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高强度7XXX 铝 合金和其制备方法

阅读：542发布：2021-03-06

专利汇可以提供高强度7XXX 铝合金和其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本申请涉及高强度7XXX 铝合金和其制备方法。本文描述了新型7xxx系列铝合金。所述合金表现出高强度。所述合金可以用于多种应用中，包括机动车、运输、电子设备、航空航天、以及工业应用。本文还描述了制备和加工所述合金的方法。本文还描述了生产金属片的方法，所述方法包括铸造如本文所述的铝合金以形成铸锭；将所述铸锭均匀化；热轧所述铸锭以生产热带材；以及将所述热带材冷轧成最终规格的金属片。，下面是高强度7XXX 铝合金和其制备方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种铝合金产品，所述铝合金包含约4重量%-15重量%的Zn、0.1重量%-3.5重量%的Cu、1.0重量%-4.0重量%的Mg、0.05重量%-0.50重量%的Fe、0.05重量%-0.30重量%的Si、0.05重量%-0.25重量%的Zr、0.01-0.25重量%的Mn、最多0.20重量%的Cr、最多0.15重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al，其中Zn、Mg以及Cu的组合含量为11%至14%，其中所述铝合金产品具有由0.2 mm到10 mm的规格。
2.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约5.6重量%-9.3重量%的Zn、0.2重量%-2.6重量%的Cu、1.4重量%-2.8重量%的Mg、0.1重量%-0.35重量%的Fe、0.05重量%-0.2重量%的Si、0.05重量%-0.15重量%的Zr、0.01重量%-0.05重量%的Mn、0.01重量%-0.05重量%的Cr、0.001重量%-0.05重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
3.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约5.8重量%-9.2重量%的Zn、0.3重量%-2.5重量%的Cu、1.6重量%-2.6重量%的Mg、0.1重量%-0.25重量%的Fe、0.07重量%-0.15重量%的Si、0.09重量%-0.15重量%的Zr、0.02重量%-0.05重量%的Mn、0.03重量%-0.05重量%的Cr、0.003重量%-0.035重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
4.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约8.9重量%-9.2重量%的Zn、0.2重量%-2.1重量%的Cu、2.2重量%-2.4重量%的Mg、0.18重量%-0.23重量%的Fe、0.09重量%-0.12重量%的Si、0.05重量%-0.15重量%的Zr、0.04重量%-0.09重量%的Mn、0.03重量%-0.09重量%的Cr、0.01重量%-0.02重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
5.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约9重量%的Zn、0.3%的Cu、2.3重量%的Mg、0.2重量%的Fe、0.1重量%的Si、0.1重量%的Zr、0.05重量%的Mn、0.04重量%的Cr、
0.02重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
6.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约9.2重量%的Zn、1.2重量%的Cu、
2.3重量%的Mg、0.23重量%的Fe、0.1重量%的Si、0.11重量%的Zr、0.04重量%的Mn、0.04重量%的Cr、0.01重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
7.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含约9.2重量%的Zn、2.4%的Cu、1.9重量%的Mg、0.19重量%的Fe、0.08重量%的Si、0.1重量%的Zr、0.02重量%的Mn、0.03重量%的Cr、
0.03重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。
8.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金还包含最多0.20%的以下各项中的一种或多种：Mo、Nb、Be、B、Co、Sn、Sr、V、In、Hf、Ag、Sc、以及Ni。
9.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金还包含最多0.10%的选自由以下各项组成的组的稀土元素：Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、以及Lu。
10.如权利要求1所述的铝合金产品，所述铝合金包含最多1.2重量%的Cu。
11.一种机动车车身零件，所述机动车车身零件包含如权利要求1至10中任一项所述的铝合金产品。
12.如权利要求11所述的机动车车身零件，其中所述机动车车身零件是机动车辆车身零件。
13.如权利要求12所述的机动车车身零件，其中所述机动车辆车身零件是保险杠、侧梁、顶梁、横梁、柱加强板、内板、外板、侧板、发动机罩内板、发动机罩外板、或行李箱盖板。
14.一种电子设备壳体，所述电子设备壳体包含如权利要求1至10中任一项所述的铝合金产品。
15.一种航空航天机身零件，所述航空航天机身零件包含如权利要求1所述的铝合金产品。
16.如权利要求15所述的航空航天机身零件，其中所述航空航天机身零件是结构零件或非结构零件。
17.如权利要求16所述的航空航天机身零件，其中所述结构航空航天机身零件是机翼、机身、副翼、方向舵、升降舵、引擎罩或支架。
18.如权利要求16所述的航空航天机身零件，其中所述非结构航空航天机身零件是座椅调节导轨、座椅框架、仪表盘或铰链。
19.一种产品，所述产品包含如权利要求1至10中任一项所述的铝合金产品，其中所述产品是片材、板材、挤出件、铸件、或锻件。
20.如权利要求19所述的产品，其中所述产品具有小于约40微米的最大点蚀深度。
21.如权利要求19所述的产品，其中所述产品具有小于约20微米的平均点蚀深度。
22.如权利要求19所述的产品，其中所述产品具有大于约550 MPa的屈服强度。
23.如权利要求19所述的产品，其中所述产品具有大于约600 MPa的屈服强度。
24.如权利要求19所述的产品，其中所述铝合金包含大于约0.30重量%的Cu，并且所述产品具有大于约600 MPa的屈服强度。
25.如权利要求24所述的产品，其中所述铝合金包含大于约0.80重量%的Cu。
26.一种生产金属产品的方法，所述方法包括：
铸造铝合金，所述铝合金包含约4重量%-15重量%的Zn、0.1重量%-3.5重量%的Cu、1.0重量%-4.0重量%的Mg、0.05重量%-0.50重量%的Fe、0.05重量%-0.30重量%的Si、0.05重量%-
0.25重量%的Zr、0.01-0.25重量%的Mn、最多0.20重量%的Cr、最多0.15重量%的Ti、以及最多
0.15重量%的杂质，余量是Al，其中Zn、Mg以及Cu的组合含量为11%至14%，以形成铸锭或板坯；
将所述铸锭或所述板坯均匀化；
热轧所述铸锭或所述板坯以生产热带材；以及
将所述热带材冷轧成包括最终规格的金属产品，其中所述最终规格是由0.2 mm到10 mm。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述金属产品是片材。
28.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括在约430℃至约600℃的温度下对所述片材进行固溶热处理。
29.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括在约430℃至约500℃的温度下对所述片材进行固溶热处理。
30.如权利要求28至29中任一项所述的方法，所述方法还包括将所述片材冷却到约25℃至约120℃的温度。
31.如权利要求30所述的方法，其中以每秒约200℃至每秒约600℃的冷却速率进行所述冷却所述片材的步骤。
32.如权利要求30所述的方法，其中以每秒约2000℃至每秒约3000℃的冷却速率进行所述冷却所述片材的步骤。
33.如权利要求30所述的方法，所述方法还包括对所述片材进行时效处理过程。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述时效处理过程包括：
将所述片材加热到约100℃至约140℃的温度；
将所述片材在约100℃至约140℃的温度下维持一段时间；以及
将所述片材冷却到室温。
35.如权利要求33所述的方法，其中所述时效处理过程包括：
将所述片材加热到约100℃至约140℃的温度；
将所述片材在约100℃至约140℃的温度下维持第一时间段；
将所述片材加热到大于约140℃的温度；
将所述片材在大于约140℃的温度下维持第二时间段；以及
将所述片材冷却到室温。
36.如权利要求27所述的方法，所述方法还包括对所述片材进行漆层烘烤热处理。
37.如权利要求27所述的方法，所述铝合金包含最多1.2重量%的Cu。
38.一种铝片，所述铝片是根据如权利要求26所述的方法制造的。
39.如权利要求38所述的片材，其中所述片材处在T6回火状态或T7回火状态。
40.如权利要求38所述的片材，其中所述片材包含具有约5 nm至约50 nm的直径的Al3Zr弥散相。
41.如权利要求38所述的片材，其中所述片材包含具有约8 nm至约20 nm的直径的Al3Zr弥散相。
42.如权利要求38所述的片材，其中所述片材包含具有小于约10 nm的直径的Al3Zr弥散相。
43.如权利要求38至42中任一项所述的片材，其中所述片材具有大于约500 MPa的屈服强度。

说明书全文

高强度7XXX铝 合金和其制备方法

[0001] 本申请是申请号为201680016341.5母案的分案申请。该母案的申请日为2016年10月28日；发明名称为“高强度7XXX 铝合金和其制备方法”。

[0002] 相关申请的交叉引用本申请要求2015年10月30日提交的美国临时专利申请序列号62/248,796和2016年4月
25日提交的美国临时专利申请序列号62/326,858的优先权和申请权益，这两件美国临时专利申请均以引用的方式整体并入本文。

[0003]

技术领域

[0004] 本文提供了新型铝合金组合物以及其制备和加工方法。本文所述的合金表现出高强度并且可以用于机动车、运输、电子设备、以及工业应用中。

[0005]

背景技术

[0006] 高强度铝合金对于用于机动车结构应用中来说是理想的。6xxx系列命名之下的铝合金例如主要用于机动车结构应用。然而，目前的6xxx系列合金不能够满足原始设备制造商（OEM）的高强度要求。举例来说，AA6111和AA6013类型的合金在T6回火状态下仅实现300 MPa至350 MPa的屈服强度。为了实现机动车结构应用中所期望的高强度，正在使用各种钢种，如硼钢。然而，这样的钢种片材过重并且不适用于需要轻质材料的现代机动车设计。

