专利名称：铝-铜-锂合金制成的产品的制作方法
技术领域：
本发明总体而言涉及锻压(corroyer)的铝-铜-锂合金产品，并且更具体而言涉及以型材形式用于生产航空构造中加固件的所述产品。
背景技术：
正在进行的研究是开发可同时使高性能航空器结构体重量减少和效能增加的材料。含锂的铝合金在该方面是非常受到关注的，因为对于添加的每重量百分数的锂来说，锂使铝的密度减少3 %并且弹性模量增加6 %。为了让这些合金被选择用于航空器中，这些合金的性能必须达到通常使用的合金的性能，特别是在静态机械强度性质(弹性极限、断裂强度)和损伤容限性质(韧性、抗疲劳裂纹扩展性)之间的折衷方面，这些性质一般是矛盾的。所述合金必须还显示出足够的耐腐蚀性，能够采用常用的方法成型并显示出低残余应力以便能够进行整体机械加工。美国专利5，032，359描述了一大类铝-铜-锂合金，其中添加镁和银，特别是0. 3 至0. 5重量％，可增加机械强度。所述合金经常被称之为商品名“ffeldalite ”。美国专利5，198，045 描述了一类含(以重量％计)(2.4-3. 5)Cu、(1.35-1· 8)Li、 (0. 25-0. 65)Mg、(0. 25-0. 65) Ag、(0. 08-0. 25) Zr 的 ^feldalite 合金。用所述合金制备的锻压产品兼具低于2. 64g/cm3的密度和有利的在机械强度和韧性之间的折衷。美国专禾Ij7，229，509 描述了一类含(以重量％计)(2. 5-5. 5)Cu、(0. 1-2. 5)Li、 (0. 2-1. 0)Mg、(0. 2-0. 8)Ag、(0. 2-0. 8)Mn、(最高达 0. 4) Zr 或其他精制剂(affinant)(如 Cr, Ti,Hf, Sc和V)的ffeldalite 合金。显示的实例具有在机械强度和韧性之间的改良折衷，但其密度高于2. 7g/cm3。专利申请W02007/080267描述了用于机身板的不含锆的Weldalite 合金，包含 (以重量％计)(2. 1-2. 8)Cu、(1. 1-1. 7)Li、(0. 2-0. 6)Mg、(0. 1-0. 8)Ag、(0. 2-0. 6)Mn。专利EP1891247描述了具有低合金元素含量并用于机身板的制造的合金，包含 (以重量％计)(2. 7-3. 4)Cu、(0. 8-1. 4)Li、(0. 2-0. 6)Mg、(0. 1-0. 8)Ag和至少一种选自 Zr、 Mn、Cr、Sc、Hf、Ti 的元素。专利申请W02006/131627描述了用于生产机身板的合金，包含(以重量％计) (2. 7-3. 4)Cu、(0. 8-1. 4)Li、(0. 2-0. 6)Mg、(0. 1-0. 8)Ag 和至少一种选自 Zr、Mn、Crjc、Hf、 Ti的元素，其中Cu和Li的含量满足条件Cu+5/3 Li < 5. 2。美国专利5，455，003描述了一种生产在低温下具有改进的机械强度和韧性的铝-铜-镁合金的方法。该方法特别适用于含(以重量％计)(2. 0-6. 5)Cu、(0.2-2. 7)Li、 (0-4. 0)Mg、(0-4. 0)Ag、(0-3. 0)Ζη 的合金。还已知含(以重量％计)(2.5-3. 3) Cu、(1. 4-2. l)Li、(0. 25-0. 8)Mg、(0. 25-0. 6) Ag、(0. 04-0. 18) Zr 和至多 0. 35Mn 的 AA2196 合金。在所述专利或专利申请中，一般认为强力的均化，即在至少527°C的温度和至少 M小时的时间段，将可达到合金的最佳性质。在一些具有低锆含量(EP1891M7)或不含锆(W02007/080267)的合金的情况中，使用更不强力的均化条件，即低于510°C的温度。然而，仍存在对具有低密度和其他改良性质的Al-Cu-Li合金的需要，特别是在机械强度和损伤容限——特别是韧性和抗疲劳裂纹扩展性——之间的折衷方面的改良，同时具有其他令人满意的使用性质，特别是耐腐蚀性。
