專利名稱：具有改進的機械強度和韌性的鋁-銅-鋰合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁-銅-鋰合金產(chǎn)品，更具體地，涉及這類產(chǎn)品及其制造方法和用途， 特別是在航空學(xué)和航空航天構(gòu)造領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
開發(fā)軋制、鍛造或擠壓的鋁合金產(chǎn)品，特別是厚的產(chǎn)品，以通過切割、表面加工或機械加工，用大塊體制造高強度部件，特別是用在航空工業(yè)、航空航天工業(yè)或機械構(gòu)造中的高強度部件。在這一方面，含鋰鋁合金極為有利，因為對于添加的每一重量百分比的鋰來說，鋰使鋁的密度減少3 %并且彈性模量增加6 %。為了讓這些合金被選用于飛機，這些合金的性能——就其他使用性質(zhì)而言——必須和常用合金的一樣好，特別是在靜態(tài)機械強度性質(zhì) (屈服強度、斷裂強度)和損傷容限性質(zhì)(韌性、抗疲勞裂紋擴張性)之間的折衷方面，這些性質(zhì)通常是矛盾的。對于厚的產(chǎn)品，這些特性必須特別地在四分之一厚度和一半厚度處獲得，因此這些產(chǎn)品必須具有低淬火敏感性。如果這些靜態(tài)機械性質(zhì)(例如屈服強度)在淬火速率減小時減小，則這個產(chǎn)品就是淬火敏感的。淬火速率是產(chǎn)品在淬火期間的平均冷卻速率。這些機械特性還必須優(yōu)選地長時間穩(wěn)定并且不會由于在使用溫度下老化而明顯改變。這樣，在民用航空應(yīng)用中延長使用這些產(chǎn)品需要機械特性具有良好的穩(wěn)定性，這例如通過在85°C老化1000小時進行模擬。這些合金還必須具有足夠的耐腐蝕性，能夠采用常用的方法成型并具有低的殘余應(yīng)力以便能夠進行整體機械加工。美國專利5，032，359描述了一大類鋁-銅-鋰合金，其中添加鎂和銀，特別是0. 3 至0. 5重量％，能使機械強度增加。美國專利5，234，662描述了具有下列組成的合金(以重量％計)Cu :2. 60-3. 30、 Mn :0. 0-0. 50、Li :1. 30-1. 65、Mg :0. 0-1. 8，以及選自Zr和Cr的控制晶粒結(jié)構(gòu)的元素 0. 0-1. 5。美國專利5，455，003描述了一種生產(chǎn)Al-Cu-Li合金的方法，該合金特別是由于合適的冷變形Qcrouissage)和回火而在低溫下具有改進的機械強度和韌性。此專利特別推薦以下組成(以重量％計):Cu 3. 0-4. 5、Li :0. 7-1. 1、Ag :0-0. 6、Mg :0. 3-0. 6、以及 Zn 0-0.75。在所述文獻中沒有提及民用航空應(yīng)用的產(chǎn)品老化問題，因為其想要的產(chǎn)品主要是火箭發(fā)射器或航天飛機的低溫存儲器。美國專利7，438，772描述的合金包含(以重量％計)Cu :3_5、Mg :0· 5-2、Li 0. 01-0. 9，不允許使用更高含量的鋰，因為韌性和機械強度之間的折衷會下降。美國專利7，2 ，509描述了一類合金，包含(以重量％計)(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、(最高達 0. 4)^ 或其他晶粒細化劑(例如Cr, Ti，Hf，Sc和V)，特別地對于Rp0.2 (L) > 448. 2MPa的屈服強度(厚度大于76. 2mm的產(chǎn)品)具有Kic(L) > 37. 4MPa V m的韌性，并且特別地對于Rpa2(L) > 489. 5MPa 的屈服強度(厚度小于76. 2mm的產(chǎn)品)具有Kic(L) > 38. 5MPa V m的韌性。美國專利申請2009/142222A1描述了一種合金，包含(以重量％計)3.4至4. 2% Cu、0. 9 至 1. 4% Li、0. 3 至 0. 7% Ag、0. 1 至 0. 6% Mg、0. 2 至 0. 8% Zn、0. 1 至 0. 6% Mn 和 0. 01至0. 6%的至少一種控制晶粒結(jié)構(gòu)的元素。還已知合金AA2050，其中包含(以重量 ％ 計)(3. 2-3. 9) Cu, (0.7-1· 3) Li、 (0. 20-0. 6)Mg、(0. 