[0007] 特别是，政府立法已经强制推行了对车辆的强制性里程要求并且也已经降低了车辆尾管的允许排放量。因此，不太致密的材料是为满足这些限制条件的机动车设计所需的。密度是钢的5/14的铝合金正在越来越多地用于机动车制造，这是因为它提供了显著的车辆重量减轻。然而，为了实现足够的重量减轻并且成为钢（以及其它更低强度零件）的有效替代品，对于约2 mm的片材规格来说，所述材料必须表现出500 MPa或更大的屈服强度。

[0008] 2 mm铝合金片材的500 MPa屈服强度的目标是一项重大的挑战，即使是在以高得多的强度而闻名的航空航天铝合金的背景下。这部分是因为零件的厚度与可达到的强度之间的关系。板材一般是大于10 mm厚的。通常，随着板材截面的厚度减小，由于将截面从固溶热处理温度更快地淬火，因此强度相应地增加。这有助于保持合金元素的更高的过饱和度，这增加了强度。

[0009] 然而，低于约100 mm至150 mm的厚度，板材的微观结构从一般未重结晶的结构变为重结晶的结构。此时，强度开始降低。随着减小继续达到片材规格，强度降低继续而没有减弱，这使得薄片材通常比由相同合金制成的板材具有低得多的强度。在所期望的2 mm规格下，片材几乎完全重结晶并且仅可以提供它作为具有未重结晶的结构的板材规格的强度能力的一部分。

[0010] 500 MPa或更高的屈服强度目标是一项挑战，即使是在板材规格下。因此，实现这样的目标对于2 mm片材规格来说甚至更难以做到，如由机动车OEM所期望的那样。因此，需要可以满足OEM的高强度要求的新的轻质的合金。

[0011]

发明内容

[0012] 本发明的所涵盖的实施方案是由权利要求书，而不是本发明内容来限定的。本发明内容是本发明的各个方面的高度概述并且介绍了在以下具体实施方式部分中进一步描述的构思中的一些。本发明内容不意图标识所要求保护的主题的关键或必要特征，它也不意图单独用于确定所要求保护的主题的范围。应当通过参考整个说明书的适当部分、任何或所有附图以及每一项权利要求来理解主题。

[0013] 本文提供了新型7xxx系列铝合金。所述合金表现出高强度并且可以用于多种应用中，包括机动车、运输、电子设备、以及工业应用。本文所述的铝合金包含约4重量%-15重量%的Zn、0.1重量%-3.5重量%的Cu、1.0重量%-4.0重量%的Mg、0.05重量%-0.50重量%的Fe、0.05重量%-0.30重量%的Si、0.05重量%-0.25重量%的Zr、最多0.25重量%的Mn、最多0.20重量%的Cr、最多0.15重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在整个本申请中，所有的元素是以按所述合金的总重量计的重量百分比（重量%）来描述的。在一些情况下，所述铝合金包含约5.6重量%-9.3重量%的Zn、0.2重量%-2.6重量%的Cu、1.4重量%-2.8重量%的Mg、0.1重量%-0.35重量%的Fe、0.05重量%-0.2重量%的Si、0.05重量%-0.15重量%的Zr、0.01重量%-0.05重量%的Mn、0.01重量%-0.05重量%的Cr、0.001重量%-0.05重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些情况下，所述铝合金包含约5.8重量%-9.2重量%的Zn、0.3重量%-2.5重量%的Cu、1.6重量%-2.6重量%的Mg、0.1重量%-0.25重量%的Fe、0.07重量%-0.15重量%的Si、0.09重量%-0.15重量%的Zr、0.02重量%-0.05重量%的Mn、0.03重量%-0.05重量%的Cr、0.003重量%-0.035重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些情况下，所述铝合金包含约8.9重量%-9.2重量%的Zn、0.2重量%-2.1重量%的Cu、2.2重量%-2.4重量%的Mg、0.18重量%-0.23重量%的Fe、0.09重量%-0.12重量%的Si、0.05重量%-0.15重量%的Zr、
0.04重量%-0.09重量%的Mn、0.03重量%-0.09重量%的Cr、0.01重量%-0.02重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些情况下，所述铝合金包含约9重量%的Zn、0.3重量%的Cu、2.3重量%的Mg、0.2重量%的Fe、0.1重量%的Si、0.1重量%的Zr、0.05重量%的Mn、0.04重量%的Cr、0.02重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些情况下，所述铝合金包含约9.2重量%的Zn、1.2重量%的Cu、2.3重量%的Mg、0.23重量%的Fe、0.1重量%的Si、
0.11重量%的Zr、0.04重量%的Mn、0.04重量%的Cr、0.01重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些情况下，所述铝合金包含约9.2重量%的Zn、2.4重量%的Cu、1.9重量%的Mg、0.19重量%的Fe、0.08重量%的Si、0.1重量%的Zr、0.02重量%的Mn、0.03重量%的Cr、0.03重量%的Ti、以及最多0.15重量%的杂质，余量是Al。在一些实施例中，所述铝合金可以包括最多0.20%的以下各项中的一种或多种：Mo、Nb、Be、B、Co、Sn、Sr、V、In、Hf、Ag、Sc以及Ni。在一些实施例中，所述铝合金可以包括最多0.10%的选自由以下各项组成的组的稀土元素：Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、以及Lu。

[0014] 本文还提供了包含如本文所述的铝合金的产品。所述产品可以包括片材、板材、挤出件、铸件、或锻件。在一些实施例中，所述产品可以具有小于约40微米的最大点蚀深度。在一些实施例中，所述产品可以具有小于约20微米的平均点蚀深度。在一些情况下，所述产品可以具有大于约550 MPa的屈服强度。在一些情况下，所述产品可以具有大于约600 MPa的屈服强度。在一些实施例中，所述包含所述铝合金的产品可以包括具有大于约0.30重量%的Cu（例如大于约0.80重量%的Cu或大于约1.1重量%的Cu）的铝合金，并且所述产品具有大于约600 MPa的屈服强度。

[0015] 在一些实施例中，所述产品可以包括机动车和/或运输车身零件，包括机动车辆车身零件（例如保险杠、侧梁、顶梁、横梁、柱加强板、内板、外板、侧板、发动机罩内板、发动机罩外板、以及行李箱盖板）。所述产品还可以包括电子产品，如电子设备壳体。所述产品还可以包括航空航天机身零件，包括结构零件（例如机翼、机身、副翼、方向舵、升降舵、引擎罩或支架）或非结构零件（例如座椅调节导轨、座椅框架、仪表盘或铰链）。

[0016] 本文还提供了生产金属产品的方法。所述生产所述金属产品的方法包括但不限于以下步骤：铸造如本文所述的铝合金以形成铸锭或板坯；将所述铸锭或所述板坯均匀化；热轧所述铸锭或所述板坯以生产中间规格的热带材；以及将所述热带材冷轧成最终规格的金属产品。任选地，所述金属产品是片材。在这些情况下，所述方法还可以包括以下步骤：在约430℃至约600℃（例如约430℃至约500℃、约440℃至约490℃、约450℃至约480℃、或约460℃至约475℃）的温度下对所述片材进行固溶热处理。所述方法还可以包括将所述片材冷却到约25℃至约120℃的温度。在一些情况下，在冷却步骤期间的冷却速率可以任选地是每秒约200℃至每秒约600℃。在其它情况下，在冷却步骤期间的冷却速率是每秒约2000℃至每秒约3000℃。本文所述的方法可以任选地包括对所述片材进行时效处理过程。在一些情况下，所述时效处理过程可以包括将所述片材加热到约100℃至约170℃的温度；将所述片材在约100℃至约140℃的温度下维持一段时间；以及将所述片材冷却到室温。在其它情况下，所述时效处理过程可以包括将所述片材加热到约100℃至约140℃的温度；将所述片材在约
100℃至约140℃的温度下维持一段时间；将所述片材加热到大于约140℃的温度；将所述片材在大于约140℃（例如约140℃至170℃）的温度下维持一段时间；以及将所述片材冷却到室温。在一些情况下，可以对所述片材进行漆层烘烤热处理，例如，将所述片材加热到大于约140℃（例如150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、或更高）的温度并且将所述片材在大于约140℃（例如约150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、或更高）的温度下维持一段时间（例如10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、60分钟、70分钟、80分钟、90分钟、100分钟、110分钟、或120分钟）。

[0017] 或者，可以将冷轧的F回火状态的片材坯料加热到固溶热处理温度，继而使用冷模热成形成零件。所述冷模可以提供为将合金元素维持在固溶体中以用于后续的人工时效响应所需的快速淬火速率。在热冲压和模具淬火之后，可以如上文所述对成形的零件进行人工时效处理。

[0018] 本文还提供了铝片，所述铝片包含根据本文所述的方法制备的7xxx系列合金。所述片材可以任选地处在T1回火状态至T9回火状态。在一些情况下，所述片材可以处在T6回火状态。在一些情况下，所述片材可以处在T7回火状态。在一些情况下，所述片材具有大于约500 MPa的屈服强度。在一些情况下，所述铝片可以包含Al3Zr弥散相。在一些情况下，所述Al3Zr弥散相可以具有约5 nm至约50 nm的直径（例如约5 nm至约20 nm、约8 nm至约20 nm、或约5 nm至约10 nm）。在一些情况下，所述Al3Zr弥散相可以具有小于约20 nm（例如小于约15 nm、小于约10 nm、或小于约8 nm）的直径。本文还提供了铝板、挤出件、铸件、以及锻件，它们包含如本文所述的7xxx系列合金。

[0019] 从以下对本发明的非限制性实施例的详细说明，本发明的其它目的和优势将是显而易见的。

[0020]

