ES2848029T3 - Métodos para envejecer artificialmente aleaciones de aluminio-cinc-magnesio - Google Patents
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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Abstract
Un método que comprende: (a) colar una aleación de aluminio que tiene un 2,5 - 12,0 % en peso de Zn y de un 1,0 a un 5,0 % en peso de Mg, en donde al menos uno del cinc y el magnesio es el componente predominante de la aleación distinto del aluminio; (b) opcionalmente trabajar en caliente o trabajar en frío la aleación de aluminio, (c) después de la etapa de colada (a) y la etapa opcional (b), realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio; (d) después de la etapa (c), opcionalmente trabajar la aleación de aluminio; y (e) después de la etapa (c) y la etapa opcional (d), envejecer artificialmente la aleación de aluminio, en donde la etapa de envejecimiento artificial (e) comprende: (i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio a una primera temperatura de aproximadamente 166 a 277 ºC (330 ºF a 530 ºF) y durante un primer tiempo de envejecimiento de 1 minuto a 45 minutos; (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura.
Description
DESCRIPCIÓN
Métodos para envejecer artificialmente aleaciones de aluminio-cinc-magnesio
ANTECEDENTES
Las aleaciones de aluminio son útiles en una diversidad de aplicaciones. Sin embargo, la mejora de una propiedad de una aleación de aluminio sin degradar otra propiedad es difícil de conseguir. Por ejemplo, es difícil aumentar la resistencia de una aleación sin disminuir la dureza de una aleación. Otras propiedades de interés para las aleaciones de aluminio incluyen la resistencia a la corrosión y la resistencia a la propagación de grietas por fatiga, por nombrar dos.
El documento US 3856584 A desvela un método para tratar térmicamente una aleación de aluminio de la serie 7xxx para reducir la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión. El método se aplicará a las aleaciones que se hayan sometido a un tratamiento térmico de solubilización a una temperatura elevada y un tratamiento de envejecimiento a una temperatura menor, por ejemplo, aleaciones en una condición de temple T6. El método comprende un tratamiento térmico de retrogresión para ablandar el material y un tratamiento térmico de reenvejecimiento posterior para reendurecimiento para recuperar las propiedades de resistencia máxima originales de los materiales.
SUMARIO DE LA DIVULGACIÓN
En líneas generales, la presente solicitud de patente se refiere a métodos mejorados para envejecer artificialmente aleaciones de aluminio que tienen cinc y magnesio, y productos basados en las mismas. Como se usa en el presente documento, las aleaciones de aluminio que tienen cinc y magnesio son aleaciones de aluminio en donde al menos uno del cinc y el magnesio es el componente predominante de la aleación distinto al aluminio, tanto si tales aleaciones de aluminio son aleaciones de fundición (es decir, aleaciones 5xx.x o 7xx.x) o aleaciones para forja (es decir, aleación 5xxx o 7xxx). Las aleaciones de aluminio que tienen cinc comprenden generalmente de un 2,5 a un 12 % en peso de Zn, de un 1,0 a un 5,0 % en peso de Mg y pueden incluir hasta un 3,0 % en peso de Cu. En una realización, la aleación de aluminio comprende un 4,0 - 5,0 % en peso de Zn y un 1,0 - 2,5 % en peso de Mg.
El método incluye generalmente:
(a) colar una aleación de aluminio que tiene de un 2,5 - 12 % en peso de Zn y de un 1,0 a un 5,0 % en peso de Mg, a continuación;
(b) opcionalmente trabajar en caliente o trabajar en frío la aleación de aluminio,
(c) después de la etapa de colada (a) y la etapa opcional (b), realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio;
(d) después de la etapa (c), opcionalmente trabajar la aleación de aluminio; y
(e) después de la etapa (c) y la etapa opcional (d), envejecer artificialmente la aleación de aluminio, en donde la etapa de envejecimiento artificial (e) comprende:
(i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio a una primera temperatura de aproximadamente 154 °C (310 °F) (o aproximadamente 166 °C (330 °F)) a 277 °C (530 °F) y durante un primer tiempo de envejecimiento de 1 minuto a 6 horas; en donde el primer tiempo de envejecimiento no es superior a 45 minutos.
(ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura.
Los métodos pueden conseguir una combinación mejorada de propiedades y/o rendimiento mejorado con respecto a los procesos de envejecimiento convencionales.
La etapa de colada (a) puede ser cualquier etapa de colada adecuada para una aleación de aluminio para forja o una aleación de aluminio de fundición. Las aleaciones de aluminio para forja pueden colarse, por ejemplo, mediante colada directa en frío y/o colada continua (por ejemplo, mediante colada continua de bandas de rodillos gemelos), entre otros métodos. Las aleaciones de aluminio de fundición se conforman por colada, y pueden colarse mediante cualquier método de conformación por colada adecuado, incluyendo colada en molde permanente, colada inyectada a alta presión, colada en molde con arena, fundición de precisión, colada a presión y colada en estado semisólido, entre otros.
Después de la etapa de colada (a), el método puede incluir (b) opcionalmente trabajar en caliente y/o trabajar en frío
la aleación de aluminio colada. Cuando la aleación de aluminio es una aleación de aluminio para forja, generalmente se trabaja en caliente y puede trabajarse en frío después de la etapa de colada. Esta etapa de trabajo en caliente opcional puede incluir laminado, extrusión y/o forja. La etapa de trabajo en frío opcional puede incluir conformado por flujo, estirado y otras técnicas de trabajo en frío. Esta etapa opcional (b) no se completa cuando la aleación de aluminio es una aleación de aluminio conformada por colada. Una etapa de homogeneización puede producirse antes de cualquier etapa de trabajo en caliente (por ejemplo, para aleaciones de aluminio para forja).
