具有改善的斷裂韌性的鋁鎂鋰合金的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由鋁合金制成的鍛造產(chǎn)品，其以重量百分比計的組成如下：Mg：4.0-5.0；Li：1.0-1.6；Zr：0.05-0.15；Ti：0.01-0.15；Fe：0.02-0.2；Si：0.02-0.2；Mn：≤0.5；Cr：≤0.5；Ag：≤0.5；Cu：≤0.5；Zn：≤0.5；Sc：＜0.01；其他元素＜0.05；余量為鋁，以及其制造方法，該方法連續(xù)地包括：制備熔融金屬浴以得到如本發(fā)明組成的鋁合金，將所述合金鑄造為毛坯，任選地均化由此鑄造的產(chǎn)品，熱加工和任選地冷加工，任選地在300-420℃的溫度范圍內(nèi)以一步或多步進(jìn)行熱處理，對由此加工的產(chǎn)品進(jìn)行熱處理并淬火，任選地對已進(jìn)行固溶熱處理和淬火的產(chǎn)品進(jìn)行冷加工，在低于150℃的溫度下人工老化。本發(fā)明的產(chǎn)品具有改善的韌性并可用于航空器結(jié)構(gòu)元件的制造，優(yōu)先地為機(jī)身蒙皮、機(jī)身框架或肋。
【專利說明】具有改善的斷裂韌性的鋁鎂鋰合金
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋁鎂鋰合金產(chǎn)品，且更具體而言涉及所述產(chǎn)品、其制備方法和特別地設(shè)計用于航空器和航空航天結(jié)構(gòu)的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]開發(fā)出由鋁合金制成的軋制產(chǎn)品，用以制造特別地設(shè)計用于航空器和航空航天工業(yè)的高強(qiáng)度部件。
[0003]在這一方面，含鋰的鋁合金(AlLi)引起廣泛關(guān)注，這是因?yàn)槊考尤隝重量％的鋰就能夠使鋁的密度降低3%并使彈性模量增加6%。對于選擇用于航空器的這些合金，其性能相比其他常規(guī)性能應(yīng)達(dá)到用于常規(guī)用途的合金的性能，特別是對于在靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度性能(拉伸屈服應(yīng)力和壓縮屈服應(yīng)力、極限拉伸強(qiáng)度)和損傷容限性能(斷裂韌性、抗疲勞裂紋擴(kuò)展性)之間的平衡，這些性能通常彼此抗衡。
[0004]這些合金還應(yīng)具有足夠的耐腐蝕性，使其能夠按照常規(guī)方法形成并使其具有低殘余應(yīng)力，從而能夠進(jìn)行整體機(jī)械加工。
[0005]同時含有鎂和鋰的鋁合金能夠獲得特別低的密度并且因此已被廣泛研究。
[0006]英國專利1，172，736公開了一種含有4-7重量％Mg、l.5-2.6重量％L1、0.2-1重量％Mn和/或0.05-0.3重量％Zr、余量為鋁的合金，其可用于需要高機(jī)械阻力、良好耐腐蝕性、低密度和高彈性模量的應(yīng)用中。
[0007]國際申請W092/0 3583記載了一種可用于航空結(jié)構(gòu)的低密度合金，其通式為MgaLibZncAgdAlbal，其中，a在0.5-10%的范圍內(nèi)，b在0.5-3%的范圍內(nèi)，c在0.1-5%的范圍內(nèi)，d在0.1-2%的范圍內(nèi)，bal表示余量為招。
[0008]美國專利5，431，876公開了一種鋁鋰和鎂或銅的三元合金，其包括至少一種添加齊_如鋅、鉻和/或錳。
[0009]美國專利6，551，424記載了一種由鋁-鎂-鋰合金制成的合金產(chǎn)品的制造方法，所述方法包括等斷面冷軋(straight cold rolling)和交叉冷軋(cross cold rolling),所述鋁-鎂-鋰合金的組成(以重量百分比計)為Mg:3.0-6.0,L1:0.4-3.0,Zn最高達(dá)2.0、Mn最高達(dá)1.0、Ag最高達(dá)0.5、Fe最高達(dá)0.3、Si最高達(dá)0.3、Cu最高達(dá)0.3、選自Sc、Hf、T1、V、Nd、Zr、Cr、Y、Be 的元素 0.02-0.5。
[0010]美國專利6，461，566記載了一種組成如下的合金(以重量百分比計):L1:1.5-1.9,Mg:4.1-6.0、Zn:0.1-1.5、Zr:0.05-0.3、Mn:0.01-0.8、H, 0.9Χ10-5_4.5Χ10-5 和至少一種選自 Be:0.001-0.2、Y:0.001-0.5 和 Sc:0.01-0.3 的元素。
[0011]俄羅斯專利2171308記載了一種組成如下的合金(以重量百分比計):L1:1.5-3.0、Mg:4.5-7.0、Fe:0.01-0.15、Na:0.001-0.0015、H, 1.7Χ10-5_4.5Χ10-5 和至少一種選自Zr:0.05-0.15、Be:0.005-0.1 和 Sc:0.05-0.4 的元素以及至少一種選自 Mn:0.005-0.3、Cr:0.005-0.2 和 Ti:0.005-0.2 的合金，余量為鋁。
[0012]俄羅斯專利2163938記載了一種含有如下元素的合金(以重量百分比計)=Mg:2.0-5.8、L1: 1.3-2.3、Cu:0.01-0.3、Mn:0.03-0.5、Be:0.0001-0.3 和至少一種選自 Zr 和Sc:0.02-0.25的元素以及至少一種選自Ca和Ba:0.002-0.1的元素，余量為鋁。