20-0. 7) Ag、(最高 0. 25) Zn、(0. 20-0. 50)Mn、(0. 06-0. 14) Zr,以及合金 AA2095 (3. 7-4. 3) Cu、(0. 7-1. 5) Li、(0. 25-0. 8)Mg、(0. 25-0. 6) Ag、(最高 0. 25) Zn、(最高 0. 25)Mn, (0. 04-0. 18) Zr。合金AA2050的產(chǎn)品因其靜態(tài)機械強度和韌性的品質(zhì)而著稱。對于由鋁-銅-鋰合金制成的產(chǎn)品，特別是厚的產(chǎn)品，需要其與已知產(chǎn)品相比具有改進的特性，特別是在靜態(tài)機械強度性質(zhì)和損傷容限性質(zhì)之間的折衷、熱穩(wěn)定性、抗腐蝕性、機械加工性的方面，并且具有低密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的是一種由基于鋁的合金制成的鍛壓產(chǎn)品(produit C0rr0y6)，例如擠壓、軋制和/或鍛造產(chǎn)品，其含有(以重量％計)Cu 3. 0-3. 9 ；Li 0. 8-1. 3 ；Mg 0. 6-1. 0 ；Zr 0. 05-0. 18 ；Ag 0. 0-0. 5 ；Mn 0. 0-0. 5 ；Fe+Si 彡 0.20;Zn 彡 0. 15 ；至少一種選自以下的元素Ti 0. 01-0. 15 ；Sc 0. 05-0. 3 ；Cr 0. 05-0. 3 ；Hf 0. 05-0. 5 ；其他元素各自彡0. 05，并且總量彡0. 15，剩余的是鋁。本發(fā)明的第二個目的是一種制造基于鋁合金的擠壓、軋制和/或鍛造產(chǎn)品的方法，其中a)制備一種基于鋁的液體金屬浴，包含3. 0至3. 9重量％的Cu、0. 8至1. 3重量％ 的Li、0. 6至1. 0重量％的Mg、0. 05至0. 18重量％的Zr、0. 0至0. 5重量％的Ag、0. 0至 0. 5重量％的胞、至多0. 20重量^Wi^e+Si、至多0. 15重量％的Si和至少一種選自Cr、Sc、 Hf、Ti的元素，所述元素的量——如果被選擇——為0. 05至0. 3重量％的Cr、Sc,0. 05至 0. 5重量％的Hf和0. 01至0. 15重量％的Ti，其他元素各自至多為0. 05重量％，總量至多為0. 15重量％，剩余為鋁；b)由所述液體金屬浴澆鑄一種未加工的成形體；
c)將所述未加工的成形體在450至550°C之間、優(yōu)選480°C至530°C之間的溫度下均化5至60小時；d)將所述未加工的成形體熱變形和任選地冷變形成擠壓、軋制和/或鍛造的產(chǎn)
P
m ；e)將所述產(chǎn)品在490°C至530°C之間進行固溶處理15分鐘至8小時然后淬火；f)將所述產(chǎn)品以受控方式、以1至6%、優(yōu)選至少2%的永久變形拉伸；g)將所述產(chǎn)品回火，包括在130°C至170°C之間的溫度下加熱5至100小時，優(yōu)選 10至40小時，以獲得接近峰值的屈服強度。本發(fā)明的又一目的為一種包含本發(fā)明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)元件。本發(fā)明的又一個目的為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)元件用于航空構(gòu)造的用途。


圖1 回火曲線和切線斜率的測量實例。圖2 實施例1的試樣所得屈服強度和韌性的結(jié)果。圖3 實施例1和2的試樣所得屈服強度和韌性的結(jié)果，其屈服強度接近峰值。圖4 實施例3的試樣所得屈服強度和韌性的結(jié)果，其屈服強度接近峰值。