Después de la etapa opcional de trabajo en caliente y/o trabajo en frío (b), el método incluye (c) realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio. Realizar tratamiento térmico de solubilización y después templar, y similares, significa calentar una aleación de aluminio a una temperatura adecuada, generalmente superior a la temperatura del solvus, manteniéndola a esa temperatura el tiempo suficiente para permitir que los elementos solubles entren en solución sólida, y enfriar lo suficientemente rápido para mantener los elementos en solución sólida. El tratamiento térmico de solubilización puede incluir colocar la aleación de aluminio en un aparato de calentamiento adecuado durante un periodo de tiempo adecuado. El temple (enfriamiento) puede conseguirse de cualquier manera adecuada y mediante cualquier medio de enfriamiento adecuado. En una realización, el temple comprende poner en contacto la aleación de aluminio con un gas (por ejemplo, refrigeración por aire). En otra realización, el temple comprende poner en contacto la lámina de aleación de aluminio con un líquido. En una realización, el líquido tiene base acuosa, tal como agua u otra solución de enfriamiento de base acuosa. En una realización, el líquido es agua y la temperatura del agua es aproximadamente la temperatura ambiente. En otra realización, el líquido es agua y la temperatura del agua es aproximadamente la temperatura de ebullición. En otra realización, el líquido es un aceite. En una realización, el aceite tiene base de hidrocarburo. En otra realización, el aceite tiene base de silicona.
Después de la etapa (c) de realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio, el método puede incluir opcionalmente (d) trabajar el cuerpo de la aleación de aluminio, tal como estirar un 1-10 % (por ejemplo, para planicidad y/o alivio de la tensión) y/o inducir una cantidad elevada de trabajo en frío (por ejemplo, un 25-90 %), como se enseña en la Publicación de Solicitud de Patente U.S. N.° 2012/0055888 del mismo solicitante. Esta etapa (d) opcional puede incluir trabajo en caliente y/o trabajo en frío.
Después de la etapa (c) de realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio y la etapa de trabajo (d) opcional, el método incluye envejecer artificialmente la aleación de aluminio (e). La etapa de envejecimiento artificial (e) puede incluir (i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio a una primera temperatura de aproximadamente 166 °C a 277 °C (330 °F a 530 °F) y durante un primer tiempo de envejecimiento de 1 minuto a 6 horas, y (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. Una o más etapas de envejecimiento adicionales después de la primera y segunda etapas de envejecimiento pueden completarse. Las etapas de envejecimiento artificial antes de la primera etapa de envejecimiento no se completan.
Como se ha indicado anteriormente, la primera etapa de envejecimiento se produce generalmente a una primera temperatura de envejecimiento y esta primera temperatura de envejecimiento es generalmente de 154 °C (310 °F) (o 166 °C (330 °F)) a 277 °C (530 °F). Las temperaturas más bajas pueden ser más útiles con niveles de cinc más elevados, y las temperaturas más elevadas pueden ser más útiles con niveles de cinc más bajos. En una realización, la primera temperatura de envejecimiento es al menos 177 °C (350 °F). En otra realización, la primera temperatura de envejecimiento es al menos 188 °C (370 °F). Además en otra realización, la primera temperatura de envejecimiento es al menos 199 °C (390 °F). En una realización, la primera temperatura de envejecimiento no es superior a 238 °C (460 °F). En una realización, la primera temperatura de envejecimiento no es superior a 216 °C (420 °F).
La duración de la primera etapa de envejecimiento es generalmente de 1 minuto a 6 horas, y puede estar relacionada con la primera temperatura de envejecimiento. Por ejemplo, las primeras etapas de envejecimiento más largas pueden ser útiles a temperaturas más bajas, y las primeras etapas de envejecimiento más cortas pueden ser útiles a temperaturas más elevadas. El primer tiempo de envejecimiento no es superior a 45 minutos. En otra realización, el primer tiempo de envejecimiento no es superior a 30 minutos. Además en otra realización, el primer tiempo de envejecimiento no es superior a 20 minutos. En una realización, el primer tiempo de envejecimiento puede ser al menos 5 minutos.
En una realización, la primera etapa de envejecimiento se realiza de "1 a 30 minutos a una temperatura de aproximadamente 204 °C (400 °F)", o una condición de envejecimiento sustancialmente equivalente. Como observarán los expertos en la materia, las temperaturas y/o los tiempos de envejecimiento pueden ajustarse basándose en principios y/o fórmulas de envejecimiento bien conocidos (por ejemplo, usando la ley de Fick). Por lo tanto, los expertos en la materia podrían aumentar la temperatura de envejecimiento pero disminuir el tiempo de envejecimiento, o viceversa, o cambiar solo ligeramente uno de estos parámetros, y aún así conseguir el mismo resultado que de "1 a 30 minutos de envejecimiento a una temperatura de aproximadamente 204 °C (400 °F)". El número de prácticas de envejecimiento artificial que podrían conseguir el mismo resultado que de "1 a 30 minutos de envejecimiento a una temperatura de aproximadamente 204 °C (400 °F)" es numeroso y, por lo tanto, todas estas
prácticas de envejecimiento sustitutivas no se enumeran en el presente documento, incluso aunque estén dentro del ámbito de la presente invención. Las expresiones "o una temperatura y duración de envejecimiento artificial sustancialmente equivalentes" y "o una práctica sustancialmente equivalente" se usan para incluir todas estas prácticas de envejecimiento sustitutivas.
Como se ha indicado anteriormente, la segunda etapa de envejecimiento se produce generalmente a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, y la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. En una realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de - l5 a 66 °C (5 a 150 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de - l2 a 38 °C (10 a 100 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de -12 a 24 °C (10 a 75 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de -7 a 10 °C (20 a 50 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento.
Como se ha indicado anteriormente, la duración de la segunda etapa de envejecimiento es al menos 30 minutos. En una realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento es al menos 1 hora. En otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento es al menos 2 horas. Además en otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento es al menos 3 horas. En una realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento no es superior a 30 horas. En otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento no es superior a 20 horas. En otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento no es superior a 12 horas. En otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento no es superior a 10 horas. En otra realización, la duración de la segunda etapa de envejecimiento no es superior a 8 horas.