发明内容
本发明提供一种制造挤压的(fil6)、轧制的和/或锻造的基于铝合金的产品的方法，其中a)制备一种包含以下的液体金属浴2.0-3. 5重量％的Cu、1.4-1. 8重量％的Li、 0. 1-0. 5 重量 ％的 Ag、0. 1-1. 0 重量 ％的 Mg、0. 05-0. 18 重量 ％的 Zr、0. 2-0. 6 重量 ％的 Mn 和至少一种选自Cr、Sc、Hf、Ti的元素，所述元素的量，如果被选择，为0. 05-0. 3重量％的 Cr 和 Sc、0. 05-0. 5 重量％的 Hf 和 0. 01-0. 15 重量％的 Ti，剩余的是铝和不可避免的杂质；b)自所述液体金属浴浇铸成一种未加工的成形体；c)将所述未加工的成形体在515_525°C之间的温度下均化，以使均化的等效时间 (temps equivalent)
权利要求
1.一种制造挤压的、轧制的和/或锻造的基于铝合金的产品的方法，其中a)制备一种包含以下的液体金属浴2.0-3. 5重量％的Cu、l. 4-1. 8重量％的Li、 0. 1-0. 5 重量 ％的 Ag、0. 1-1. 0 重量 ％的 Mg、0. 05-0. 18 重量 ％&Zr、0. 2-0. 6 重量 ％的 Mn 和至少一种选自Cr、Sc、Hf、Ti的元素，所述元素的量——如果被选择——为0. 05-0. 3重量％的Cr和Sc、0. 05-0. 5重量％的Hf和0. 01-0. 15重量％的Ti，剩余的是铝和不可避免的杂质；b)自所述液体金属浴浇铸一种未加工的成形体；c)将所述未加工的成形体在515-525 的温度均化，以使均化的等效时间 为5至20小时，其中T (开尔文)是瞬时处理温度，随时间t (小时)变化，并且Tref是规定为791的参照温度；d)将所述未加工的成形体热变形和任选地冷变形成挤压的、轧制的和/或锻造的产 e)对所述产品进行固溶处理和淬火；f)以1至5%——优选至少2%——的永久变形受控地拉伸所述产品；g)将所述产品通过在140-170°C加热5至70小时回火，以使所述产品具有在0.2%伸长时测量的至少440MPa——优选地至少460MPa——的常规弹性极限。
2.权利要求1的方法，其中所述液体金属浴的铜含量为2.5-3. 3重量％，优选2. 7-3. 1重量％。
3.权利要求1至2的任一项的方法，其中所述液体金属浴的锂含量为1.42-1. 77重量％。
4.权利要求1至3的任一项的方法，其中所述液体金属浴的银含量为0.15-0. 35重量％。
5.权利要求1至4的任一项的方法，其中所述液体金属浴的镁含量是低于0.4重量％。
6.权利要求1至5的任一项的方法，其中所述液体金属浴的锰含量是不超过0.35重量％。
7.权利要求1至6的任一项的方法，其中所述不可避免的杂质包含铁和硅，所述杂质的含量为分别低于0. 08重量％和0. 06重量％的铁和硅，其他杂质的含量为各自低于0. 05 重量％且总共低于0. 15重量％。
8.权利要求1至7的任一项的方法，其中所述均化的等效时间为6至15小时。
9.权利要求1至8的任一项的方法，其中所述均化温度为约520°C，处理时间为8至20 小时。
10.权利要求1至9的任一项的方法，其中所述回火通过在148至155°C加热10至40 小时实现。