附图说明

[0021] 图1是示出了在进行固溶热处理并且在不同的条件下进行时效处理之后本文所述的比较合金和示例性合金的屈服强度的图表。

[0022] 图2是示出了在进行固溶热处理并且在不同的条件下进行时效处理之后本文所述的比较合金和示例性合金的极限拉伸强度的图表。

[0023] 图3含有在合金7075片材（左上图和左下图）、合金V6片材（中上图和中下图）、以及合金V12片材（右上图和右下图）中形成的电阻点焊熔核的照片。

[0024] 图4含有在含有57 g/L的NaCl和10 mL的H2O2的溶液中浸泡24小时之后由合金7075（样品1和样品2）、合金V6、以及合金V12制备的片材的横截面的照片。

[0025] 图5是在含有57 g/L的NaCl和10 mL的H2O2的溶液中浸泡24小时之后由合金7075（样品1和样品2）、合金V6、以及合金V12制备的片材中的平均点蚀深度和最大点蚀深度的图表。

[0026] 图6是示出了通过在从固溶热处理温度进行水淬火之后将片材在室温下保持10天所获得的T4回火状态的合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、以及K311的屈服强度和总伸长率的图表。

[0027] 图7是示出了T4回火状态（通过在从固溶热处理温度进行水淬火之后将片材在室温下保持10天所获得）的合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、以及K311在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的屈服强度的图表。

[0028] 图8是示出了T4回火状态（通过在从固溶热处理温度进行水淬火之后将片材在室温下保持10天所获得）的合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、以及K311在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的总伸长率的图表。

[0029] 图9是示出了T4回火状态（通过在从固溶热处理温度进行水淬火之后将片材在室温下保持10天所获得）的合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、以及K311在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的r值的图表。

[0030] 图10是示出了合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、K310、K311、K312、K313、以及K314（全部都从固溶热处理温度进行空气冷却）在T4回火状态下的屈服强度和总伸长率的图表。所述值代表了三个测试方向（与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度）的平均值。

[0031] 图11是示出了T4回火状态的合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、K310、K311、K312、K313、以及K314在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的r值的图表。所述T4回火状态是通过在从固溶热处理温度进行空气冷却之后将片材在室温下保持7天，然后在70℃下加热4天来实现的。

[0032] 图12是示出了合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、K310、K311、K312、K313、以及K314（全部都从固溶热处理温度进行空气冷却）在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的弯曲角度的图表。

[0033] 图13是示出了合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、K310、K311、K312、K313、以及K314（全部都从固溶热处理温度进行空气冷却）在T6回火状态下的屈服强度和总伸长率的图表。测量结果是在横向测试方向上获得的。

[0034] 图14是示出了在三种不同的条件下获得的T6回火状态下合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、K310、K311、K312、K313、以及K314（全部都从固溶热处理温度进行空气冷却）的屈服强度的图表。测量结果是在横向测试方向上获得的。每一组中左侧的直方图条柱代表通过加热到95℃并且均热8小时，继而加热到145℃并且均热6小时所获得的T6回火状态。每一组中的中间直方图条柱代表通过将经过固溶热处理的片材在室温下保持1天，然后将所述片材进一步加热到120℃并且均热24小时所获得的T6回火状态。每一组中右侧的直方图条柱代表通过将经过固溶热处理的片材在室温下保持1天，将所述片材加热到120℃并且将所述片材均热1小时，并且将所述片材进一步加热到180℃并且均热30分钟以代表漆层烘烤所获得的T6回火状态。

[0035] 图15A是示出了包含第一锆（Zr）含量的铝合金的重结晶微观结构的偏振光显微照片。

[0036] 图15B是示出了包含第二Zr含量的铝合金的未重结晶微观结构的偏振光显微照片。

[0037] 图15C是示出了包含第三Zr含量的铝合金的未重结晶微观结构的偏振光显微照片。

[0038] 图16A是示出了在加工之后铝合金的重结晶微观结构的偏振光显微照片。

[0039] 图16B是示出了在加工之后铝合金的未重结晶微观结构的偏振光显微照片。

[0040] 图17A是在加工之后重结晶的铝合金的SEM图像，该SEM图像示出了Al3Zr弥散相。

[0041] 图17B是在加工之后未重结晶的铝合金的SEM图像，该SEM图像示出了Al3Zr弥散相。

[0042] 图18A是示出了比较合金AA7075的应力-应变曲线的图表。

[0043] 图18B是示出了在不同温度下测试的示例性合金V6的应力-应变曲线的图表。

[0044]

具体实施方式

[0045] 本文描述了新型7xxx系列铝合金。所述合金在几种回火状态下，特别是在T6回火状态下表现出高强度。惊人的是，如本文所述的具有低铜（Cu）含量（例如少于0.5重量%）的合金产生高屈服强度值和极限拉伸强度值，并且与含有更高量的Cu的合金的强度相当或甚至超越含有更高量的Cu的合金的强度。这与用于航空航天应用中的高强度7xxx合金形成对比，在所述高强度7xxx合金中，额外的强度增益是经由包括Cu来实现的。此外，本文在一些情况下描述的合金允许使用再循环的金属，这带来成本节约优势。出人意料的是，尽管通过冷轧使规格减小了75%，但是本文所述的一些合金表现出未重结晶的晶粒结构。未重结晶的晶粒结构促进合金的强度。

[0046] 定义和说明：本文所用的术语“本发明（invention）”、“本发明（the invention）”、“本发明（this invention）”以及“本发明（the present invention）”意图广泛地指本专利申请和以下权利要求书的所有主题。含有这些术语的语句不应当被理解成限制本文所述的主题或限制以下专利权利要求书的含义或范围。

[0047] 在本说明书中，提到了由AA牌号和其它相关命名，如“系列”或“7xxx”所标识的合金。要了解最常用于命名和标识铝和它的合金的牌号命名系统，请参见“锻铝和锻铝合金的国际合金命名和化学组成限制（International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys）”或“呈铸件和铸锭形式的铝合金的铝业协会合金命名和化学组成限制的注册记录（Registration Record of Aluminum Association Alloy Designations and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot）”，这两者均由铝业协会（The Aluminum Association）公布。

[0048] 除非上下文另外明确规定，否则如本文所用的“一个/种（a/an）”和“所述”的含义包括单数和复数指代对象。

[0049] 在以下实施例中，铝合金是用它们以重量百分比（重量%）表示的元素组成来描述的。在每一种合金中，余量是铝，所有杂质的总量的最大重量%是0.15%。

[0050] 除非本文另有规定，否则室温指的是约20℃至约25℃的温度，包括20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、或25℃。

[0051] 合金组成本文所述的合金是新型7xxx系列铝合金。所述合金在薄规格（例如10 mm或更小）下表现出意外高的强度值，而不论所述规格是具有正常的重结晶微观结构还是具有未重结晶微观结构。所述合金的特性是由于所述合金的组成和制备所述合金的方法而实现的。如本文所述的合金可以具有如表1中所提供的以下元素组成。

[0052] 表1在一些实施例中，所述合金可以具有如表2中所提供的以下元素组成。

[0053] 表2在一些实施例中，所述合金可以具有如表3中所提供的以下元素组成。

[0054] 表3在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金包括4%至15%（例如5.4%至9.5%、
5.6%至9.3%、5.8%至9.2%、或4.0%至5.0%）的量的锌（Zn）。举例来说，所述合金可以包括
4.0%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、4.6%、4.7%、4.8%、4.9%、5.0%、5.1%、5.2%、5.3%、5.4%、
5.5%、5.6%、5.7%、5.8%、5.9%、6.0%、6.1%、6.2%、6.3%、6.4%、6.5%、6.6%、6.7%、6.8%、6.9%、
7.0%、7.1%、7.2%、7.3%、7.4%、7.5%、7.6%、7.7%、7.8%、7.9%、8.0%、8.1%、8.2%、8.3%、8.4%、
8.5%、8.6%、8.7%、8.8%、8.9%、9.0%、9.1%、9.2%、9.3%、9.4%、9.5%、9.6%、9.7%、9.8%、9.9%、
10.0%、10.1%、10.2%、10.3%、10.4%、10.5%、10.6%、10.7%、10.8%、10.9%、11.0%、11.1%、
11.2%、11.3%、11.4%、11.5%、11.6%、11.7%、11.8%、11.9%、12.0%、12.1%、12.2%、12.3%、
12.4%、12.5%、12.6%、12.7%、12.8%、12.9%、13.0%、13.1%、13.2%、13.3%、13.4%、13.5%、
13.6%、13.7%、13.8%、13.9%、14.0%、14.1%、14.2%、14.3%、14.4%、14.5%、14.6%、14.7%、
14.8%、14.9%、或15.0%的Zn。全部都是以重量%表示的。

[0055] 在一些实施例中，按合金的总重量计，所述的合金包括0.1%至3.5%（例如0.2%至2.6%、0.3%至2.5%、或0.15%至0.6%）的量的铜（Cu）。举例来说，所述合金可以包括0.1%、
0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.2%、0.21%、0.22%、0.23%、
0.24%、0.25%、0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、
0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、1.0%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、
1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、
3.2%、3.3%、3.4%、或3.5%的Cu。全部都是以重量%表示的。

[0056] 在一些实施例中，本文所述的合金包括1.0%至4.0%（例如1.0%至3.0%、1.4%至2.8%、或1.6%至2.6%）的量的镁（Mg）。在一些情况下，所述合金可以包括1.0%、1.1%、1.2%、
1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2.0%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、
2.8%、2.9%、3.0%、3.1%、3.2%、3.3%、3.4%、3.5%、3.6%、3.7%、3.8%、3.9%、或4.0%的Mg。全部都是以重量%表示的。

[0057] 任选地，Zn、Cu、以及Mg的组合含量可以在5%至14%的范围内（例如5.5%至13.5%、6%至13%、6.5%至12.5%、或7%至12%）。举例来说，Zn、Cu、以及Mg的组合含量可以是5%、5.5%、6%、6.5%、7%、7.5%、8%、8.5%、9%、9.5%、10%、10.5%、11%、11.5%、12%、12.5%、13%、13.5%、或14%。全部都是以重量%表示的。

