制造用于航空器构造的可变厚度的结构元件的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及由铝合金制成的轧制产品和结构元件，尤其是用于航空器构造的轧制 产品和结构元件。
【背景技术】
[0002] 虽然用于航空构造的材料之间的竞争变得激烈，但解决方案选择中的商业标准有 时至关重要。制造商主要对飞行中每千克材料的价格感兴趣，飞行中每千克材料的价格对 应于每千克的价格与"飞行质量"比率的乘积。"飞行质量"比率是航空器制造商已购买的 原材料与飞行结构中安装的原材料之间的比率。对由板（t61e)制成的铝部件的整体加工有 时引起显著的"飞行质量"比率，尤其是部件诸如翼片（panneuxdevoilure)，对于翼片，在 翼根区域中比在翼梢处所需要要求的厚度更高。板是一种具有一致厚度的矩形横截面轧制 产品。为了制造航空结构元件，不管生产的部件的最终几何形状如何，当前都使用板。该板 的几何形状的改型一一即使为了节省材料其是合理的一一仍未被航空器制造商采用，因为 它在制造、控制和管理方面存在缺点且因为它不允许快速直接转移到现有方法。
[0003] 此外，有利的是，生产在空间上具有可变特性的单块金属结构元件以获得每个区 中的特性的最佳平衡。
[0004] FR2707092描述了一种用于制造结构硬化（durcissement)的产品的方法，该产 品在至少一个方向上具有连续可变特性，其中通过在专用炉中使一端变到温度T而使另一 端变到温度t来在所述至少一个方向上执行老化（lerevenu)，该专用炉包括一个热室和 一个通过加热泵联接的冷室。
[0005] W0 2005/098072描述了一种制造方法，其中在炉中执行至少一个老化处理步骤， 该炉中受控的热分布包括至少两个区或至少两组区ZdPZ2 (具有初始温度1\和T2)，其中 所述两个区的长度是至少一米。
[0006] W0 2007/122314涉及一种用于制造由铝合金制成的锻焊（corroy6)产品或单块 多功能结构元件的方法，包括热加工步骤，其特征在于在该热加工步骤之后，它还包括通过 冷塑性变形的至少一个加工步骤，在该加工步骤中，不同一般塑性变形被强加在结构元件 的至少两个区上，具有至少2%的差且优选地至少3%。然而，此申请中所描述的方法未在 工业规模上实施。
[0007] 此外，US2005/0279433描述了一种轧制板的方法，以获得沿着其长度的可变厚 度，尤其适合用于铝板或镁板。
[0008] 通过本发明解决的问题是开发一种用于制造由铝合金制成的轧制产品和单块结 构元件的方法，尤其是用于航空构造的轧制产品和单块结构元件，所述轧制产品和单块结 构元件具有改进的"飞行质量"比率和存在每个部件中的最佳特性的平衡。
【发明内容】
[0009] 本发明的第一目的是一种用于制造由可热处理的铝合金制成的可变厚度的轧制 产品的方法，其中：
[0010] a.浇铸由可热处理的铝合金制成的板坯，
[0011] b.可选地，使所述板坯均匀化，
[0012] c.热轧制所述可选地均匀化的板坯，通过实现纵长厚度变化以获得可变厚度的轧 制产品，该轧制产品具有一个最厚部分和一个最薄部分，所述最厚部分和所述最薄部分的 厚度差是至少10%，
[0013] d.对所述可变厚度的轧制产品进行固溶并且淬火，
[0014]e.通过受控的伸展使如此固溶并且淬火的所述可变厚度的轧制产品释放应力，其 中在最厚部分中有至少1%的永久变形，
[0015]f.使如此获得的所述轧制产品自然或人工老化。
[0016] 本发明的另一个目的是一种通过根据本发明所述的方法获得的可变厚度的轧制 产品，具有一个最厚部分和一个最薄部分，该最厚部分和该最薄部分的厚度相差至少10% 且在中间厚度处具有以下特性：拉伸屈服应力（unelimited'6lasticit6)RpQ.2(L)在最 薄部分中比在最厚部分中大至少5%且断裂韧性KieL-T在最厚部分中比在最薄部分中大 至少15%。