En una realización, la segunda etapa de envejecimiento se realiza de "2 a 8 horas a una temperatura de aproximadamente 182 °C (360 °F)", o una condición de envejecimiento sustancialmente equivalente. Como observarán los expertos en la materia, las temperaturas y/o tiempos de envejecimiento pueden ajustarse basándose en principios y/o fórmulas de envejecimiento bien conocidos. Por lo tanto, los expertos en la materia podrían aumentar la temperatura de envejecimiento pero disminuir el tiempo de envejecimiento, o viceversa, o solo cambiar ligeramente uno de estos parámetros, y aún conseguir los mismos resultados que de "2 a 8 horas de envejecimiento a una temperatura de aproximadamente 182 °C (360 °F)". El número de prácticas de envejecimiento artificial que podrían conseguir el mismo resultado que de "2 a 8 horas de envejecimiento a una temperatura de aproximadamente 182 °C (360 °F)" es numeroso y, por lo tanto, todas estas prácticas de envejecimiento sustitutivas no se enumeran en el presente documento, incluso aunque estén dentro del ámbito de la presente invención. Las expresiones "o una temperatura y duración de envejecimiento artificial sustancialmente equivalentes" y "o una práctica sustancialmente equivalente" se usan para incluir todas estas prácticas de envejecimiento sustitutivas.
El método puede incluir opcionalmente formar la aleación de aluminio en un producto de forma predeterminada durante o después de la etapa de envejecimiento (e). Como se usa en el presente documento, un "producto de forma predeterminada" y similares significa un producto al que se le da una forma mediante una operación de conformado (por ejemplo, estiramiento, planchado, conformado en caliente, conformado por flujo, conformado por cizallamiento, conformado por rotación, abombamiento, estricción, rebordeado, trenzado, ribeteado, doblado, cosido, estampado, hidroconformado y rizado, entre otros), y cuya forma se determina antes de la operación de conformado (etapa). Los ejemplos de productos de forma predeterminada incluyen componentes de automoción (por ejemplo, capós, guardabarros, puertas, techos y tapas de maletero, entre otros) y envases (por ejemplo, latas de comida, botellas, entre otros), componentes electrónicos de consumo (por ejemplo, como ordenadores portátiles, teléfonos móviles, cámaras, reproductores de música móviles, dispositivos portátiles, ordenadores, televisores, entre otros), entre otros productos de aleación de aluminio. En una realización, el producto de forma predeterminada está en su forma de producto final después de la etapa de conformado. La etapa de conformado usada para producir "productos de forma predeterminada" puede producirse simultáneamente o después de la etapa de envejecimiento artificial (por ejemplo, simultáneamente o después de la primera etapa de envejecimiento, y/o antes, después o y simultáneamente a la segunda etapa de envejecimiento).
En una realización, la etapa de conformado se completa simultáneamente a la etapa de envejecimiento (e) y, por lo tanto, puede producirse a temperatura elevada. En el presente documento tales etapas de conformado a temperatura elevada se denominan operaciones de "conformado en caliente". En una realización, una operación de conformado en caliente se produce a una temperatura de 93 °C a 277 °C (200 °F a 530 °F). En otra realización, una operación de conformado en caliente se produce a una temperatura de 121 °C a 232 °C (250 °F a 450 °F). Por lo tanto, en algunas realizaciones, el conformado en caliente puede usarse para producir productos de forma predeterminada. El conformado en caliente puede facilitar la producción de productos de formas predeterminadas sin defectos. Sin defectos significa que los componentes son adecuados para su uso como producto comercial y, por lo tanto, pueden tener pocas (insustanciales) o ninguna grietas, arrugas, líneas de Lüder, adelgazamiento y/o piel de naranja, por nombrar algunos. En otras realizaciones, el conformado a temperatura ambiente puede usarse para producir productos de forma predeterminada sin defectos.
En un enfoque, el método comprende (a) conformar por colada una aleación de aluminio, en donde la aleación de aluminio comprende un 4,0 - 5,0 % en peso de Zn y un 1,0 - 2,5 % en peso de Mg, a continuación (b) realizar
tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar el cuerpo de la aleación de aluminio, y a continuación (c) envejecer artificialmente la aleación de aluminio, en donde el envejecimiento artificial incluye un primer envejecimiento de la aleación de aluminio a una primera temperatura de aproximadamente 199 °C a 216 °C (390 °F a 420 °F) y durante un primer tiempo de envejecimiento de 1 minuto a 60 minutos, y (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. En una realización de este enfoque, la segunda temperatura de envejecimiento es de 149 °C a 193 °C (300 a 380 °F), y el primer tiempo de envejecimiento es de 1 a 36 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 166 °C a 188 °C (330 a 370 °F), y el tiempo de envejecimiento es de 1 a 8 horas. Una o más etapas de envejecimiento adicionales después de la primera y segunda etapas de envejecimiento pueden completarse. Las etapas de envejecimiento antes de la primera etapa de envejecimiento no se completan.
En un enfoque, el método comprende (a) conformar por colada una aleación de aluminio, en donde la aleación de aluminio es una aleación de fundición de aluminio de uno de 707.X, 712.X, 713.X o 771.X, y a continuación (b) realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar el cuerpo de la aleación de aluminio, y a continuación (c) envejecer artificialmente la aleación de aluminio, en donde el envejecimiento artificial incluye un primer envejecimiento de la aleación de aluminio, tal como usando cualquiera de las condiciones de primer envejecimiento que se han descrito anteriormente, y (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. Una o más etapas de envejecimiento adicionales después de la primera y segunda etapas de envejecimiento pueden completarse. Las etapas de envejecimiento artificial antes de la primera etapa de envejecimiento no se completan. Las aleaciones de conformación por colada de aluminio 707.X, 712.X, 713.X o 771.X, son aleaciones de fundición conocidas y sus composiciones se definen, por ejemplo, en el documento de la Asociación del Aluminio "Designation and Chemical Compositions Limits for Aluminum Alloys in the Form of Castings and Ingot", abril de 2002, que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad. Como se sabe, la "X" puede sustituirse con un "0", "1", etc., para definir la composición específica de la aleación de fundición (conocida o futura). En un sentido general, para este documento, el "0" generalmente se refiere a la composición de un producto conformado por colada, mientras que "1" o "2" generalmente se refiere a una composición de un lingote. Por ejemplo, 707.0 incluye un 1,8 - 2,4 % en peso de Mg para un producto conformado por colada formado a partir de la aleación 707, mientras que 707.1 incluye un 1,9 - 2,4 % en peso de Mg para un lingote formado a partir de la aleación 707.
