部共晶元素的含量至〈O. 8X [合金中共晶合金元素的平均重量%含量]。
3.權(quán)利要求1-2之一的鑄鋁材料，其中鋁合金包含以重量％計(jì)的以下成分O.3-1. 5%Si,優(yōu)選 O. 5-1.1Si ；0. 3-1. 5Mg,優(yōu)選 O. 5-1. 5Mg,最優(yōu)選 O. 65-1. 2Mg ；<0. 6Mn, 優(yōu)選 O. 05-0. 30Mn,最優(yōu)選 O. 08-0. 15Mn ；<0. 5Cu,優(yōu)選 <0. 4、最優(yōu)選 0. 05-0. 2Cu ；<0. 5Fe, 優(yōu)選 <0. 3Fe ；<0. 3Nb, <0. 3V，優(yōu)選 0. 01-0.1V ；<0. 3Cr ；<0. 2Zn，優(yōu)選 <0.1Zn ；<0. 2Ti，優(yōu)選0.01-0.1Ti ；<0. 2Mo ；<0. 2Zr ；以及不可避免的雜質(zhì)，每種雜質(zhì)最多為O. 05重量％，全部雜質(zhì)最多為O. 15重量％，余量為鋁。
4.權(quán)利要求1-3之一的鑄鋁材料，其中鋁合金包含以重量％計(jì)的以下成分O.3-1. 5%Si ；0. 3-1. 5Mg,優(yōu)選 O. 5-1. 5Mg ;Μη〈0· 6，優(yōu)選 O. 05-0. 30，最優(yōu)選 O. 08-0. 15Μη ； 〈O. 5、優(yōu)選〈O. 4、最優(yōu)選 O. 05-0. 2Cu ；<0. 5、優(yōu)選〈O. 3Fe ；0. 02-0. 15Nb ；<0. 3、優(yōu)選O.01-0.1V ；<0. 3Cr ；<0. 2、優(yōu)選 <0.1Zn ；<0. 2、優(yōu)選 0. 01-0.1Ti ；<0. 2Mo ；<0. 2Zr ；以及不可避免的雜質(zhì)，每種雜質(zhì)最多為O. 05重量％，全部雜質(zhì)最多為O. 15重量％，余量為鋁。
5.權(quán)利要求1-4之一的鑄鋁材料，其中鋁合金的Mg/Si比>1。
6.權(quán)利要求1-5之一的鑄鋁材料經(jīng)變形制得的鍛鋁材料，其中產(chǎn)生了具有分層的微結(jié)構(gòu)的材料。
7.權(quán)利要求6的鍛鋁材料，其中所述材料通過(guò)擠壓來(lái)變形。
8.權(quán)利要求6的鍛鋁材料，其中所述材料通過(guò)鍛造來(lái)變形。
9.權(quán)利要求6-8之一的鍛鋁材料，其中所述材料具有再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)。
10.一種鋁合金，其包含以重量％計(jì)的以下成分0. 3-1. 5%Si ；0. 3-1. 5Mg，優(yōu)選 O. 5-1. 5Mg ;Μη〈0· 6，優(yōu)選 O. 05-0. 30，最優(yōu)選 O. 08-0. 15Μη ；<0. 5、優(yōu)選〈O. 4、最優(yōu)選 O. 05-0. 2Cu ;〈0· 5、優(yōu)選〈O. 3Fe ；0. 02-0. 15Nb ;〈0· 3、優(yōu)選 O. 01-0.1V ；<0. 3Cr ;〈0· 2、優(yōu)選 〈O.1Zn ；<0. 2、優(yōu)選O. 01-0.1Ti ；<0. 2Μο ；<0. 2Zr ；以及不可避免的雜質(zhì)，每種雜質(zhì)最多為O.05重量％，全部雜質(zhì)最多為O. 15重量％，余量為鋁。
11.權(quán)利要求10的鋁合金，其中Mg/Si比>1。
12.—種制備權(quán)利要求1-5之一的鑄鋁材料的方法，其特征在于，鑄造沉淀可硬化鋁合金，同時(shí)控制澆鑄速度，以制得二區(qū)鑄體結(jié)構(gòu)，其中經(jīng)LOM干涉相襯中對(duì)包晶丘在橫截面上測(cè)量，第一區(qū)占總體積的1_85%，優(yōu)選10-70%，最優(yōu)選20-50%。
13.一種制備源自權(quán)利要求1-5的鑄體材料的鍛鋁材料的方法，其包括以下步驟-任選將鑄體材料均質(zhì)化，-任選預(yù)熱還體，-使鑄體結(jié)構(gòu)變形，以產(chǎn)生具有分層結(jié)構(gòu)的材料，該分層結(jié)構(gòu)包括具有不同機(jī)械性能的交替層，-冷卻所述材料，-任選熱處理所述材料。
14.權(quán)利要求11-12之一的方法，其中所述材料通過(guò)擠壓或鍛造變形。
15.權(quán)利要求6-9之一的鍛鋁材料用于汽車和鐵路車輛的用途。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在保留材料高強(qiáng)度的同時(shí)提高損傷容限性的鍛鋁材料。而且，本發(fā)明公開(kāi)了一種沉淀可硬化鋁合金鑄鋁材料，該材料包含具有兩個(gè)明顯區(qū)域的晶粒，第一中心區(qū)富含能夠與鋁發(fā)生包晶反應(yīng)的元素，而圍繞第一區(qū)的第二區(qū)則富含能夠與鋁發(fā)生共晶反應(yīng)的元素。
文檔編號(hào)C22C21/00GK103025901SQ201080066466
公開(kāi)日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2010年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月26日
發(fā)明者S·扎亞克, J·布拉姆 申請(qǐng)人:薩帕有限公司