具體實施例方式除非另外說明，否則所有關(guān)于合金的化學(xué)組成的表示均用基于合金總重量計的重量百分數(shù)表達。表述1.4Cu指的是用重量％表示的銅的含量乘以1.4。合金命名根據(jù)鋁業(yè)協(xié)會(The Aluminum Association)的規(guī)定，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是已知的。密度取決于組成并通過計算而非通過重量測量方法來確定。數(shù)值的計算根據(jù)鋁業(yè)協(xié)會的程序，描述于 "Aluminum Standards and Data”的第 2—12 禾口 2—13 頁。冶金狀態(tài)(etat metallurgique) 的定義在歐洲標準EN 515中指出。除非另外說明，否則靜態(tài)機械性質(zhì)，即斷裂強度Rm、伸長0. 2%時的常規(guī)屈服強度 Rp0.2 ( “屈服強度”)和斷裂延長率A%，通過拉伸試驗根據(jù)EN 10002-1標準測量，試驗的取樣和方向用標準EN 485-1定義。應(yīng)力強度因子(Kq)根據(jù)標準ASTM E 399測量。標準ASTM E 399給出能夠確定 Kq是否是、的有效值的標準。對于給定的試樣形狀，不同材料獲得的Kq值可以互相比較， 在試樣的屈服強度在同一數(shù)量級內(nèi)的范圍內(nèi)。除非另外說明，否則標準EN 12258的定義均適用。型材厚度根據(jù)標準EN 2066 2001定義橫切面分成具有尺寸A和B的基本矩形；A總是基本矩形的較大尺寸且B可被認為是基本矩形的厚度。模具托(semelle)是具有最大尺寸A的基本矩形。MASTMAASIS (修改的ASTM乙酸鹽間斷噴霧)試驗根據(jù)標準ASTM G85實施。在本文中，術(shù)語機械構(gòu)造的“結(jié)構(gòu)元件”指對其而言靜態(tài)和/或動態(tài)機械性質(zhì)對于結(jié)構(gòu)的性能特別重要、并且對其而言結(jié)構(gòu)計算通常是有規(guī)定的或?qū)嵤┑臋C械部件。這通常涉及這樣一些元件，即，其失敗很可能會危及所述構(gòu)造、其操作者或他人的安全。對于飛機， 所述結(jié)構(gòu)元件包括，特別是構(gòu)成機身的元件(例如機身蒙皮)、機身桁條、艙壁、環(huán)向邊框、 機翼(例如機翼蒙皮、桁條、肋條和翼梁)和特別是由水平或豎直穩(wěn)定器構(gòu)成的尾部，以及CN 102459671 A說明書4/11 頁
地板梁、座椅軌道和艙門。根據(jù)本發(fā)明，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)選擇的一類鋁合金——其含有特定和嚴格量的鋰、銅、鎂和鋯——能使制造的鍛壓產(chǎn)品具有改進的韌度和機械強度之間的折衷，以及良好的抗腐蝕性。并且，當(dāng)這些產(chǎn)品經(jīng)受為獲得接近峰值屈服強度Rpa2的屈服強度I^2而選擇的回火方法時，它們具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。本發(fā)明人驚奇地觀察到，可通過增加鎂含量來改進特別是厚的鋁-銅-鋰合金產(chǎn)品——例如特別是合金AA2050——的靜態(tài)機械抗性與損傷容限性質(zhì)之間的折衷。特別地， 對于經(jīng)受了接近峰值的回火的厚產(chǎn)品，選擇銅、鎂和鋰含量，能夠獲得性質(zhì)的有利折衷，并能夠獲得令人滿意的產(chǎn)品熱穩(wěn)定性。本發(fā)明的產(chǎn)品的銅含量為3. 0至3. 9重量％。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，銅含量為3. 2至3. 7重量％。當(dāng)銅含量過高，其韌性特別是對于接近峰值的回火不足； 此外，合金的密度不好。當(dāng)銅含量過低，達不到其最小靜態(tài)機械特性。本發(fā)明的產(chǎn)品的鋰含量為0. 8至1. 3重量％。有利地，鋰含量為0. 9至1. 2重量％。 優(yōu)選地，鋰含量至少為0. 93重量％或至少為0. 94重量％。當(dāng)鋰含量過低，與鋰的加入相關(guān)的密度降低程度不足。本發(fā)明的產(chǎn)品的鎂含量為0.6至1.0重量％，優(yōu)選為0.65或0.67至1.0重量％。
在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，鎂含量至多為0. 9重量％，優(yōu)選至多為0. 8重量％。對于某些應(yīng)用，鎂含量至少為0. 7%是有利的。鋯含量為0. 05至0. 18重量％，優(yōu)選為0. 08至0. 14重量％，以優(yōu)選地獲得纖維性