En una realización, la aleación es un producto de aleación de aluminio 7xxx para forja, lo que significa que la aleación se ha trabajado en caliente en algún momento después de la colada. Los ejemplos de productos para forja incluyen productos laminados (lámina y placa), extrusiones y forjas. En una realización, un método incluye (a) preparar una aleación de aluminio 7xxx para forja para tratamiento térmico de solubilización, en donde la aleación de aluminio 7xxx para forja comprende un 4,0 - 9,5 % en peso de Zn, de un 1,2 a un 3,0 % en peso de Mg, y hasta un 2,6 % en peso de Cu, (b) después de la etapa (a), realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio 7xxx para forja, y (c) después de la etapa (b), envejecer artificialmente la aleación de aluminio 7xxx para forja, en donde la etapa de envejecimiento artificial (c) comprende, (i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio 7xxx para forja a una primera temperatura en el intervalo de 154 °C a 221 °C (310 °F a 430 °F) de 1 minuto a 360 minutos, (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio 7xxx para forja a una segunda temperatura durante al menos 0,5 horas, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. Pueden completarse una o más etapas de envejecimiento adicionales después de la primera y segunda etapas de envejecimiento. Las etapas de envejecimiento artificial antes de la primera etapa de envejecimiento no se completan. En una realización, la etapa de envejecimiento artificial consiste en la primera etapa de envejecimiento y la segunda etapa de envejecimiento (es decir, solo se usan dos etapas de envejecimiento). La primera y segunda etapas de envejecimiento artificial comprenden generalmente calentar o enfriar a la(s) temperatura(s) indicada(s), según sea el caso, y a continuación mantener durante el periodo de tiempo indicado. Por ejemplo, una primera etapa de envejecimiento artificial de "188 °C (370 °F) durante 10 minutos" podría incluir el calentamiento de la aleación de aluminio hasta que alcance la temperatura objetivo de 188 °C (370 °F), y a continuación mantenerla durante 10 minutos dentro de un intervalo de temperaturas tolerable y controlable centrado en aproximadamente 188 °C (370 °F) ((por ejemplo, /-°-12C (°10F), o /°-15C (°5F), por ejemplo). La integración del envejecimiento puede usarse para facilitar un envejecimiento apropiado.
En una realización, el método incluye aliviar la tensión de la aleación de aluminio 7xxx para forja, en donde el alivio de la tensión se produce después del tratamiento térmico de solubilización y después de la etapa de temple (b) y antes de la etapa de envejecimiento artificial (c). En una realización, el alivio de la tensión comprende al menos uno de estiramiento de un 0,5 a un 8 % y compresión de un 0,5 a un 12 %.
Como se ha indicado anteriormente, el método incluye envejecer artificialmente la aleación de aluminio 7xxx para forja, en donde la etapa de envejecimiento artificial (c) comprende, (i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio 7xxx para forja a una primera temperatura en el intervalo de 154 °C a 221 °C (310 °F a 430 °F) de 1 minuto a 360 minutos, (ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio 7xxx para forja a una segunda temperatura durante al menos 0,5 horas, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura. En una realización, la segunda temperatura es al menos -12 °C (10 °F) inferior a la primera temperatura. En otra realización,
la segunda temperatura es al menos -7 °C (20 °F) inferior a la primera temperatura. Además en otra realización, la segunda temperatura es al menos -1 °C (30 °F) inferior a la primera temperatura. En otra realización, la segunda temperatura es al menos 4 °C (40 °F) inferior a la primera temperatura. Además en otra realización, la segunda temperatura es al menos 10 °C (50 °F) inferior a la primera temperatura. En otra realización, la segunda temperatura es al menos 16 °C (60 °F) inferior a la primera temperatura. Además en otra realización, la segunda temperatura es al menos 21 °C (70 °F) inferior a la primera temperatura. En una realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 120 minutos. En otra realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 90 minutos. Además en otra realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 60 minutos. En otra realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 45 minutos. Además en otra realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 30 minutos. En otra realización, la primera etapa de envejecimiento no es superior a 20 minutos. En una realización, la primera etapa de envejecimiento es al menos 5 minutos. En otra realización, la primera etapa de envejecimiento es al menos 10 minutos. En una realización, la primera etapa de envejecimiento es de 5 a 20 minutos. En una realización, la segunda etapa de envejecimiento es de 1 a 12 horas. En otra realización, la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. Además en otra realización, la segunda etapa de envejecimiento es de 3 a 8 horas.
En un enfoque, la aleación de aluminio 7xxx para forja incluye un 4,0 - 9,5 % en peso de Zn, de un 1,2 a un 3,0 % en peso de Mg, y de un 1,0 a un 2,6 % en peso de Cu. En una realización asociada con este enfoque, la primera temperatura es de 154 °C a 204 °C (310° a 400 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 120 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 160 °C a 199 °C (320° a 390 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 90 minutos. Además en otra realización, la primera temperatura es de 166 °C a 196 °C (330° a 385 °F), y en donde la primera etapa de envejecimiento no es superior a 60 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 171 °C a 193 °C (340° a 380 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 30 minutos. En una realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 121 °C a 177 °C (250° a 350 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 0,5 a 12 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 132 °C a 171 °C (270° a 340 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 1 a 12 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 138 °C a 168 °C (280° a 335 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 143 °C a 166 °C (290° a 330 °F), y en donde la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 149 °C a 163 °C (300° a 325 °F), y en donde la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 3 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 4 horas. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja incluye de un 5,7 -8.4 % en peso de Zn, de un 1,3 a un 2,3 % en peso de Mg, y de un 1,3 a un 2,6 % en peso de Cu. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja incluye de un 7,0 a un 8,4 % en peso de Zn. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja se selecciona entre el grupo que consiste en 7x85, 7x55, 7x50, 7x40, 7x99, 7x65, 7x78, 7x36, 7x37, 7x49, y 7x75, entre otras, como se define en el documento de la Asociación del Aluminio "International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys" de febrero de 2009, y su Suplemento correspondiente de febrero de 2014, denominado colectivamente "Teal Sheets", incorporándose ambos en el presente documento por referencia en su totalidad. Como se sabe, la "x" puede sustituirse con un "0", "1", etc., si fuera apropiado, para definir la composición específica de la aleación de aluminio 7xxx para forja (conocida o futura). Por ejemplo, 7040 incluye un 1,5 - 2,3 % en peso de Cu, un 1,7 - 2,4 % en peso de Mg, y un 5,7 - 6,7 % en peso de Zn, mientras que 7140 incluye un 1,3 - 2,3 % en peso de Cu, un 1,5 -2.4 % en peso de Mg, y un 6,2 - 7,0 % en peso de Zn, como se muestra en Teal Sheets. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es una aleación 7x85. En otra realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es una aleación 7x55. Además en otra realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es una aleación 7x40. En otra realización, la aleación de aluminio 7xxx es una aleación 7x65. En otra realización, la aleación es una aleación 7x50. Además en otra realización, la aleación de aluminio 7xxx es una aleación 7x75.