[0058] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金还包括0.05%至0.50%（例如0.10%至0.35%或0.10%至0.25%）的量的铁（Fe）。举例来说，所述合金可以包括0.05%、0.06%、
0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、
0.19%、0.20%、0.21%、0.22%、0.23%、0.24%、0.25%、0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、0.30%、
0.31%、0.32%、0.33%、0.34%、0.35%、0.36%、0.37%、0.38%、0.39%、0.40%、0.41%、0.42%、
0.43%、0.44%、0.45%、0.46%、0.47%、0.48%、0.49%、或0.50%的Fe。全部都是以重量%表示的。

[0059] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金包括0.05%至0.30%（例如0.05%至0.25%或0.07%至0.15%）的量的硅（Si）。举例来说，所述合金可以包括0.05%、0.06%、
0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、
0.19%、0.20%、0.21%、0.22%、0.23%、0.24%、0.25%、0.26%、0.27%、0.28%、0.29%、或0.30%的Si。全部都是以重量%表示的。

[0060] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金包括0.05%至0.25%（例如0.05%至0.20%或0.09%至0.15%）的量的锆（Zr）。举例来说，所述合金可以包括0.05%、0.06%、
0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、
0.19%、0.20%、0.21%、0.22%、0.23%、0.24%、或0.25%的Zr。在其它实施例中，按合金的总重量计，所述合金可以包括少于0.05%（例如0.04%、0.03%、0.02%、或0.01%）的量的Zr。全部都是以重量%表示的。

[0061] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金可以包括最多0.25%（例如0.01%至0.10%或0.02%至0.05%）的量的锰（Mn）。举例来说，所述合金可以包括0.01%、0.02%、
0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、
0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、0.20%、0.21%、0.22%、0.23%、0.24%、或0.25%的Mn。在一些情况下，在所述合金中不存在Mn（即0%）。全部都是以重量%表示的。

[0062] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金包括最多0.20%（例如0.01%至0.10%、0.01%至0.05%、或0.03%至0.05%）的量的铬（Cr）。举例来说，所述合金可以包括0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、0.12%、
0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、或0.20%的Cr。在一些情况下，在所述合金中不存在Cr（即0%）。全部都是以重量%表示的。

[0063] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金包括最多0.15%（例如0.001%至0.10%、0.001%至0.05%、或0.003%至0.035%）的量的钛（Ti）。举例来说，所述合金可以包括0.001%、0.002%、0.003%、0.004%、0.005%、0.006%、0.007%、0.008%、0.009%、0.010%、
0.011%、0.012%、0.013%、0.014%、0.015%、0.016%、0.017%、0.018%、0.019%、0.020%、0.021%、
0.022%、0.023%、0.024%、0.025%、0.026%、0.027%、0.028%、0.029%、0.03%、0.031%、0.032%、
0.033%、0.034%、0.035%、0.036%、0.037%、0.038%、0.039%、0.04%、0.041%、0.042%、0.043%、
0.044%、0.045%、0.046%、0.047%、0.048%、0.049%、0.05%、0.055%、0.06%、0.065%、0.07%、
0.075%、0.08%、0.085%、0.09%、0.095%、0.1%、0.11%、0.12%、0.13%、0.14%、或0.15%的Ti。在一些情况下，在所述合金中不存在Ti（即0%）。全部都是以重量%表示的。

[0064] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金可以包括最多0.10%（例如0.01%至0.10%、0.01%至0.05%、或0.03%至0.05%）的量的一种或多种稀土元素（即Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、以及Lu中的一种或多种）。举例来说，所述合金可以包括0.01%、0.02%、0.03%、0.04%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、或0.10%的稀土元素。全部都是以重量%表示的。

[0065] 在一些实施例中，按合金的总重量计，本文所述的合金可以包括最多0.20%（例如0.01%至0.20%或0.05%至0.15%）的量的Mo、Nb、Be、B、Co、Sn、Sr、V、In、Hf、Ag、以及Ni中的一种或多种。举例来说，所述合金可以包括0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.10%、0.11%、
0.12%、0.13%、0.14%、0.15%、0.16%、0.17%、0.18%、0.19%、或0.20%的Mo、Nb、Be、B、Co、Sn、Sr、V、In、Hf、Ag、以及Ni中的一种或多种。全部都是以重量%表示的。

[0066] 任选地，本文所述的合金组合物还可以包括0.05%或低于0.05%、0.04%或低于0.04%、0.03%或低于0.03%、0.02%或低于0.02%、或0.01%或低于0.01%的量的其它次要元素，它们有时被称为杂质。这些杂质可以包括但不限于Ga、Ca、Bi、Na、Pb、或其组合。因此，Ga、Ca、Bi、Na、或Pb可以0.05%或低于0.05%、0.04%或低于0.04%、0.03%或低于0.03%、0.02%或低于0.02%、或0.01%或低于0.01%的量存在于合金中。所有杂质的总量不超过0.15%（例如
0.10%）。全部都是以重量%表示的。所述合金的剩余百分比是铝。

[0067] 制备方法可以使用根据如本领域的普通技术人员已知的通常用于铝工业中的标准进行的任何
铸造工艺来铸造本文所述的合金。举例来说，可以使用连续铸造（CC）工艺来铸造所述合金，所述工艺可以包括但不限于使用双带式铸造机、双辊式铸造机、或块式铸造机。在一些实施例中，通过CC工艺进行所述铸造过程以形成锭坯、板坯、薄板、带材等。在一些实施例中，通过直接激冷（DC）铸造工艺进行所述铸造过程以形成铸锭。在一些实施例中，可以在铸造之前处理熔融的合金。所述处理可以包括脱气、线内熔化以及过滤。

[0068] 然后可以对铸锭、锭坯、板坯、或带材进行进一步的加工步骤。任选地，可以使用所述加工步骤来制备片材。这样的加工步骤包括但不限于均匀化步骤、热轧步骤、冷轧步骤、固溶热处理步骤、以及任选的人工时效处理步骤。下文关于铸锭描述了所述加工步骤。然而，所述加工步骤也可以使用如本领域技术人员已知的改动方案而用于铸造锭坯、板坯或带材。

[0069] 在均匀化步骤中，加热由如本文所述的合金组合物制备的铸锭以达到至少450℃（例如至少455℃、至少460℃、或至少465℃）的峰值金属温度。在一些情况下，将铸锭加热到450℃至480℃范围内的温度。达到峰值金属温度的加热速率可以是70℃/小时或更低、60℃/小时或更低、或50℃/小时或更低。然后将铸锭均热（即在指示的温度下保持）一段时间。
在一些情况下，将铸锭均热最多15小时（例如30分钟至15小时，包括端值在内）。举例来说，可以将铸锭在至少450℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、13小时、14小时、或15小时。

[0070] 任选地，本文所述的均匀化步骤可以是两阶段均匀化过程。在这些情况下，所述均匀化过程可以包括上述加热和均热步骤（这可以被称为第一阶段），并且还可以包括第二阶段。在所述均匀化过程的第二阶段中，将铸锭温度升高到比用于所述均匀化过程的第一阶段的温度高的温度。可以将铸锭温度升高到例如比所述均匀化过程的第一阶段期间的铸锭温度高至少5摄氏度的温度。举例来说，可以将铸锭温度升高到至少455℃（例如至少460℃、至少465℃、或至少470℃）的温度。达到第二阶段均匀化温度的加热速率可以是5℃/小时或更低、3℃/小时或更低、或2.5℃/小时或更低。然后将铸锭在第二阶段期间均热一段时间。在一些情况下，将铸锭均热最多10小时（例如30分钟至10小时，包括端值在内）。举例来说，可以将铸锭在至少455℃的温度下均热30分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、或10小时。在均匀化之后，可以将铸锭在空气中冷却到室温。

[0071] 在均匀化步骤结束时，进行热轧步骤。所述热轧步骤可以包括热可逆式轧机操作和/或热串列式轧机操作。所述热轧步骤可以在约250℃至约550℃（例如约300℃至约500℃或约350℃至约450℃）范围内的温度下进行。在热轧步骤中，可以将铸锭热轧成12 mm厚的规格或更小（例如3 mm至8 mm厚的规格）。举例来说，可以将铸锭热轧成11 mm厚的规格或更小、10 mm厚的规格或更小、9 mm厚的规格或更小、8 mm厚的规格或更小、7 mm厚的规格或更小、6 mm厚的规格或更小、5 mm厚的规格或更小、4 mm厚的规格或更小、或3 mm厚的规格或更小。

[0072] 在热轧步骤之后，可以将轧制的热带材冷轧成具有0.2 mm至10 mm（例如2 mm）的最终规格厚度的片材。举例来说，可以将轧制的热带材冷轧成以下最终规格厚度：0.2 mm、0.3 mm、0.4 mm、0.5 mm、0.6 mm、0.7 mm、0.8 mm、0.9 mm、1 mm、1.1 mm、1.2 mm、1.3 mm、
1.4 mm、1.5 mm、1.6 mm、1.7 mm、1.8 mm、1.9 mm、2 mm、2.1 mm、2.2 mm、2.3 mm、2.4 mm、
2.5 mm、2.6 mm、2.7 mm、2.8 mm、2.9 mm、3 mm、3.1 mm、3.2 mm、3.3 mm、3.4 mm、3.5 mm、
3.6 mm、3.7 mm、3.8 mm、3.9 mm、4 mm、4.1 mm、4.2 mm、4.3 mm、4.4 mm、4.5 mm、4.6 mm、
4.7 mm、4.8 mm、4.9 mm、5 mm、5.1 mm、5.2 mm、5.3 mm、5.4 mm、5.5 mm、5.6 mm、5.7 mm、
5.8 mm、5.9 mm、6 mm、6.1 mm、6.2 mm、6.3 mm、6.4 mm、6.5 mm、6.6 mm、6.7 mm、6.8 mm、
6.9 mm、7 mm、7.1 mm、7.2 mm、7.3 mm、7.4 mm、7.5 mm、7.6 mm、7.7 mm、7.8 mm、7.9 mm、8 mm、8.1 mm、8.2 mm、8.3 mm、8.4 mm、8.5 mm、8.6 mm、8.7 mm、8.8 mm、8.9 mm、9 mm、9.1 mm、9.2 mm、9.3 mm、9.4 mm、9.5 mm、9.6 mm、9.7 mm、9.8 mm、9.9 mm、或10 mm。可以进行冷轧以产生具有最终规格厚度的片材，所述最终规格厚度代表总体规格减小20%、50%、75%、或
85%。