或者輕度重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)。錳含量為0.0至0.5重量％。特別是在厚板的制造中，0.2至0.4重量％之間的錳含量能使韌性增加而不危害機械強度。銀含量為0.0-0. 5重量％。本發(fā)明人注意到，雖然銀的存在是有利的，在鎂以本發(fā)明用量存在的情況下，為了獲得在機械強度和損傷容限之間折衷的需要的改進，不需要大量銀。對銀的用量限制，是經(jīng)濟上非常有利的。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，銀含量為0. 15至0. 35重量％。在本發(fā)明的一個具有最小化密度的優(yōu)點的實施方案中，銀含量至多為0. 25重量％。鐵含量和硅含量的總量至多為0.2重量％。優(yōu)選地，鐵和硅的含量各自至多為 0. 08重量％。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，鐵和硅的含量分別至多為0. 06和0. 04 重量％。受控且有限的鐵和硅含量促進了機械強度和損傷容限之間折衷的改進。合金還包含至少一種能夠有助于控制晶粒大小并選自Cr、Sc、Hf、Ti的元素，元素的量——如果選擇——為0. 05至0. 3重量％的Cr、Sc，0. 05至0. 5重量％的Hf和0. 01至 0. 15重量％的Ti。優(yōu)選地，選擇0.02至0. 10重量％的鈦。鋅是一種不期望的雜質(zhì)。鋅含量為Si < 0. 15重量％，優(yōu)選地Si < 0.05重量％。 鋅含量有利地低于0. 04重量％。本發(fā)明產(chǎn)品的密度低于2. 72g/cm3。為降低產(chǎn)品的密度，可有利地選擇組成以獲得低于2. 71g/cm3、優(yōu)選地低于2. 70g/cm3的密度。本發(fā)明的合金特別地意欲用于制造厚的擠壓、軋制和/或鍛造的產(chǎn)品。在本發(fā)明的范圍中，厚的產(chǎn)品指的是厚度至少為30mm、優(yōu)選至少50mm的產(chǎn)品。事實上，本發(fā)明的合金具有低的淬火敏感度，這對厚的產(chǎn)品是特別有利的。本發(fā)明的軋制產(chǎn)品的厚度優(yōu)選地在30至200mm之間，更優(yōu)選在50至170mm之間。本發(fā)明的厚的產(chǎn)品具有特別有利的機械強度和韌性之間的折衷。本發(fā)明的一種產(chǎn)品，在經(jīng)軋制、固溶處理、淬火和回火以達到接近峰值的屈服強度的狀態(tài)下，對于30至IOOmm的厚度，在一半厚度處具有下列成對特性中的至少一種⑴對于30至60mm的厚度，在一半厚度時，屈服強度I pQ.2(L)彡525MPa，優(yōu)選地 Rp0.2 (L)彡 545MPa，韌性 Kic (L-T)彡 38MPa V m，優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 43MPa V m,(ii)對于60至IOOmm的厚度，在一半厚度時，屈服強度Rpa2(L)彡515MPa，優(yōu)選地 Rp0.2 (L)彡 5!35MPa，韌性 Kic (L-T)彡 35MPa V m，優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 40MPa V m,(iii)對于100至130mm的厚度，在一半厚度時，屈服強度Rpa2(L)彡505MPa，優(yōu)選地 Rpa2 (L)彡 525MPa，韌性 Kic (L-T)彡 32MPa V m，優(yōu)選地 Kic(L-T)彡 37MPa V m,(iv)對于30至IOOmm的厚度，在一半厚度時，以MPa表示屈服強度I p(1.2(L) 并以 MPa V m 表示韌性 Kic(L-T),使得 Kic(L-T)彡-0. 217Rp0.2(L)+157,優(yōu)選地 Kic (L-T)彡-0. 217Rp0 2(L)+163 并且大于 35MPa V m。(ν)在85°C老化1000小時后，屈服強度Rpa2 (L)和斷裂延長率(L)與老化之前的屈服強度I^2(L)和斷裂延長率(L)的區(qū)別小于10%，優(yōu)選小于5%。在另一個實施方案中，較薄的產(chǎn)品——其厚度在10至30mm之間，通常在20mm左右——卻是優(yōu)選的，因為機械強度和韌性之間的折衷在這種條件下特別有利。