11.一种具有低于2. 67g/cm3密度的铝合金挤压、轧制和/或锻造产品，可用权利要求 1至10的任一项的方法获得。
12.权利要求11的挤压产品，其特征在于(a)在0.2%伸长时测量的在L方向上的以Mb表示的常规弹性极限Rpa2(L)和在L-T 方向上的以MPa V m表示的韧性Kq(L-T)满足Kq(L-T) > 129-0. 17Rp0.2(L)；和/或(b)在L方向上的以MI^a表示的断裂强度Rm(L)和在L-T方向上的以MPaVm表示的韧性 Kq(L-T)满足 Kq(L-T) > 179-0. 25Rm(L)，和 / 或(c)在TL方向上的以MPa表示的断裂强度Iim(TL)和在L-T方向上的以MPaV m表示的韧性 Kq (L-T)满足 Kq (L-T) > 88-0. 09Rm (TL)，和 / 或(d)在0.2%伸长时测量的在L方向上的常规弹性极限Rpa2(L)至少为490MPa、优选地至少500MPa，并且对于IO5断裂循环次数的疲劳裂纹萌生最大应力对于Kt = 2. 3——其中 R = O. 1——的试验样品来说大于210MPa。
13.权利要求11或12的挤压产品，其特征在于韧性Kq(L-T)为至少52MPa V m且弹性极限I^2(L)为至少490MPa，或优选地韧性Kq (L-T)为至少56MPa V m且断裂强度Rm (L)为至少515MPa，并且其中铜含量为2. 45-2. 65重量％、锂含量为1. 4-1. 5重量％。
14.权利要求11或12的挤压产品，其特征在于韧性Kq(L-T)为至少45MPaV m且弹性极限I^2(L)为至少520MPa，并且其中铜含量为2. 65-2. 85重量％、锂含量为1. 5-1. 7重量％。
15.权利要求11至14的任一项的挤压产品，其中至少一个基本矩形的厚度是大于 8mm,优选大于12mm。
16.权利要求11的轧制产品，其特征在于在L-T方向上的韧性Kq(L-T)为至少 23MPa V m且在0. 2%伸长时测量的在L方向上的常规弹性极限Ι ρ(1.2 (L)为至少等于560MPa 和/或在L方向上的断裂强度Rm(L)为至少等于585MPa。
17.权利要求16的轧制产品，其中厚度为至少10mm，优选地至少15mm。
18.—种结构元件，混入至少一种权利要求11至17的任一项的产品或使用所述产品制造。
19.权利要求18的结构元件，包含至少一种权利要求11至15的任一项的挤压产品用作加固物或框架，其特征在于它用于机身板或航空器机翼的制造。
全文摘要
本发明涉及一种制造挤压的、轧制的和/或锻造的基于铝合金的产品的方法，其中制备一种包含以下的液体金属浴2.0-3.5重量％的Cu、1.4-1.8重量％的Li、0.1-0.5重量％的Ag、0.1-1.0重量％的Mg、0.05-0.18重量％的Zr、0.2-0.6重量％的Mn和至少一种选自Cr、Sc、Hf、Ti的元素，所述元素的量——如果被选择——为0.05-0.3重量％的Cr和Sc、0.05-0.5重量％的Hf和0.01-0.15重量％的Ti，剩余的是铝和不可避免的杂质；自所述液体金属浴浇铸一种未加工的成形体并将所述未加工的成形体在515-525℃的温度均化，以使520℃的均化等效时间为5至20小时。通过本发明的方法获得的产品具有在静态机械强度和损伤容限之间的特别有利的折衷，并且在航空制造领域是特别有用的。
文档编号C22F1/04GK102224267SQ200980145724
公开日2011年10月19日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年11月14日
发明者F·埃伯尔, F·海梅斯, G·皮盖特 申请人:法国肯联铝业