[0073] 然后可以对冷轧的片材进行固溶热处理步骤。固溶热处理步骤可以包括将片材从室温加热到约430℃至约500℃的温度。举例来说，固溶热处理步骤可以包括将片材从室温加热到约440℃至约490℃、约450℃至约480℃、或约460℃至约475℃的温度。

[0074] 在一些实施例中，固溶热处理步骤的加热速率可以是约250℃/小时至约350℃/小时（例如约250℃/小时、约255℃/小时、约260℃/小时、约265℃/小时、约270℃/小时、约275℃/小时、约280℃/小时、约285℃/小时、约290℃/小时、约295℃/小时、约300℃/小时、约305℃/小时、约310℃/小时、约315℃/小时、约320℃/小时、约325℃/小时、约330℃/小时、约335℃/小时、约340℃/小时、约345℃/小时、或约350℃/小时）。

[0075] 加热速率可以是显著更高的，特别是对于经由连续固溶热处理管线加工的片材来说。连续热处理管线中的加热速率可以在5℃/秒至20℃/秒的范围内（例如5℃/秒、6℃/秒、7℃/秒、8℃/秒、9℃/秒、10℃/秒、11℃/秒、12℃/秒、13℃/秒、14℃/秒、15℃/秒、16℃/秒、
17℃/秒、18℃/秒、19℃/秒、或20℃/秒）。

[0076] 片材可以在所述温度下均热一段时间。在一些实施例中，将片材均热最多6小时（例如10分钟至6小时，包括端值在内）。举例来说，可以将片材在约430℃至约600℃的温度下均热10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、或6小时。举例来说，可以将片材在约430℃至约500℃的温度下均热10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、或6小时。

[0077] 在其它实施例中，固溶热处理步骤的加热速率可以是约300℃/分钟至约500℃/分钟（例如约300℃/分钟、约325℃/分钟、约350℃/分钟、约375℃/分钟、约400℃/分钟、约425℃/分钟、约450℃/分钟、约475℃/分钟、或约500℃/分钟）。在这些情况下，片材可以在所述温度下均热5秒至5分钟（包括端值在内）的时间。举例来说，可以将片材在约430℃至约500℃的温度下均热10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、或5分钟。

[0078] 然后可以在淬火或冷却步骤中将片材冷却到约25℃至约120℃的温度。可以使用快速淬火操作或缓慢淬火操作进行淬火步骤。快速淬火操作中的冷却速率可以在每秒约2000℃至每秒约3000℃的范围内（例如每秒约2500℃）。缓慢淬火操作中的冷却速率可以在每秒约200℃至每秒约600℃的范围内（例如每秒约300℃至每秒约500℃或每秒约350℃至每秒约450℃）。可以使用液体淬火、气体淬火、或这些的组合来进行淬火。在一些情况下，使用水进行淬火步骤。在一些情况下，使用强制空气进行淬火步骤。

[0079] 任选地，可以将片材淬火到室温。在淬火之后所获得的片材处在W回火状态。这样的W回火状态的片材可以具有适用于形成零件的足够的室温延展性。因此，可以使用被淬火到室温的片材来形成零件。

[0080] 固溶热处理和淬火/冷却步骤是以这样的方式进行的以使得合金中的可溶性共晶相，如S相（Al2CuMg）和M相[Mg(Zn, Al, Cu)2或MgZn2]被溶解，这使得被添加到合金中的溶质的强化作用达到最大。在这些情况下，在经过固溶热处理的片材中没有观测到未溶解的MgZn2相、Mg(Zn, Al, Cu)2相、或Al2CuMg相。在经过固溶热处理的片材中存在的相包括含Fe相（例如Al7Cu2Fe）和含Si相（例如Mg2Si）的不可避免的不溶性构成颗粒。

[0081] 任选地，可以对经过固溶热处理的片材进行时效处理。人工时效处理过程产生高强度并且优化了所述合金的其它所期望的特性。最终产品的机械特性是根据所期望的用途通过各种时效处理条件来控制的。在一些情况下，本文所述的片材可以例如T4回火状态、T6回火状态、T7回火状态、或T8回火状态交付给客户。

[0082] 在一些实施例中，使用以下时效处理过程实现T6回火状态。可以将片材加热到约100℃至约140℃（例如约105℃至约135℃或约110℃至约130℃）的温度。所述时效处理过程还可以包括将片材在约100℃至约140℃（例如约105℃至约135℃或约110℃至约130℃）的温度下维持一段时间。在所述时效处理过程中维持片材的步骤可以进行约5分钟至约72小时的时间（例如30分钟至24小时或1小时至10小时）。任选地，所述时效处理过程可以另外包括将片材进一步加热到大于约140℃（例如145℃、150℃、或155℃）的温度的步骤。可以将片材在大于约140℃（例如约140℃至180℃）的温度下维持约5分钟至约72小时（例如30分钟至
24小时或1小时至10小时）的时间。所述时效处理过程还可以包括将片材经过约30分钟至48小时的持续时间冷却到室温。

[0083] 或者，可以将冷轧的F回火状态的片材坯料加热到固溶热处理温度，继而使用冷模热成形成零件。所述冷模可以提供为将合金元素维持在固溶体中以用于后续的人工时效响应所需的快速淬火速率。在热冲压和模具淬火之后，可以如上文所述对成形的零件进行人工时效处理。

[0084] 由本文所述的合金制备的片材显示出优越的屈服强度。在一些实施例中，当所述片材处在T6回火状态时，所述片材具有大于约500 MPa的屈服强度。举例来说，当处在T6回火状态时，所述片材可以具有510 MPa或更大、515 MPa或更大、520 MPa或更大、525 MPa或更大、530 MPa或更大、或535 MPa或更大的屈服强度。

[0085] 由本文所述的合金制备的片材显示出高塑性应变比（被称为r值或兰克福德值（Lankford value））。在一些实施例中，本文所述的片材在与轧制方向成45°的角度上显示出高r值。举例来说，在与轧制方向成45°的角度上r值可以是至少0.75、至少1.0、至少1.25、至少1.5、至少1.75、至少2.0、或至少2.25。高r值表明片材的各向异性行为。

[0086] 本文所述的合金可以用于制备呈板材、挤出件、铸件以及锻件或其它合适的产品形式的产品。所述产品可以使用如本领域的普通技术人员已知的技术来制备。举例来说，包括如本文所述的合金的板材可以通过将铸锭在均匀化步骤中，继而在热轧步骤中加工来制备。在热轧步骤中，可以将铸锭热轧成200 mm厚的规格或更小（例如10 mm至200 mm）。举例来说，可以将铸锭热轧成具有以下最终规格厚度的板材：10 mm至175 mm、15 mm至150 mm、20 mm至125 mm、25 mm至100 mm、30 mm至75 mm、或35 mm至50 mm。

[0087] 本文所述的合金和方法可以用于机动车和/或运输应用，包括机动车辆、飞机、以及铁路应用、或任何其它所期望的应用。在一些实施例中，所述合金和方法可以用于制备机动车辆车身零件产品，如保险杠、侧梁、顶梁、横梁、柱加强板（例如A柱、B柱、以及C柱）、内板、外板、侧板、发动机罩内板、发动机罩外板、或行李箱盖板。本文所述的铝合金和方法还可以用于飞机或铁路车辆应用中以制备例如外部面板和内部面板。

[0088] 本文所述的合金和方法还可以用于电子设备应用中。举例来说，本文所述的合金和方法还可以用于制备包括移动电话和平板型计算机的电子设备的壳体。在一些实施例中，所述合金可以用于制备移动电话（例如智能电话）的外壳和平板型计算机底部机壳的壳体。

[0089] 在一些情况下，本文所述的合金和方法可以用于工业应用中。举例来说，本文所述的合金和方法可以用于制备用于一般分销市场的产品。

[0090] 下列实施例将用来进一步说明本发明，然而，并非同时构成对其的任何限制。相反，将清楚了解的是，可以诉诸于其各种实施方案、改动方案以及等同方案，在阅读本文的说明之后，这些方案可以由本领域的普通技术人员所想到而不脱离本发明的精神。

[0091] 实施例1制备十二种合金以进行强度和伸长率测试（参见表4）。根据本文所述的方法制备合金V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、以及V12。所测试的合金的元素组成示于表4中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。合金V3是现有的AA7075合金并且用于比较目的。合金V1、V2、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、以及V12是根据本文所述的方法制备的原型合金。