本發(fā)明的一種產(chǎn)品，在經(jīng)軋制、固溶處理，淬火和回火以達到接近峰值的屈服強度的狀態(tài)下，對于10至30mm的厚度，在一半厚度處具有下列成對特性中的至少一種(i)屈服強度艮0.2仏)彡525MPa,優(yōu)選地艮0.2仏)彡545MPa,韌性 Kic (L-T)彡 40MPa V m,優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 45MPa V m,(ii)以MPa表示屈服強度I p(1.2(L)和以MPa V m表示韌性Kic(L-T)使得 Kic(L-T)彡-0. 4Rp。2(L)+^5，優(yōu)選地 Kic(L-T)彡-0. 4Rp0 2(L) +270 并且大于 45MPa V m。(iii)在85°C老化1000小時后，屈服強度Iipa2(L)和斷裂延長率A% (L)與老化之前的屈服強度I^2(L)和斷裂延長率(L)的區(qū)別小于10%，優(yōu)選小于5%。本發(fā)明的產(chǎn)品就裂紋發(fā)生(S/N)和擴張速度(da/dN)而言在疲勞性能的方面也具有有利的特性。本發(fā)明產(chǎn)品的抗腐蝕性通常很高；這樣，MASTMAASIS測試結(jié)果(標準 ASTMG85&G34)對本發(fā)明產(chǎn)品來說至少為EA，優(yōu)選為P。制造本發(fā)明產(chǎn)品的方法包括以下步驟制備、澆鑄、鍛壓、固溶處理、淬火和回火。在第一個步驟中，制備一種液體金屬浴，以獲得具有本發(fā)明組成的鋁合金。之后將液體金屬浴澆鑄成未加工的成形體，例如坯料、軋制板或者鍛造毛坯。之后將所述未加工的成形體在450至550°C之間、優(yōu)選在480°C至530°C之間的溫度下均化5至60小時；均化之后，通常將未加工的成形體冷卻至室溫，之后再將其預(yù)熱以進行熱變形。預(yù)熱意欲達到優(yōu)選在400至500°C之間、更優(yōu)選約450°C的溫度，使得未加工成形體變形。熱變形和任選的冷變形通常通過擠壓、軋制和/或鍛造進行，以獲得擠壓、軋制和 /或鍛造的產(chǎn)品，其厚度優(yōu)選至少為30mm。這樣制得的產(chǎn)品之后通過在490至530°C之間
8的熱處理進行固溶處理15分鐘至8小時，然后通常用環(huán)境溫度下的水或優(yōu)選用冷水進行淬火。然后以1至6%、優(yōu)選至少2%的永久變形使產(chǎn)品經(jīng)受受控拉伸。優(yōu)選地以大于3%的永久變形使軋制產(chǎn)品經(jīng)受受控拉伸。在本發(fā)明的一個有利的實施方案中，以在3至5%之間的永久變形進行受控拉伸。一種優(yōu)選的冶金狀態(tài)為T84狀態(tài)。已知步驟例如軋制、整平、矯直成型可任選地在固溶處理和淬火之后、在受控拉伸之前或之后進行。在本發(fā)明的一個實施方案中，以1至3 %的永久變形進行受控拉伸之前進行至少7 %，優(yōu)選至少9 %的冷軋步馬聚ο通過在130至170°C之間、優(yōu)選150至160°C之間的溫度下加熱5至100小時、優(yōu)
選10至40小時來進行回火，以獲得接近峰值屈服強度Rpa2的屈服強度Ι ρα2。已知對于結(jié)構(gòu)硬化的合金例如Al-Cu-Li合金，其屈服強度隨著在給定溫度下的回火的時間而增加，直至達到被稱為硬化峰值或“峰值”的最大值，之后隨著回火時間降低。 在本發(fā)明中，術(shù)語回火曲線是指屈服強度隨155°C下的等效回火時間的變化?；鼗鹎€的一個實例在圖1中給出。在本發(fā)明中，一個在回火曲線上的點N——155°C等效時間為tN，屈服強度為I^2(N)——通過測量在回火曲線上點N的切線斜率IV來確定是否接近峰值。在本發(fā)明中，如果斜率的絕對值至多為3MPa/h，則認為回火曲線上點N的屈服強度是接近峰值屈服強度。如圖1所示，欠回火狀態(tài)是指為正值的狀態(tài)，過回火狀態(tài)是指Pn為負值的狀態(tài)。為獲得Pn的近似值，對于在欠回火狀態(tài)中的曲線上的點N，可以測量經(jīng)過點N和經(jīng)過之前的點N-I的線——其在V1 < tN的時間段內(nèi)獲得并具有屈服強度I^2m——的斜率；這樣得到I3n ^ (Rp0.2(N)-Rp0.2(N-l)) / (VV1)。理論上，當(dāng)V1趨近于tN時可以獲得的精確值。然而，如果tN-tN_i的差值很小，屈服強度的變化有可能不明顯，并且數(shù)值不精確。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)當(dāng)tN-tN_i的差值為2至15小時優(yōu)選約3小時時，通常獲得令人滿意的近似值。在155°C下等效時間、用下式定義