[0017] 本发明的又一个目的是将通过根据本发明所述的方法获得的可变厚度的轧制产 品作为用于航空器的单块结构元件且优选地作为一个上翼蒙皮或下翼蒙皮的用途。
【附图说明】
[0018] 图1 :根据本发明的方法获得的可变厚度的轧制产品的不同几何形状的实施例；
[0019] 图2 :实施例的可变厚度的轧制产品在通过受控的伸展释放应力过程中在长度上 根据位置的永久变形。
【具体实施方式】
[0020] 除非另有说明，以重量百分比表达所有与合金的化学成分相关的指示。合金的名 称遵循本领域技术人员已知的铝业协会的规则。在欧洲标准EN515中定义了冶金状态（6 tatsm6tallurgiques)和热处理。例如在标准EN573-3中定义了标准化的错合金的化学 成分。通过根据标准NFENISO6892-1的拉伸测试、通过标准EN485-1定义的采样和测 试方向来确定拉伸静态机械特性，换句话说，拉伸强度极限Rm、〇. 2%伸长率（Rpa2)时的常 规屈服应力和断裂A%时的伸长率。按照标准ASTME9在压缩下0.2%的塑性变形时测量 在压缩下的屈服应力。按照ASTME399进行平面应变断裂韧性测量&。。在获得在此标准 的范围外的I。的情况下，指示的1^。的值是％，用可取自轧制产品的最厚的CT样品测量的， 且该样品的长度/厚度比率是2。
[0021] 除非另有指定，欧洲标准EN12258-1的定义适用：具体地，术语"不可热处理的合 金"被定义为一种不能够通过热处理充分硬化的合金，而术语"可热处理的合金"被定义用 于一种可以通过适当的热处理硬化的合金。
[0022] 术语"结构元件"指的是在机械工程中使用的元件，对于该元件，静态和/或动态 机械特性对于该结构的特性和整体性是特别重要的，且对于该元件，一般规定或执行了结 构分析。这通常是一种机械部件，该机械部件的失效可能危及所述构造、其使用者、其用户 或其他的安全。在本发明的上下文中，结构元件通常是安装在飞行结构中的一个部件。对 于航空器，这些结构元件尤其包括组成机身的部件，诸如，机身蒙皮、纵梁（raidisseur)、隔 板以及圆周框架、翼（诸如，上翼蒙皮或下翼蒙皮）、纵梁或加强板、肋和翼梁和尾翼，其中 尾翼特别由水平稳定器和竖直稳定器以及地板梁、座椅轨道以及门（porte)组成。
[0023] 在本发明的范围内，术语"单块结构元件"指的是一种由单件轧制的半成产品获得 的而不需要通过例如铆接、焊接或键合来与另一件结构元件组装的结构元件。
[0024] 根据本发明，通过一种方法获得由可热处理的铝合金制成的可变厚度的轧制产 品，其中：
[0025]a.浇铸由可热处理的铝合金制成的板坯，
[0026] b.可选地，使所述板坯均匀化，
[0027]c.热轧制所述可选地均匀化的板坯，通过实现纵长厚度变化以获得可变厚度的 轧制产品，该轧制产品具有最厚部分和最薄部分，该最厚部分和该最薄部分厚度差是至少 10%,
[0028] d.对所述可变厚度的轧制产品进行固溶并且淬火，
[0029]e.通过受控的伸展使如此固溶并且淬火的所述可变厚度的轧制产品释放应力，其 中在最厚部分中有至少1%的永久变形，
[0030] f.使如此获得的所述轧制产品自然或人工老化。
[0031] 根据本发明的方法对于2XXX系列的合金是特别有利的，对于2XXX系列的合金， 通过淬火和老化之间的变形使伸展和压缩特性在老化之后增加。该方法对于含有至少 0. 5wt%的锂的2XXX系列的合金在T8或T8X冶金回火中是特别有利的，因为对于此类型的 合金，淬火和老化之间的变形使拉伸特性在老化之后特别增加。
[0032] 轧制板坯的均匀化特别有利于避免轧制过程中的断裂，以促进固溶并且更好地控 制粒状结构。
[0033] 对可变厚度执行热轧制以在纵长方向上获得最厚部分和