[0092] 表4合金 Zn Cu Mg Fe Si Zr Mn Cr Ti
V1 8.03 2.07 1.68 0.13 0.07 0.10 0.04 0.03 0.003
V2 8.20 2.31 1.79 0.30 0.20 0.12 0.03 0.03 0.028
V3 5.43 1.47 2.48 0.19 0.09 0.003 0.02 0.17 0.005
V4 5.94 1.68 2.57 0.19 0.09 0.12 0.03 0.04 0.02
V5 6.77 2.18 2.45 0.10 0.09 0.12 0.03 0.04 0.004
V6 8.98 0.30 2.31 0.20 0.10 0.10 0.05 0.04 0.02
V7 5.74 0.31 1.49 0.20 0.11 0.10 0.03 0.03 0.01
V8 8.05 1.85 1.80 0.19 0.11 0.10 0.04 0.04 0.01
V9 8.20 1.81 2.16 0.20 0.11 0.11 0.04 0.04 0.01
V10 8.29 2.16 1.77 0.18 0.10 0.11 0.04 0.05 0.01
V11 8.07 2.34 1.96 0.19 0.07 0.10 0.04 0.03 0.014
V12 9.18 2.42 1.93 0.19 0.08 0.13 0.02 0.03 0.031
全部都是以重量%表示的。

[0093] 根据本文所述的程序，使用表5中所述的条件，将具有上文在表4中所示的合金组成的铸锭均匀化。确切地说，将铸锭经过8小时加热到460℃或465℃，然后均热一段时间，如表5中所示。第一加热和均热在表5中被称为“阶段1”。任选地，在第二均匀化步骤中将铸锭进一步加热和均热一段时间，这在表5中被称为“阶段2”。

[0094] 表5然后使用14个热轧道次将铸锭从65 mm的初始厚度热轧成8 mm的最终厚度。热轧步骤的铺放温度在400℃至425℃的范围内并且出口温度在315℃至370℃的范围内。将热带材立即放置在炉中以模拟盘管冷却。然后将热带材冷轧成约2 mm的最终规格厚度（总体规格减小75%）。然后将冷轧的片材以每小时约283℃的速率加热到465℃并且均热1小时。然后在淬火步骤中通过使用冷水或温水将片材冷却到室温（约25℃），然后进行时效处理。

[0095] 确切地说，使用约20℃的水将合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10淬火（在这个实施例中，这被称为“冷水淬火（cold water quench）”或“冷水淬火（cold water quenching）”）。对于冷水淬火，将片材以每秒约2000℃至每秒3000℃的速率冷却。然后根据下文在表6中所述的条件A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A11、A12、A13、或A14中的一种对所述合金进行时效处理。

[0096] 表6使用洛氏硬度测试（Rockwell Hardness Test）测量在冷水淬火并且根据表6中所述的条件进行时效处理之后由合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10制备的片材的硬度值。数据提供于下表7中。

[0097] 表7此外，使用温水将合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10淬火。对于温水淬火，使用约95℃的水将片材以每秒约350℃的速率冷却。然后根据下文在表8中所述的条件D1、D2、D3、D4、D5、D6、或D7中的一种对合金进行时效处理。

[0098] 表8使用洛氏硬度测试测量在温水淬火并且根据表8中所述的条件进行时效处理之后由合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10制备的片材的硬度值。数据提供于下表9中。

[0099] 表9使用上表7和表9中的数据比较冷水淬火和温水淬火的影响。确切地说，比较由相同的合金并且根据相同的时效处理条件制备的在淬火操作方面不同的片材。由合金V6制备、使用温水淬火、并且根据操作D3时效处理的片材具有比使用冷水淬火的相应片材（即由合金V6制备并且根据操作A3时效处理的片材）大5分的洛氏B硬度值。类似地，由合金V6制备、使用温水淬火、并且根据操作D7时效处理的片材具有比使用冷水淬火的相应片材（即由合金V6制备并且根据操作A7时效处理的片材）大5.1分的洛氏B硬度值。此外，由合金V7制备、使用温水淬火、并且根据操作D2时效处理的片材具有比使用冷水淬火的相应片材（即由合金V7制备并且根据操作A2时效处理的片材）低5.5分的洛氏B硬度值。

[0100] 实施例2根据下文在表10中所述的条件（即B1、B3、B4、B5、B6、B8、B10、B12、B14、以及B16）对实施例1中使用温水淬火所制备的片材进行时效处理。确切地说，根据对于时效处理操作B1、B3、B4、B5、以及B6所述的条件中的每一种对由合金V1、V2、V3、V5、V11、以及V12制备的片材进行时效处理。根据对于时效处理操作B8、B10、B12、B14、以及B16所述的条件中的每一种对由合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10制备的片材进行时效处理。如表10中所述，以16℃/小时的速率将片材从室温（约25℃）加热到约120℃。然后将片材在约120℃维持6小时。以11.7℃/小时的速率将根据时效处理操作B4、B5、B6、B12、B14、以及B16时效处理的片材从120℃进一步加热到155℃。将片材在约155℃维持在表10中被示为“第二均热时间”的时间段。然后将片材冷却到室温（约25℃）。从时效处理操作开始到时效处理操作结束所经过的时间在表10中被示为总时效处理时间。

[0101] 表10对于由合金V1、V2、V3、V5、V11、以及V12制备的根据时效处理操作B1、B3、B4、B5、以及B6中的每一种时效处理的片材以及由合金V4、V6、V7、V8、V9、以及V10制备的根据时效处理操作B8、B10、B12、B14、以及B16中的每一种时效处理的片材获得屈服强度（YS）、极限拉伸强度（UTS）、均匀伸长率（UE）百分比、总伸长率（TE）百分比、以及临界断裂应变（CFS）百分比数据。在室温下，根据测试方法ASTM B557和ASTM E8-11，使用INSTRON测试机（英斯特朗公司（Instron）；马萨诸塞州的诺伍德（Norwood, MA））进行拉伸测试。还获得了应变硬化指数（n值）和兰克福德值（r值）数据。所述特性是在纵向（L）方向上测量的。数据以表格形式列于表
11中。屈服强度数据和极限拉伸数据也分别示于图1和图2中。

[0102] 表11如表11中所示，与由合金V3（即用于比较目的的AA7075合金）制备的片材相比，对于由合金V1、V2、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、以及V12制备的片材获得了显著的强度增加。

[0103] 根据上述时效处理操作中的一种由合金V1-V12制备的片材所达到的最高屈服强度（即峰值时效屈服强度）在表12中列于标题“峰值时效屈服强度”下。与由比较合金AA7075（即V3）制备的片材的屈服强度相比屈服强度的变化也示于表12中。相应的总伸长率（T. Elong）百分比、均匀伸长率（U. Elong）百分比、以及临界断裂应变（CFS）百分比值再现于表12中。

[0104] 表12实施例3
通过加热到125℃的温度，持续24小时来对由合金V1至V12制备的片材进行时效处理。
测量所得的屈服强度并且结果示于下表13中。出于比较目的，峰值时效屈服强度也列于表
13中。

[0105] 表13 峰值时效屈服强度（MPa）在125℃下时效处理24小时之后的屈服强度（MPa）
V1 518 520
V2 534 537
V3 457 434
V4 517 503
V5 541 513
V6 592 624
V7 409 420
V8 517 523
V9 549 540
V10 530 541
V11 542 535
V12 599 579
与峰值时效强度数据相比，在125℃下时效处理24小时之后所获得的强度数据（“125℃数据”）显示出相当大的变异性。举例来说，与峰值时效强度数据相比，V6样品的125℃数据显示出屈服强度的显著增加。然而，与峰值时效强度数据相比，V5样品的125℃数据显示出屈服强度的显著降低。其它样品也在与峰值时效强度数据相比产生更高或更低的屈服强度的125℃数据方面有所不同。这些变异源于单个合金的不同的时效动力学。不受理论所束缚，在125℃下时效处理24小时之后所获得的相对更低的值可能起因于时效不足效应。

[0106] 实施例4还根据测试方法ASTM B557和ASTM E8-11在横向（T）方向上测量了合金V6和V12的拉伸特性。下表14示出了由合金V6和V12制备的片材在T方向上的屈服强度、极限拉伸强度、均匀伸长率百分比、拉伸伸长率百分比、以及临界断裂应变。出于比较目的，再现了来自表11的由合金V6和V12制备的片材在纵向（L）方向上的数据值。

[0107] 表14实施例5
使用相同的参数在由合金7075、合金V6、以及合金V12制备的片材上进行电阻点焊。参见图3。确切地说，使一对相反焊接电极与片材金属层的相对侧在直径相同的点处接触。然后发送电流穿过片材金属层，这引起焊接熔池的形成。停止电流并且焊接熔池凝固成焊点熔核。通过在片材中的每一个中进行焊接所形成的熔核具有相似的直径和压痕。如图3中所示，合金V6和V12在焊接处比合金7075有少得多的柱状晶粒区域。因此，合金V6和V12比合金
7075具有更大的抗裂性，这是因为大部分的裂纹沿柱状晶粒区域的晶界形成。

[0108] 实施例6对合金7075（两个样品）、合金V6、以及合金V12进行腐蚀测试。将片材在含有57 g/L的NaCl和10 mL的H2O2的溶液中浸泡24小时。如图4中所示，所述合金表现出不同类型和程度的腐蚀侵蚀。在24小时浸泡期之后，V6样品表现出最高的耐晶间腐蚀（IGC）性。在合金V6中观测到点蚀形态而非IGC。参见图4。

[0109] V12样品显示出一定程度的IGC，但是严重程度比合金7075样品低得多。参见图4。在7075样品中，观测到块状金属中显著的晶间侵蚀和渗透，这表明这些样品在所要求的样品当中提供最小量的耐IGC性。

[0110] 使用光学显微镜测量样品的点蚀深度。V6样品在所有所选择的浸泡时间间隔内，包括在6小时、24小时、以及48小时始终显示出最低的平均点蚀深度。平均点蚀深度低于20微米并且最大点蚀深度小于40微米。参见图5。

[0111] 与V6样品相比，V12样品显示出轻微的对IGC的敏感性。然而，严重程度比7075合金中要低得多，所述7075合金显示出大于40微米的平均点蚀深度值和75微米至约135微米范围内的最大点蚀深度。参见图5。