En otro enfoque, la aleación de aluminio 7xxx para forja incluye un 4,0 - 9,5 % en peso de Zn, de un 1,2 a un 3,0 % en peso de Mg, y de un 0,25 a menos de un 1,0 % en peso de Cu. En una realización asociada con este enfoque, la primera temperatura es de 166 °C a 221 °C (330° a 430 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 120 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 171 °C a 218 °C (340° a 425 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 90 minutos. Además en otra realización, la primera temperatura es de 177 °C a 216 °C (350° a 420 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 60 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 182 °C a 213 °C (360° a 415 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 30 minutos. En una realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 121 °C a 188 °C (250° a 370 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 0,5 a 12 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 132 °C a 182 °C (270° a 360 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 1 a 12 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 138 °C a 179 °C (280° a 355 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 143 °C a 177 °C (290° a 350 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 149 °C a 174 °C (300° a 345 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 3 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 4 horas. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es una aleación 7x41, se define en Teal Sheets. En una
realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es la aleación RU1953 rusa.
Además en otro enfoque, la aleación de aluminio 7xxx para forja incluye un 4,0 - 9,5 % en peso de Zn, de un 1,2 a un 3,0 % en peso de Mg, y menos de un 0,25 % en peso de Cu. En una realización asociada con este enfoque, la primera temperatura es de 154 °C a 204 °C (310° a 400 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 120 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 160 °C a 199 °C (320° a 390 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 90 minutos. Además en otra realización, la primera temperatura es de 166 °C a 196 °C (330° a 385 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 60 minutos. En otra realización, la primera temperatura es de 171 °C a 193 °C (340° a 380 °F), y la primera etapa de envejecimiento no es superior a 30 minutos. En una realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 121 °C a 177 °C (250° a 350 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 0,5 a 12 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 132 °C a 171 °C (270° a 340 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 1 a 12 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 138 °C a 168 °C (280° a 335 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 143 °C a 166 °C (290° a 330 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. Además en otra realización, la segunda temperatura de envejecimiento es de 149 °C a 163 °C (300° a 325 °F), y la segunda etapa de envejecimiento es de 2 a 8 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 3 horas. En algunas de estas realizaciones, la segunda etapa de envejecimiento es al menos 4 horas. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja se selecciona entre el grupo que consiste en 7x05, 7x39, y 7x47, como se define en Teal Sheets, o la aleación RU1980 rusa. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es una aleación 7x39. En una realización, la aleación de aluminio 7xxx para forja es la aleación RU1980 rusa.
Las nuevas aleaciones de aluminio que tienen cinc y magnesio descritas en el presente documento pueden usarse en una de diversidad de aplicaciones, tales como en aplicaciones de automoción y/o aeroespaciales, entre otras. En una realización, las nuevas aleaciones de aluminio se usan en una aplicación aeroespacial, tal como revestimientos de alas (superior e inferior) o largueros/refuerzos, revestimiento o largueros del fuselaje, nervaduras, marcos, viguetas, rieles de asientos, mamparos, marcos circunferenciales, empenajes (tal como estabilizadores horizontales y verticales), rastreles del suelo, rieles de asientos, puertas y componentes de la superficie de control (por ejemplo, timones, alerones) entre otros. En otra realización, las nuevas aleaciones de aluminio se usan en una aplicación automotriz, tal como paneles de cierre (por ejemplo, capós, guardabarros, puertas, techos y tapas de maletero, entre otros), ruedas y aplicaciones de resistencia crítica, tales como en aplicaciones de carrocerías (por ejemplo, pilares, refuerzos), entre otros. En otra realización, las nuevas aleaciones de aluminio se usan en una aplicación de municiones / balística / militar, tal como en cartuchos de municiones y blindaje, entre otros. Los cartuchos de munición pueden incluir los usados en armas pequeñas y cañones o para artillería o proyectiles de tanques. Otros posibles componentes de munición podrían incluir casquillos desechables (sabots) y aletas. Otra posible aplicación es en artillería, en componentes de fusibles, así como las aletas y las superficies de control para bombas guiadas de precisión y misiles. Los componentes de blindaje podrían incluir placas de blindaje o componentes estructurales para vehículos militares. En otra realización, las nuevas aleaciones de aluminio se usan en una aplicación de petróleo y gas, tal como para elevadores, líneas auxiliares, tubería de perforación, mangueras reguladoras, tubería de producción y tubería de caída, entre otros.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un gráfico que ilustra la conductividad eléctrica frente al rendimiento del SCC para las aleaciones del Ejemplo 1.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
Ejemplo 1
Una aleación de aluminio de fundición 7xx que tiene la composición que se muestra en la Tabla 1, a continuación, se coló mediante solidificación direccional.