權(quán)利要求
1.由基于鋁的合金制成的鍛壓產(chǎn)品，例如擠壓、軋制和/或鍛造產(chǎn)品，包含，以重量％計Cu 3. 0-3. 9 ； Li 0. 8-1. 3 ； Mg 0. 6-1. 0 ； Zr 0. 05-0. 18 ； Ag 0. 0-0. 5 ； Mn 0. 0-0. 5 ； Fe+Si 彡 0. 20 ； Zn 彡 0. 15 ；至少一種選自以下的元素 Ti 0. 01-0. 15 ； Sc 0. 05-0. 3 ； Cr 0. 05-0. 3 ； Hf 0. 05-0. 5 ；其他元素，各自<0. 05，并且總量< 0. 15，剩余的是鋁。
2.權(quán)利要求1的產(chǎn)品，其中銅含量在3.2至3. 7重量％之間。
3.權(quán)利要求1或2的產(chǎn)品，其中鋰含量在0.9至1. 2重量％之間。
4.權(quán)利要求1至3中任一項的產(chǎn)品，其中鎂含量在0.65至1. 0重量％之間，優(yōu)選在0. 7 至0.9重量％之間。
5.權(quán)利要求1至4中任一項的產(chǎn)品，其中錳含量在0.2至0. 4重量％之間。
6.權(quán)利要求1至5中任一項的產(chǎn)品，其中銀含量在0.15至0. 35重量％之間。
7.權(quán)利要求1至6中任一項的產(chǎn)品，其中鐵和硅含量各自至多為0.08重量％，優(yōu)選分別至多為0. 06和0. 04重量％，并且/或者其中鋅含量< 0. 05重量％，優(yōu)選< 0. 04重量％。
8.權(quán)利要求1至7中任一項的產(chǎn)品，其中組成選擇為能獲得低于2.71g/cm3，優(yōu)選低于 2. 70g/cm3 的密度。
9.權(quán)利要求1至8中任一項的產(chǎn)品，其厚度為至少30mm，優(yōu)選至少50mm。
10.權(quán)利要求9的產(chǎn)品，在經(jīng)軋制、固溶處理、淬火和回火以達到接近峰值的屈服強度的狀態(tài)下，對于30至IOOmm之間的厚度，其在一半厚度處具有下列成對特性中的至少一種⑴對于30至60mm的厚度，在一半厚度時，屈服強度Rpa2(L)彡530MPa，優(yōu)選地 Rp0.2 (L)彡 550MPa，韌性 Kic (L-T)彡 38MPa V m，優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 43MPa V m,( )對于60至IOOmm的厚度，在一半厚度時，屈服強度Rpa2(L)彡520MPa，優(yōu)選地 Rp0.2 (L)彡 540MPa，韌性 Kic (L-T)彡 35MPa V m，優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 40MPa V m,(iii)對于100至130mm的厚度，在一半厚度時，屈服強度Rpa2(L)彡510MPa，優(yōu)選地 Rp0.2 (L)彡 530MPa，韌性 Kic (L-T)彡 32MPa V m，優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 37MPa V m,(iv)對于30至IOOmm的厚度，在一半厚度時，以MPa表示屈服強度Iipa2(L) 并以 MPa V m 表示韌性 Kic(L-T),使得 Kic(L-T)彡-0. 217Rp0.2(L)+157,優(yōu)選地 Kic (L-T)彡-0. 217RP。2(L)+163，并且大于 35MPa V m,(v)85°C下老化1000小時后，屈服強度Rpa2(L)和斷裂延長率(L)與老化之前的屈服強度I^2(L)和斷裂延長率(L)的區(qū)別小于10%，優(yōu)選小于5%。