[0112] 如上所述，V6是低铜变体，而V12含有更高量的铜。惊人的是，低铜变体和更高铜变体这两者均表现出比基线合金7075更低的腐蚀侵蚀深度。

[0113] 实施例7制备八种合金以进行强度和伸长率测试（参见表15）。根据本文所述的方法制备合金K303、K304、K305、K306、K307、K308、K309、以及K311。所测试的合金的元素组成示于表15中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。根据本文所述的方法制备所述合金中的每一种。

[0114] 表15合金 Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn Ti Zr
K303 0.10 0.14 0.14 0.01 1.56 0.00 5.45 0.02 0.16
K304 0.09 0.14 0.15 0.01 1.31 0.00 6.14 0.02 0.15
K305 0.08 0.16 0.14 0.01 1.13 0.00 6.74 0.02 0.13
K306 0.09 0.14 0.14 0.01 2.08 0.00 6.30 0.03 0.14
K307 0.09 0.16 0.13 0.02 1.69 0.01 6.44 0.03 0.12
K308 0.09 0.14 0.15 0.01 1.48 0.00 7.82 0.03 0.14
K309 0.08 0.15 0.14 0.01 1.43 0.00 8.54 0.02 0.14
K310 0.11 0.16 0.13 0.00 1.35 0.00 10.00 0.025 0.14
K311 0.08 0.14 1.73 0.00 2.42 0.00 5.72 0.02 0.08
K312 0.11 0.14 1.16 0.00 1.72 0.00 7.09 0.03 0.11
K313 0.08 0.12 1.75 0.01 1.77 0.00 6.87 0.03 0.10
K314 0.12 0.12 1.87 0.00 1.54 0.00 7.51 0.03 0.08
全部都是以重量%表示的。

[0115] 通过以约30℃/小时的加热速率加热到约460℃将具有上文在表15中所示的合金组成的铸锭均匀化。将铸锭均热6小时。然后使用10个-11个热轧道次将铸锭热轧成10 mm的最终厚度。热轧步骤的出口温度在370℃至380℃的范围内。将热带材立即放置在炉中以模拟盘管冷却。然后将热带材冷轧成约1.0 mm的最终规格厚度。然后将冷轧的片材加热到460℃并且在盐浴中均热60秒。然后使用水或强制空气将片材淬火，然后使用下文所述的条件进行时效处理。

[0116] 为了达到T4回火状态，将冷轧的片材在水淬火之后在室温下保持10天（“T4-1条件”）或在室温下保持7天，然后在70℃下加热4天（“T4-2条件”）。后者条件模拟了在室温下90天的时效处理过程。

[0117] 为了达到T6回火状态，将T4回火状态材料进一步加热到95℃并且均热8小时，然后进一步加热到145℃并且均热6小时（“T6-1条件”）。或者，通过将冷轧的片材在室温下保持1天，然后将片材进一步加热到120℃并且将片材均热24小时来达到T6回火状态（“T6-2条件”）。作为第三个选择方案，通过将冷轧的片材在室温下保持1天，将片材加热到120℃并且将片材均热1小时，并且将片材进一步加热到180℃并且均热30分钟以模拟机动车应用的漆层烘烤条件来达到T6回火状态（“T6-3条件”）。

[0118] 然后根据ISO 6892测试片材的拉伸特性，根据VDA 238-100测试片材的弯曲行为，并且测试片材的时效硬化特性。确切地说，测试使用条件T4-1处于T4回火状态的经过水淬火的片材在与轧制方向成0°、45°、以及90°的角度上的屈服强度（YS）、极限拉伸强度（UTS）、均匀伸长率、总伸长率、以及塑性应变比（被称为r值或兰克福德值）。数据提供于下表16中并且还示于图6-9中。无铜变体显示出非常各向异性的行为，如经由高r45值所证实。

[0119] 表16 YS UTS 均匀伸长率总伸长率A80 塑性应变比r
（MPa）（MPa）（%）（%） -
K303 0° 292 389 13.2 14.8 0.23
45° 263 345 23.1 24.7 2.12
90° 290 380 18.4 20.9 0.61
K304 0° 313 422 16.9 16.9 0.26
45° 281 377 20.0 27.0 1.79
90° 313 413 17.9 18.9 0.59
K305 0° 331 444 14.9 15.3 0.25
45° 297 386 21.1 27.4 1.98
90° 328 429 17.8 22.1 0.64
K306 0° 328 436 14.7 15.8 0.27
45° 301 405 22.0 24.7 1.82
90° 328 429 17.9 19.0 0.57
K307 0° 327 440 13.7 14.6 0.27
45° 285 377 25.3 26.5 1.93
90° 319 421 17.2 18.3 0.66
K308 0° 329 436 13.9 14.5 0.24
45° 297 385 21.8 26.4 2.03
90° 326 418 16.3 21.2 0.62
K309 0° 374 488 15.7 16.1 0.27
45° 331 427 20.0 27.0 2.06
90° 371 469 16.1 20.2 0.62
K311 0° 297 445 19.5 21.5 0.43
45° 293 436 22.0 25.4 0.98
90° 303 455 20.6 22.1 0.62
测试在条件T4-2下时效处理以达到T4回火状态的片材在与轧制方向成0°、45°、以及
90°的角度上的屈服强度（YS）、总伸长率、以及塑性应变比（r值）。数据示于图10和图11中。
类似于在条件T4-1下时效处理的片材，无铜变体显示出非常各向异性的行为，如经由高r45值所证实。还测量了弯曲性，如图12中所示。

[0120] 还测试了在上文所述的三种不同的T6条件下时效处理的片材的屈服强度和总伸长率。结果示于图13和图14中。

[0121] 结果显示，无铜变体表现出非常各向异性的行为，如由高r45值所证实。无铜合金的T6强度水平是390 MPa至430 MPa并且含铜合金的T6强度水平在450 MPa至460 MPa的范围内。包括铜引起T6回火状态强度增加，但是产生更低的可成形性。

[0122] 实施例8根据本文所述的方法制备八种合金（参见表17）。所测试的合金的元素组成示于表17中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。

[0123] 表17合金 Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Zn+Mg+Cu
K388 0.10 0.15 0.15 0.05 1.50 5.35 0.02 0.10 7.00
K389 0.10 0.15 0.15 0.05 1.00 4.10 0.02 0.10 5.25
K390 0.10 0.15 0.15 0.05 1.25 4.40 0.02 0.10 5.80
K391 0.10 0.15 0.15 0.05 2.00 4.05 0.02 0.10 6.20
K392 0.10 0.15 0.15 0.05 1.75 4.70 0.02 0.10 6.60
K393 0.10 0.15 0.15 0.05 1.20 5.60 0.02 0.10 6.95
K394 0.10 0.15 0.30 0.05 3.05 4.45 0.02 0.10 7.80
K395 0.10 0.15 0.55 0.05 3.05 4.45 0.02 0.10 8.05
全部都是以重量%表示的。

[0124] 实施例9 铸造合金V6的三种变体并且使其经受相同的加工条件以进行比较。合金V6的元素组成示于表4中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。进一步研究的合金V6的变体的化学组成示于表19中。对所有合金进行相同的固溶化处理。

[0125] 表19合金 Zn Cu Mg Fe Si Zr Mn Cr Ti
V6 8.98 0.30 2.31 0.20 0.10 0.10 0.05 0.04 0.02
V6-6 8.98 0.30 2.31 0.20 0.10 0.05 0.05 0.04 0.02
V6-7 8.98 0.30 2.31 0.20 0.10 0.15 0.05 0.04 0.02
全部都是以重量%表示的。

[0126] 改变合金中Zr的量改变了微观结构。图15A、图15B、以及图15C示出了Zr量对合金微观结构的影响。合金V6-6（图15A，0.05重量%的Zr）重结晶，并且合金V6（图15B，0.10重量%的Zr）和合金V6-7（图15C，0.15重量%的Zr）没有重结晶。在一些情况下，大于0.10重量%的Zr量足以抑制重结晶。

[0127] 实施例10合金V4和V6的元素组成示于表4中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。
在实验室中以类似方式铸造和加工这两种合金。然而，这两种合金的最终微观结构在固溶化之后是显著不同的，如图16A和图16B中所示。图17A示出了完全重结晶的合金V4的SEM图像，而图17B是在固溶化之后完全未重结晶的合金V6的SEM图像。

[0128] Zr对重结晶动力学的影响可以归因于在均匀化期间形成的Al3Zr弥散相。Al3Zr弥散相可以通过钉扎晶界来抑制重结晶。然而，为了具有有效性，这些Al3Zr弥散相应当与基体共格、具有小的尺寸、高的数量并且在整个微观结构中均匀分布。重结晶的合金V4中的Al3Zr弥散相（例如，图17A中所示的那些）是更大的（约20 nm直径）并且更稀疏的。未重结晶的合金V6中的Al3Zr弥散相（例如，图17B中所示的那些）是更小的（约8 nm直径）并且具有更高的数量密度。合金V4中弥散相的更大的尺寸和低的数量密度可能不能充分钉扎晶界，从而允许高的重结晶率。相反，合金V6中细的良好分散的弥散相可以引起晶界的广泛钉扎，从而抑制重结晶。图16A和图16B举例说明了图17A和图17B中的显微照片中所示的合金的重结晶动力学。图16A示出了在加工之后发生的重结晶并且图16B示出了至少部分地由于Al3Zr弥散相而被抑制的重结晶。在一些情况下，所述Al3Zr弥散相可以具有约5 nm至约50 nm的直径（例如约5 nm至约20 nm、约8 nm至约20 nm、或约5 nm至约10 nm）。在一些情况下，所述Al3Zr弥散相可以具有小于约20 nm（例如小于约15 nm、小于约10 nm、或小于约8 nm）的直径。在一些情况下，所述Al3Zr弥散相可以提供可以产生更高强度的独特的未重结晶的微观结构。举例来说，在包含Al3Zr弥散相的片材中，所述片材可以具有大于约500 MPa、大于约525 MPa、大于约550 MPa、大于约575 MPa、或大于约600 MPa的屈服强度。