T l 1 - m i i n l Al i n l E m l 1 n n
Después de la colada, la Aleación 1 se sometió a tratamiento térmico de solubilización, y a continuación se templó en agua en ebullición. A continuación la Aleación 1 se estabilizó mediante envejecimiento natural durante aproximadamente 12-24 horas a temperatura ambiente. A continuación la Aleación 1 se envejeció artificialmente en diferentes momentos y temperaturas, como se muestra en la Tabla 2, a continuación. Para las Aleaciones 1-A a 1-D, las aleaciones se calentaron desde temperatura ambiente hasta la primera temperatura de envejecimiento en aproximadamente 40 minutos, y después se mantuvieron a la primera temperatura de envejecimiento durante el tiempo indicado; tras completar la primera etapa de envejecimiento, las Aleaciones 1-A a 1-D se calentaron a la
segunda temperatura de envejecimiento en aproximadamente 45 minutos, y después se mantuvieron a la segunda temperatura de envejecimiento durante el tiempo indicado. La Aleación 1-E se calentó desde temperatura ambiente hasta la primera temperatura de envejecimiento en aproximadamente 50 minutos, y a continuación se mantuvo a la primera temperatura de envejecimiento durante el tiempo indicado; después de completar la primera etapa de envejecimiento, la energía del horno se apagó y el horno se abrió al aire hasta que el horno alcanzó la segunda temperatura objetivo (aproximadamente 10 minutos), y después de esto la Aleación 1-E se mantuvo a la segunda temperatura de envejecimiento durante el tiempo indicado.
T l 2 - Pr i nv imi n rifii l
A continuación se midieron diferentes propiedades mecánicas y la resistencia al SCC (agrietamiento por corrosión bajo tensión) de las aleaciones, cuyos resultados se muestran en las Tablas 3-5, a continuación. La resistencia y la elongación se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557 (promedio de las muestras por triplicado). El rendimiento de la fatiga se sometió a ensayo de acuerdo con la norma ASTM E466 (Kt = 1, R = -1, Tensión = 160,5 MPa (23,2 ksi), 25 Hz, en aire del laboratorio) (promedio de las muestras por triplicado). La resistencia al SCC se midió de acuerdo con la norma ASTM G103 (tensión = 240,3 MPa (34,8 ksi)).
T l - Pr i r i ni ln in l l in l E ml 1
T l 4 - Pr i F i l l i n l E ml 1
T l - R i n i l l l i n l E m l 1
Como se ha mostrado anteriormente, la aleación de la invención (1-E) consigue aproximadamente la misma resistencia pero mejor resistencia a la fatiga en comparación con las aleaciones que no pertenecen a la invención. La aleación de la invención también consigue una resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión mucho mejor en comparación con las aleaciones que no son de la invención. Además, la aleación de la invención consigue sus propiedades mejoradas solo en aproximadamente 4 horas, 10 minutos de tiempo de envejecimiento artificial, mientras que todas las aleaciones que no pertenecen a la invención necesitaron al menos 6 horas o más de tiempo de envejecimiento artificial.
La conductividad eléctrica de las aleaciones también se midió usando un medidor de conductividad eléctrica HOCKing (AutoSigma 3000DL), cuyos resultados se muestran en la Tabla 6, a continuación (promedio de muestras por cuadriplicado). Como se muestra en la Figura 1, la aleación de la invención consigue inesperadamente un rendimiento del SCC mejor con una conductividad eléctrica menor. La conductividad eléctrica menor de la aleación de la invención indica que no se envejeció demasiado, pero aún así se consigue un rendimiento del SCC mejorado.
T l - n ivi l ri l l in l E ml 1
Ejemplo 2
La Aleación 1 del Ejemplo 1 se procesó como en el Ejemplo 1, pero se envejeció artificialmente durante varios periodos de tiempo como se muestra en la Tabla 7, a continuación.
T l 7 - Pr i nv imi n rifii l
A continuación se midieron diferentes propiedades mecánicas y la resistencia al SCC (agrietamiento por corrosión bajo tensión) de las aleaciones, cuyos resultados se muestran en las Tablas 8-10, a continuación. La resistencia y la elongación se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557 (promedio de muestras por triplicado). El rendimiento de la fatiga se sometió a ensayo de acuerdo con la norma ASTM E466 (Kt = 1, R = -1, Tensión = 160,5 MPa (23,2 ksi), 25 Hz, en aire del laboratorio) (promedio de muestras por triplicado). La resistencia al SCC se midió de acuerdo con la norma ASTM G103 (tensión = 240,3 MPa (34,8 ksi)).
T l - Pr i r i ni ln in l l in l E ml 2
-
T l 1 - R i n i l l l i n l E m l 2
Al igual que en el Ejemplo 1, las aleaciones de la invención consiguen una buena combinación de resistencia, resistencia a la fatiga y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Ejemplo 3
La Aleación 1 del Ejemplo 1 se procesó como en el Ejemplo 1, pero se envejeció artificialmente durante varios periodos de tiempo como se muestra en la Tabla 11, a continuación.
T l 11 - Pr i nv imi n rifi i l
A continuación se midieron diferentes propiedades mecánicas y la resistencia al SCC (agrietamiento por corrosión bajo tensión) de las aleaciones, cuyos resultados se muestran en las Tablas 12-14, a continuación. La resistencia y la elongación se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557 (promedio de muestras por triplicado, excepto para la Aleación 1-K, que fue el promedio de muestras por duplicado). El rendimiento de la fatiga se sometió a ensayo de acuerdo con la norma ASTM E466 (Kt = 1, R = -1, Tensión = 160,5 MPa (23,2 ksi), 25 Hz, en aire del
laboratorio) (promedio de muestras por triplicado). La resistencia al SCC se midió de acuerdo con la norma ASTM G103 (tensión = 240,3 MPa (34,8 ksi)).
T l 12 - Pr i r i ni ln in l l in l E ml
T l 1 - Pr i f i l l in l E ml
T l 14 - R i ni l l l i n l E ml
Al igual que en los Ejemplos 1-2, las aleaciones de la invención consiguen una buena combinación de resistencia, resistencia a la fatiga y resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Ejemplo 4 - Envejecimiento de la aleación 7085 de aluminio para forja
La aleación de aluminio 7085 que tiene la composición que se muestra en la Tabla 15 se produjo como un producto convencional en placas (por ejemplo, homogeneizado, laminado hasta un calibre final, tratado térmicamente para solubilización y temple en agua fría, alivio de la tensión por estiramiento (2 %)) con un grosor de 2 pulgadas (5,08 cm). Después de aproximadamente cuatro días de envejecimiento natural, la placa 7085 se envejeció en varias etapas durante diferentes periodos de tiempo a diferentes temperaturas, como se muestra en la Tabla 16. Después del envejecimiento, las propiedades mecánicas se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557, cuyos resultados se muestran en la Tabla 17. La resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) también se midió de acuerdo con la norma ASTM G44, NaCl al 3,5 %, Inmersión Intermitente, cuyos resultados se muestran en la Tabla 18 (tensión en la dirección ST).
