具有改善的疲劳性能的由铝‑铜‑锂合金制成的产品的制作方法

文档序号:11813956阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种制备厚度至少为80mm的铝合金板的方法,包括如下步骤,其中

(a)制备熔融合金金属浴,该熔融合金金属浴以重量百分比计,包含Cu:2.0-6.0;Li:0.5-2.0;Mg:0-1.0;Ag:0-0.7;Zn:0-1.0;和选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的至少一种元素,所述元素如选择的量为Zr0.05至0.20wt%,Mn 0.05至0.8wt%,Cr 0.05至0.3wt%,Sc 0.05至0.3wt%,Hf 0.05至0.5wt%以及Ti 0.01至0.15wt%;Si≤0.1;Fe≤0.1;其他各≤0.05且总共≤0.15,

(b)通过立式半连续浇铸来浇铸所述合金,得到厚度为T且宽度为W的板坯,从而在固化时,

-所述熔融金属浴(1)的氢含量为小于0.4ml/100g,

-在液体表面(14,15)上方测量的氧含量为小于0.5体积%,

-用于浇铸的分配器装置(7)由主要包含碳的织物制成;它包括底面(76)、对引入熔融金属的开口进行限定的顶面(71)和基本上为矩形截面的壁,该壁包括两个与宽度W平行的纵向部分(720,721)和两个与厚度T平行的横向部分(730,731),所述横向和纵向部分由至少两种织物形成,第一种基本上密封且半刚性的织物(77)确保分配器装置在浇铸过程中保持其形状,第二种非密封织物(78)允许液体通过和过滤,所述第一种和第二种织物无重叠地或有重叠地彼此结合且没有间隙将其分开,所述第一种织物连续覆盖所述壁部分(720,721,730,731)的表面的至少30%,并放置为使得液体表面与该第一种织物在整个截面上接触,

(c)将所述板坯在任选地对其进行机械加工之前或之后均化,得到能够被热加工的轧制锭,

(d)将以这种方法均化的所述轧制锭热轧并且任选地冷轧,得到厚度至少为80mm的板,

(e)对所述板进行固溶热处理和淬火,

(f)任选地通过形变为至少1%的塑性形变对已进行过固溶热处理的所述板进行应力消除,以及

(g)对所述固溶热处理的并且任选地消除应力的板进行时效。

2.根据权利要求1所述的方法,其中在脱气步骤、过滤过程中,与熔炉中的液体金属浴接触的气氛的氧含量为小于0.5体积%,并且优选地,其中对于整个浇铸设施,与液体金属浴接触的气氛的氧含量为小于0.5体积%。

3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法,其中在固化过程中,盖(62)覆盖液体表面(14,15),所述盖优选包括密封条(61)以确保与浇铸平台(32)的无泄漏密封,并且其中惰性气体(9)被引入至限定于所述盖与所述浇铸平台之间的腔室(65)中,并且其中通过泵(101)保持浇铸坑(10)中的抽吸,任选地使得包围区域(10)中的压力小于腔室(65)中的压力。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法,其中整个浇铸设施始终不使用含有锂的熔盐。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法,其中所述分配器装置(7)为如下的分配器装置:在从所述壁(720,721,730,731)四周上的顶面测量时,所述第一种织物具有高度h1,使得h1≥0.3h并且优选h1≥0.5h,其中h为该分配器装置的壁的总高度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法,其中由所述第一种织物覆盖的分配器装置(7)浸入液体金属中的壁(720,721,730,731)的高度至少为浸入的壁总高度的20%、优选40%和理想地60%。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法,其中由所述第一种织物覆盖的表面部分对于所述纵向部分(720)和(721)而言为30至90%并优选50至80%,并且/或者对于所述侧向部分(730,731)而言为30至70%并优选40至60%,并且/或者对于所述底部(76)而言为30至100%并优选50至80%。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法,其中步骤(d)过程中的形变比率为低于85%,并且优选低于80%。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法,其中所述合金以重量百分比计,包含Cu:3.0-3.9;Li:0.7-1.3;Mg:0.1-1.0;选自Zr、Mn和Ti的至少一种元素,所述元素如选择的量为Zr 0.06至0.15wt%,Mn0.05至0.8wt%以及Ti 0.01至0.15wt%;Ag:0-0.7;Zn≤0.25;Si≤0.08;Fe≤0.10;其他各≤0.05且总共≤0.15。

10.一种可通过权利要求1至9中任一项所述的方法获得的由铝合金制成的厚度至少为80mm的板,该板以重量百分比%计,包含Cu:2.0-6.0;Li:0.5-2.0;Mg:0-1.0;Ag:0-0.7;Zn:0-1.0;和选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的至少一种元素,所述元素如选择的量为Zr 0.05至0.20wt%,Mn 0.05至0.8wt%,Cr 0.05至0.3wt%,Sc 0.05至0.3wt%,Hf 0.05至0.5wt%以及Ti 0.01至0.15wt%;Si≤0.1;Fe≤0.1;其他各≤0.05且总共≤0.15,其特征在于,在时效状态下,所述板在242MPa的最大应力振幅、50Hz的频率、R=0.1的应力比下,对如图1a所示的平滑试验样品以LT方向上的中间厚度测量的疲劳对数平均为至少250,000个循环。

11.根据权利要求10所述的板,其中所述厚度为至少100mm,并且优选为至少120mm。

12.根据权利要求10至11中任一项所述的板,该板以重量百分比计,包含Cu:3.0-3.9;Li:0.7-1.3;Mg:0.1-1.0;选自Zr、Mn和Ti的至少一种元素,所述元素如选择的量为Zr 0.06至0.15wt%,Mn 0.05至0.8wt%以及Ti 0.01至0.15wt%;Ag:0-0.7;Zn≤0.25;Si≤0.08;Fe≤0.10;其他各≤0.05且总共≤0.15,并且该板的特征在于,其在L方向上以四分之一厚度测量的屈服应力为至少450MPa,并且优选为至少470MPa。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的板,其中该板以四分之一厚度测量的断裂韧性显示出:至少25MPa√m且优选至少27MPa√m的K1C(L-T),至少23MPa√m且优选至少25MPa√m的K1C(T-L),至少19MPa√m且优选至少21MPa√m的K1C(S-L)。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的板,其中在大气中于50Hz的频率和数值R=0.1下,对Kt=2.3的开孔试验样品在T-L方向上测得的疲劳质量指数IQF为至少180MPa,并且优选为至少190MPa。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的板,其中所述铝合金为合金AA2050。

16.根据权利要求10至15中任一项所述的板用于制备飞机结构性部件,优选翼梁、加强筋或机身框架的用途。

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