[0129] Al3Zr弥散相的尺寸、数量以及分布可以显著地影响7xxx合金的重结晶行为。在一些情况下，Al3Zr弥散相的尺寸、数量和/或分布可以经由合金组成和加工来控制。在一些情况下，小于约10 nm的尺寸的均匀分布的Al3Zr弥散相可以完全停止冷轧的7xxx合金在标准固溶化处理（例如430℃-500℃，持续10秒-6小时）期间的重结晶。可以使用7xxx系列Al合金的组成和加工来控制合金的微观结构。控制微观结构可以提供定制7xxx合金的强度和延展性的能力。

[0130] 实施例11铸造合金V6的八种变体并且使其经受相同的加工条件以进行强度比较。包括合金V6的八种变体的元素组成示于表20中，余量是铝。所述元素组成是以重量百分比提供的。

[0131] 表20合金 Zn Cu Mg Fe Si Zr Mn Cr Ti
V6 8.98 0.30 2.31 0.20 0.10 0.10 0.05 0.04 0.02
V6-1 8.95 0.57 2.38 0.18 0.11 0.09 0.039 0.04 0.01
V6-2 8.95 0.88 2.34 0.22 0.12 0.09 0.044 0.04 0.01
V6-3 9.16 1.18 2.29 0.23 0.1 0.11 0.042 0.04 0.01
V6-4 8.91 1.55 2.3 0.18 0.1 0.01 0.042 0.03 0.01
V6-5 9.01 2.05 2.26 0.2 0.09 0.09 0.041 0.03 0.01
V6-6 8.94 0.27 2.29 0.19 0.09 0.04 0.04 0.04 0.01
V6-7 9.1 0.27 2.36 0.19 0.12 0.15 0.044 0.04 0.01
V6-8 9.05 0.26 2.34 0.18 0.12 0.03 0.09 0.09 0.01
全部都是以重量%表示的。

[0132] 根据本文所述的程序，使用表5中所述的条件，将具有上文在表20中所示的合金组成的铸锭均匀化。确切地说，将铸锭经过8小时加热到460℃或465℃，然后均热一段时间，如表5中所示。第一加热和均热在表5中被称为“阶段1”。任选地，在第二均匀化步骤中将铸锭进一步加热和均热一段时间，这在表5中被称为“阶段2”。

[0133] 然后使用14个热轧道次将铸锭从65 mm的初始厚度热轧成8 mm的最终厚度。热轧步骤的铺放温度在400℃至425℃的范围内并且出口温度在315℃至370℃的范围内。将热带材立即放置在炉中以模拟盘管冷却。然后将热带材冷轧成约2 mm的最终规格厚度（总体规格减小75%）。然后将冷轧的片材以每小时约283℃的速率加热到465℃并且均热1小时。然后在淬火步骤中通过使用冷水或温水将片材冷却到室温（约25℃），然后进行时效处理。

[0134] 确切地说，使用约55℃的水将合金淬火（在这个实施例中，这被称为“温水淬火”）。对于温水淬火，将片材以每秒约150℃至每秒350℃的速率冷却。通过加热到125℃的温度，持续24小时来对由合金V6-1至V6-8制备的片材进行时效处理（在这个实施例中，这被称为“T6”回火状态）。在纵向方向上测量的所得的屈服强度示于下表21中。出于比较目的，合金V6的屈服强度（示于表13中）也列于表21中。通过加热到180℃的温度，持续0.5小时来对T6回火状态合金进行进一步时效处理（在这个实施例中，这被称为“漆层烘烤”或“PB”条件）。
在T6+PB处理之后所得的屈服强度也示于表21中。

[0135] 表21合金在125℃下时效处理24小时之后在T6+PB之后的屈服强度（MPa）在PB之后屈服强度的变化（MPa）（T6）的屈服强度（MPa）
V6 624 547 -77
V6-1 570 541 -29
V6-2 560 566 6
V6-3 623 597 -26
V6-4 578 576 -2
V6-5 571 581 10
V6-6 546 520 -26
V6-7 630 544 -86
V6-8 593 543 -50
如可以在表21中所看到的那样，合金V6在T6回火状态下显示出高屈服强度（即624
MPa）。然而，另外的PB处理引起屈服强度的显著下降，即下降了77 MPa而达到547 MPa。本文所述的八种变体被设计成减轻PB之后强度的降低，同时仍保持T6回火状态下的屈服强度大于约600 MPa。从表21中所示的结果显而易见的是，合金变体V6-3满足这一标准，它显示出在T6回火状态下623 MPa的YS和在另外的PB处理之后597 MPa的YS。在另外的PB处理之后，合金V6-3的屈服强度仅有26 MPa的下降，相比之下，具有大于600 MPa的T6强度的另外两种合金V6和V6-7分别有77 MPa和86 MPa的下降。

[0136] 作为另一个实例，合金V12是在从T6回火状态进行漆层烘烤之后屈服强度有非常低的下降的合金（组成示于表4中）。屈服强度从T6回火状态下的613 MPa下降到漆层烘烤之后的605 MPa，仅下降了8 MPa。这样的合金具有有助于高强度的完全未重结晶的微观结构。这种合金可以用于需要良好的断裂韧性和疲劳性能的应用中。

[0137] 实施例12本文所述的合金可以经历热成形或热冲压过程以形成所期望的零件。在热成形过程
中，通常将合金片材加热到高于特定合金的固溶化温度的温度。固溶化温度可以在约400℃至约600℃的范围内。在固溶化之后，将合金片材转移到压机中，其中它被成形成所期望的形状并且同时由模具冷却。因此，为了能够成形成复杂形状，重要的是，所述合金在高温下具有良好的延展性或可成形性。在一些情况下，当加热到高于某些温度时，7xxx合金显示出延展性的降低，例如图18A中所示的合金7075。在其它情况下，合金V6在高温下没有显示延展性的降低，如图18B中所示，这使得所述合金更适用于热成形应用。

[0138] 除了用于机动车领域之外，本发明的合金还可以用于航空航天和消费类电子设备领域。对于航空航天，所述合金可以用于结构和非结构应用。对于结构机身零件，所述结构机身零件可以是例如机翼、机身、副翼、方向舵、升降舵、引擎罩或支架。对于非结构机身零件，所述非结构机身零件可以是例如座椅调节导轨、座椅框架、仪表盘或铰链。未重结晶的微观结构允许断裂韧性和疲劳性能提高。对于消费类电子设备，本发明的合金可以用于手机壳、膝上型计算机、平板型计算机、电视等。

[0139] 实施例13在另一个实施例中，根据本文所述的程序，使用表5中所述的条件将具有上文在表20中所示的合金组成V6-3和V6-7的铸锭均匀化。确切地说，将铸锭经过8小时加热到460℃或465℃，然后均热一段时间，如表5中所示。第一加热和均热在表5中被称为“阶段1”。任选地，在第二均匀化步骤中将铸锭进一步加热和均热一段时间，这在表5中被称为“阶段2”。

[0140] 然后使用14个热轧道次将铸锭从65 mm的初始厚度热轧成8 mm的最终厚度。热轧步骤的铺放温度在400℃至425℃的范围内并且出口温度在315℃至370℃的范围内。将热带材立即放置在炉中以模拟盘管冷却。然后将热带材冷轧成约2 mm的最终规格厚度（总体规格减小75%）。然后将冷轧的片材以每小时约283℃的速率加热到465℃并且均热1小时。然后在淬火步骤中通过使用冷水或温水将片材冷却到室温（约25℃），然后进行时效处理。

[0141] 确切地说，使用约55℃的水将合金淬火（在这个实施例中，这被称为“温水淬火”）。对于温水淬火，将片材以每秒约150℃至每秒350℃的速率冷却。与实施例11相反，不通过加热以形成T6回火状态来对实施例13中由合金V6-3和V6-7制备的片材进行时效处理，而是热成形，然后直接漆层烘烤而不经历T6回火状态。通过加热到180℃的温度，持续0.5小时来对实施例12的V6-3合金和V6-7合金进行进一步时效处理（在这个实施例中，这被称为“漆层烘烤”或“PB”条件）。在PB处理之后所得的屈服强度也示于表22中。

[0142] 表22合金在PB之后的屈服强度（MPa）
V6-3 580
V6-7 560
如可以在表21和表22中所看到的那样，根据实施例13加工的合金V6-3在不经历T6处理的情况下在热成形之后直接通过加热到180℃的温度，持续0.5小时进行时效处理（在这个实施例中，这被称为“漆层烘烤”或“PB”条件）之后显示出580 MPa的屈服强度，相比之下，根据实施例11加工的合金V6-3在将所述合金时效处理成T6回火状态并且进行另外的PB处理之后显示出597 MPa的屈服强度。根据实施例13加工的合金V6-7在不经历T6处理的情况下在热成形之后直接通过漆层烘烤进行时效处理之后显示出560 MPa的屈服强度，相比之下，根据实施例11加工的合金V6-7在将所述合金时效处理成T6回火状态并且进行另外的PB处理之后显示出544 MPa的屈服强度。如可以在表22中所看到的那样，通过在热成形之后直接进行漆层烘烤处理而不经历T6，合金V6-3和V6-7显示出高屈服强度。

[0143] 上文所引用的所有专利、专利申请、出版物以及摘要以引用的方式整体并入本文。已经描述了本发明的各种实施方案以实现本发明的各种目的。应当认识到的是，这些实施方案仅仅说明了本发明的原理。其许多改动方案和改变方案对本领域的普通技术人员将是显而易见的而不脱离如以下权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

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