T l 1 - m iin l ^l i n 7 n n *
T l 1 - Pr i nv imi n rifii l
Para el envejecimiento artificial, las muestras se calentaron a la primera temperatura en aproximadamente 50 minutos y a continuación se mantuvieron a la temperatura indicada durante el periodo de tiempo indicado. A continuación, las muestras se enfriaron a la segunda temperatura cambiando el punto de ajuste del horno y abriendo la puerta del horno hasta alcanzar la segunda temperatura. A continuación, las muestras se mantuvieron a la segunda temperatura durante el periodo de tiempo indicado, tras lo cual las muestras se sacaron del horno y se dejaron enfriar al aire a temperatura ambiente.
T l 17 - Pr i m ni
T l 1 - R l l
continuación
Como se ha mostrado, la nueva práctica de envejecimiento proporciona una mejora significativa del rendimiento mediante la disminución del tiempo total de envejecimiento y con resistencia y resistencia a la corrosión similares. De hecho, la aleación 7085-14 consigue aproximadamente la misma resistencia que la 7085-1 envejecida convencionalmente, pero solo con 6,25 horas de tiempo de envejecimiento total (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) en comparación con el tiempo de envejecimiento total de 48 horas (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) para la aleación 7085-1.
Ejemplo 5 - Envejecimiento de la Aleación 7255
La aleación de aluminio 7255 que tiene la composición que se muestra en la Tabla 19 se produjo como un producto convencional en placas (por ejemplo, homogeneizado, laminado hasta un calibre final, tratado térmicamente para solubilización y temple en agua fría, alivio de la tensión por estiramiento (2 %)) con un grosor de 1,5 pulgadas (3,81 cm). Después de aproximadamente cuatro días de envejecimiento natural, la placa 7255 se envejeció en varias etapas durante diferentes periodos de tiempo a diferentes temperaturas, como se muestra en la Tabla 20. Después del envejecimiento, las propiedades mecánicas se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557, cuyos resultados se muestran en la Tabla 21. La resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) también se midió de acuerdo con la norma ASTM G44, NaCl al 3,5 %, Inmersión Intermitente, cuyos resultados se muestran en la Tabla 22 (tensión en la dirección ST y con una tensión de 35 ksi). Para algunas de las aleaciones, la conductividad eléctrica (% de IACS) se midió de acuerdo con la norma ASTM E1004-09, Standard Test Method for Determining Electrical Conductivity Using the Electromagnetic (Eddy-Current) Method, usando un bloque de 1 pulgada por 1,5 pulgadas por 4 pulgadas (2,54 cm por 3,81 cm por 10,16 cm), cuyos resultados se muestran en la Tabla 23, a continuación.
T l 1 - m ii n l Al in 72 n n *
T l 2 - Pr i nv imi n rifii l
Para el envejecimiento artificial, a menos que se indique de otro modo, las muestras se calentaron a la primera temperatura en aproximadamente 50 minutos y a continuación se mantuvieron a la temperatura indicada durante el periodo de tiempo indicado. A continuación, las muestras se enfriaron a la segunda temperatura cambiando el punto de ajuste del horno y abriendo la puerta del horno hasta alcanzar la segunda temperatura. A continuación, las muestras se mantuvieron a la segunda temperatura durante el periodo de tiempo indicado, tras lo cual las muestras se sacaron del horno y se dejaron enfriar al aire a temperatura ambiente.
-
continuación
T l 22 - R l l
Como se ha mostrado, la nueva práctica de envejecimiento proporciona una mejora significativa del rendimiento mediante la disminución del tiempo total de envejecimiento, y con resistencia y resistencia a la corrosión similares. De hecho, la aleación 7255-14 consigue aproximadamente la misma resistencia que la 7255-1 envejecida convencionalmente, pero solo con 4,25 horas de tiempo de envejecimiento total (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) en comparación con el tiempo de envejecimiento total de aproximadamente 30 horas (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) para la aleación 7255-1. La aleación
7255-14 también consigue una resistencia a la corrosión comparable a la de la aleación 7255-1. Una resistencia a la corrosión mejorada se consigue con las aleaciones 7255-15 y 7255-16 con respecto a la aleación 7255-1, con una resistencia comparable, y solo con 4,5 - 5,0 horas de tiempo de envejecimiento total (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento).
T l 2 - n ivi l ri R l l
Ejemplo 6 - Envejecimiento de la Aleación 1980
La aleación 1980 rusa que tiene la composición que se muestra en la Tabla 24 se produjo como un producto convencional en varillas (por ejemplo, homogeneizado, extruido hasta formar la varilla, tratado térmicamente para solubilización y temple en agua fría) con un diámetro externo de aproximadamente 7,0 pulgadas (17,78 cm) y un grosor de aproximadamente 1,3 pulgadas (3,30 cm). Después de aproximadamente 0,5 - 1 días de envejecimiento natural, la varilla de la aleación 1980 se envejeció en varias etapas durante diferentes periodos de tiempo a diferentes temperaturas, como se muestra en la Tabla 25. Después del envejecimiento, las propiedades mecánicas se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557, cuyos resultados se muestran en la Tabla 26. La resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) para algunas de las aleaciones también se midió de acuerdo con la norma ASTM G103, Ensayo Salino en Ebullición, cuyos resultados se muestran en la Tabla 27 (tensión en la dirección ST y con una tensión de 16,2 ksi).
T l 24 - m i i n l Al i n 1 n n *
T l 2 - Pr i nv imi n rifi i l
continuación
Para el envejecimiento artificial, a menos que se indique de otro modo, las muestras se calentaron a la primera temperatura en aproximadamente 50 minutos y a continuación se mantuvieron a la temperatura indicada durante el periodo de tiempo indicado. A continuación, las muestras se enfriaron a la segunda temperatura cambiando el punto de ajuste del horno y abriendo la puerta del horno hasta alcanzar la segunda temperatura. A continuación, las muestras se mantuvieron a la segunda temperatura durante el periodo de tiempo indicado, tras lo cual las muestras se sacaron del horno y se dejaron enfriar al aire a temperatura ambiente.