11.權(quán)利要求1至8中任一項的產(chǎn)品，在經(jīng)軋制、固溶處理、淬火和回火以達到接近峰值的屈服強度的狀態(tài)下，對于10至30mm之間的厚度，其在一半厚度處具有下列成對特性的至少一種⑴屈服強度 Rpa2(L) > 525MPa，優(yōu)選地 Rpa2 (L)彡 545MPa，韌性 Kic (L-T)彡 40MPa Vm, 優(yōu)選地 Kic (L-T)彡 45MPa V m,( )以MPa表示屈服強度Iipa2(L)并以MPa V m表示韌性Kic(L-T)，使得 Kic(L-T)彡-0. 4RpQ 2 (L)+洸5，優(yōu)選地 Kic(L-T)彡-0. 4Rp(12 (L)+270，并且大于 45MPa V m,(iii)85°C下老化1000小時后，屈服強度I p(i.2(L)和斷裂延長率(L)與老化之前的屈服強度Rpa2(L)和斷裂延長率(L)的區(qū)別小于10%，優(yōu)選小于5%。
12.—種制備基于鋁合金的擠壓、軋制和/或鍛造產(chǎn)品的方法，其中a)制備一種基于鋁的液體金屬浴，其包含3.0至3. 9重量％的Cu、0. 8至1. 3重量％的 Li、0. 6 至 1. 0 重量 ％的 Mg、0. 05 至 0. 18 重量 ％的 Zr、0. 0 至 0. 5 重量 ％的 Ag、0. 0 至 0. 5 重量％的Mn、至多0. 20重量％的i^e+Si、至多0. 15重量％的Si和至少一種選自Cr、Sc、Hf 和Ti的元素，所述元素的量——如果被選擇——為0. 05至0. 3重量％的Cr、Sc，0. 05至 0. 5重量％的Hf和0. 01至0. 15重量％的Ti，其他元素各自至多為0. 05重量％，總量至多為0. 15重量％，剩余為鋁；b)由所述液體金屬浴澆鑄一種未加工的成形體；c)將所述未加工的成形體在450至550°C之間、優(yōu)選480°C至530°C之間的溫度下均化 5至60小時；d)將所述未加工的成形體熱變形和任選地冷變形成擠壓、軋制和/或鍛造的產(chǎn)品；e)將所述產(chǎn)品在490°C至530°C之間進行固溶處理15分鐘至8小時然后淬火；f)將所述產(chǎn)品以受控方式、以1至6%、優(yōu)選至少2%的永久變形拉伸；g)將所述產(chǎn)品回火，包括在130°C至170°C之間的溫度下加熱5至100小時，優(yōu)選10至 40小時，以獲得接近峰值的屈服強度。
13.權(quán)利要求12的方法，其中熱變形和任選地冷變形進行至獲得至少30mm的厚度。
14.權(quán)利要求12或13的方法，其中受控拉伸以3至5%之間的永久變形進行。
15.權(quán)利要求12至14中任一項的方法，其中回火的時間和溫度條件等于下述155°C回火曲線上的點N的條件，S卩，使回火曲線在這一點上的切線斜率Pn——以MPa/h表示——為 0 < Pn ^ 3，優(yōu)選地 0. 2 < I3n 彡 2. 5。
16.一種結(jié)構(gòu)元件，包含權(quán)利要求1至11中任一項的產(chǎn)品。
17.權(quán)利要求16的結(jié)構(gòu)元件用于航空構(gòu)造的用途。
18.權(quán)利要求17的用途，其中所述結(jié)構(gòu)元件為其中蒙皮和桁條由相同的起始產(chǎn)品獲得的機翼下表面元件或機翼上表面元件，翼梁或者肋條。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鍛壓產(chǎn)品，例如擠壓、軋制和/或鍛造產(chǎn)品，由基于鋁的合金制成，其中含有(以重量％計)Cu3.0-3.9；Li0.8-1.3；Mg0.6-1.0；Zr0.05-0.18；Ag0.0-0.5；Mn0.0-0.5；Fe+Si≤0.20；Zn≤0.15；至少一種選自以下的元素Ti0.01-0.15；Sc0.05-0.3；Cr0.05-0.3；Hf0.05-0.5；其他元素各自≤0.05，并且總量≤0.15，剩余的是鋁。本發(fā)明還涉及制備所述產(chǎn)品的方法。本發(fā)明的產(chǎn)品特別有益于制造用于制造航空工業(yè)中的結(jié)構(gòu)元件的鋁制的厚產(chǎn)品。
文檔編號C22F1/057GK102459671SQ201080028657
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者A·丹尼路, C·佳修瑞斯, C·希格里, T·華納 申請人:法國肯聯(lián)鋁業(yè)