T l 2 - Pr i m ni
________________________________________ (continuación)
*1 ksi = 6,8948 MPa
T l 27 - R l l
Como se ha mostrado, la nueva práctica de envejecimiento proporciona una mejora significativa del rendimiento mediante la disminución del tiempo total de envejecimiento, y con resistencia y resistencia a la corrosión similares. De hecho, la aleación 1980-21 consigue una resistencia mayor que la 1980-1 envejecida convencionalmente, pero solo con aproximadamente 4,83 horas de tiempo de envejecimiento total (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) en comparación con el tiempo de envejecimiento total de 30 horas (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) para la aleación 1980-1. La aleación 1980-21 también consigue una resistencia a la corrosión comparable a la de la aleación 1980-1.
Ejemplo 6 - Envejecimiento de la Aleación 1953
La aleación 1953 rusa que tiene la composición que se muestra en la Tabla 28 se produjo como un producto convencional en varillas (por ejemplo, homogeneizado, extruido hasta formar la varilla, tratado térmicamente para solubilización y temple en agua fría) con un diámetro externo de aproximadamente 7,0 pulgadas (17,78 cm) y un grosor de aproximadamente 1,3 pulgadas (3,30 cm). Después de aproximadamente 0,5 - 1 días de envejecimiento natural, la varilla de la aleación 1953 se envejeció en varias etapas durante diferentes periodos de tiempo a diferentes temperaturas, como se muestra en la Tabla 29. Después del envejecimiento, las propiedades mecánicas se midieron de acuerdo con las normas ASTM E8 y B557, cuyos resultados se muestran en la Tabla 30. La resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) también se midió de acuerdo con la norma ASTM G103, Ensayo Salino en Ebullición, cuyos resultados se muestran en la Tabla 31 (tensión en la dirección ST y con una tensión de 137,9 MPa (20 ksi)), y de acuerdo con la norma ASTM G44, NaCl al 3,5 %, Inmersión Intermitente, cuyos resultados se muestran en la Tabla 32 (tensión en la dirección ST y con una tensión de 241,4 MPa (35 ksi)).
- *
T l 2 - Pr i nv imi n rifii l
Para el envejecimiento artificial, a menos que se indique de otro modo, las muestras se calentaron a la primera temperatura en aproximadamente 50 minutos y a continuación se mantuvieron a la temperatura indicada durante el periodo de tiempo indicado. A continuación, las muestras se enfriaron a la segunda temperatura cambiando el punto de ajuste del horno y abriendo la puerta del horno hasta alcanzar la segunda temperatura. A continuación, las muestras se mantuvieron a la segunda temperatura durante el periodo de tiempo indicado, tras lo cual las muestras se sacaron del horno y se dejaron enfriar al aire a temperatura ambiente.
T l - Pr i m ni
T l 1 - R l l - A TM 1
T l 2 - R l l - A TM 44
Como se ha mostrado, la nueva práctica de envejecimiento proporciona una mejora significativa del rendimiento mediante la disminución del tiempo total de envejecimiento, y con resistencia y resistencia a la corrosión similares. De hecho, la aleación 1953-2 consigue aproximadamente la misma resistencia que la 1953-1 envejecida convencionalmente, pero solo con aproximadamente 2,17 horas de tiempo de envejecimiento total (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) en comparación con el tiempo de envejecimiento total de 10 horas (sin incluir el tiempo de rampa ascendente y el tiempo de enfriamiento) para la aleación 1953-1.
Aunque se han descrito con detalle diferentes realizaciones de la presente divulgación, es evidente que a los expertos en la materia se les ocurrirán modificaciones y adaptaciones de esas realizaciones. Sin embargo, el ámbito de la presente invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
Claims (12)
1. Un método que comprende:
(a) colar una aleación de aluminio que tiene un 2,5 - 12,0 % en peso de Zn y de un 1,0 a un 5,0 % en peso de Mg, en donde al menos uno del cinc y el magnesio es el componente predominante de la aleación distinto del aluminio;
(b) opcionalmente trabajar en caliente o trabajar en frío la aleación de aluminio,
(c) después de la etapa de colada (a) y la etapa opcional (b), realizar tratamiento térmico de solubilización y a continuación templar la aleación de aluminio;
(d) después de la etapa (c), opcionalmente trabajar la aleación de aluminio; y
(e) después de la etapa (c) y la etapa opcional (d), envejecer artificialmente la aleación de aluminio,
en donde la etapa de envejecimiento artificial (e) comprende:
(i) un primer envejecimiento de la aleación de aluminio a una primera temperatura de aproximadamente 166 a 277 °C (330 °F a 530 °F) y durante un primer tiempo de envejecimiento de 1 minuto a 45 minutos;
(ii) un segundo envejecimiento de la aleación de aluminio a una segunda temperatura durante un segundo tiempo de envejecimiento de al menos 30 minutos, en donde la segunda temperatura es inferior a la primera temperatura.
2. El método de la reivindicación 1, en donde la primera temperatura es de 177 °C a 238 °C (350 °F a 460 °F).
3. El método de la reivindicación 1, en donde la primera temperatura es de 199 °C a 216 °C (390 °F a 420 °F).
4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer tiempo de envejecimiento no es superior a 30 minutos.
5. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer tiempo de envejecimiento es al menos 5 minutos.
6. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda temperatura de envejecimiento es de 2,8 a 83,3 K (5 a 150 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento.
7. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda temperatura de envejecimiento es de 5,6 a 55,6 K (10 a 100 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento.
8. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda temperatura de envejecimiento es de 5,6 a 41,7 K (10 a 75 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento.
9. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda temperatura de envejecimiento es de 11,1 a 27,8 K (20 a 50 °F) inferior a la primera temperatura de envejecimiento.
10. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera temperatura de envejecimiento es aproximadamente 204 °C (400 °F) y en donde la segunda temperatura de envejecimiento es aproximadamente 182 °C (360 °F).
11. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el método consiste en las etapas (a), (c) y (e), opcionalmente con la etapa (d).
12. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la aleación de aluminio comprende un 4,0 - 5,0 % en peso de Zn y un 1,0 - 2,5 % en peso de Mg, opcionalmente con hasta un 3,0 % en peso de Cu.
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