[0013]專利申請DE1558491具體記載了一種合金，其含有(以重量％計)Mg:4_7、Li:
1.5-2.6、Mn:0.2-1.0、Zr:0.05-0.3 和 / 或 Ti:0.05-0.15 或 Cr:0.05-0.3。
[0014]這些合金無法解決某些問題，特別是它們就損傷容限而言的性能使其無法大規(guī)模用在商業(yè)航空中。應(yīng)理解，仍然難以使用這些合金制造鍛造產(chǎn)品，并且廢品率太高。
[0015]需要由鋁-鎂-鋰合金制成的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品與那些已知產(chǎn)品相比表現(xiàn)出改善的性能，特別是在靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度性能和損傷容限性能之間的平衡方面表現(xiàn)出改善的性能，特別是斷裂韌性和耐腐蝕性并同時具有低密度。
[0016]此外，需要這些產(chǎn)品的可靠且經(jīng)濟(jì)的制造方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]本發(fā)明的第一個主題為由鋁合金制成的鍛造產(chǎn)品，其以重量百分比計的組成如下:
[0018]Mg:4.0-5.0
[0019]L1:1.0-1.6
[0020]Zr:0.05-0.15
[0021]Ti:0.01-0.15
[0022]Fe:0.02-0.2
[0023]Si:0.02-0.2
[0024]Mn: ^ 0.5
[0025]Cr 0.5
[0026]Ag: ^ 0.5
[0027]Cu:≤ 0.5
[0028]Zn:≤ 0.5
[0029]Sc:< 0.01
[0030]其他元素< 0.05
[0031]余量為鋁；
[0032]本發(fā)明的另一個主題為制造本發(fā)明鍛造產(chǎn)品的方法，所述方法包括連續(xù)的步驟:
[0033]-制備熔融金屬浴以得到如本發(fā)明組成的鋁合金，
[0034]-將所述合金鑄造為毛還(roughshape),
[0035]-任選地均化由此鑄造的產(chǎn)品，
[0036]-熱加工和任選地冷加工，
[0037]-任選地在300_420°C的溫度范圍內(nèi)以一步或多步進(jìn)行熱處理，
[0038]-對由此加工的產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理，并淬火，
[0039]-任選地對已進(jìn)行固溶熱處理和淬火的產(chǎn)品進(jìn)行冷加工，
[0040]-在低于150°C的溫度下人工老化。
[0041]本發(fā)明的另一個主題為本發(fā)明產(chǎn)品用于制造航天器結(jié)構(gòu)元件的用途?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0042]圖1:L_T方向的R曲線(測試樣-CCT760)。
[0043]圖2:T_L方向的R曲線(測試樣-CCT760)。
[0044]圖3:合金A、C和D按照拉伸屈服應(yīng)力Rpa2 (L)的斷裂韌性Kapp (L-T)。
【具體實(shí)施方式】
[0045]除另有說明外，所有關(guān)于合金化學(xué)組成的說明均以基于合金總重量計的重量百分比表示。表述1.4Cu意指1.4乘以以重量百分比表示的銅含量。合金命名符合本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的招業(yè)協(xié)會(The Aluminium Association)的規(guī)定。密度取決于組成并且通過計算確定，而非通過重量測量法確定。數(shù)值按照鋁業(yè)協(xié)會的步驟計算，所述步驟記載于“Aluminum Standards and Data”的第2-12頁和第2-13頁。冶金狀態(tài)的定義見于歐洲標(biāo)準(zhǔn) EN515。
[0046]拉伸靜態(tài)機(jī)械性能即極限拉伸強(qiáng)度Rm、在0.2%的伸長率下的常規(guī)屈服應(yīng)力Rpa2和斷裂伸長率A%均根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)EN IS06892-1通過拉伸試驗(yàn)測定，取樣和試驗(yàn)說明由標(biāo)準(zhǔn)EN485-1 定義。
[0047]根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)ASTM E561，得到作為有效裂紋延伸的函數(shù)的有效應(yīng)力強(qiáng)度因子的曲線，稱作R曲線。由R曲線計算臨界應(yīng)力強(qiáng)度因子K。，即，使裂紋不穩(wěn)定的強(qiáng)度因子。同樣地，通過規(guī)定臨界負(fù)荷下單負(fù)荷開始時的初始裂紋長度計算應(yīng)力強(qiáng)度因子Κω。計算出所需形狀的測試樣的這兩個值。Kapp表示對應(yīng)于用于進(jìn)行R曲線測試的測試樣的因子Κω。KMf表示對應(yīng)于用于進(jìn)行R曲線測試的測試樣的因子K。。Δ aeff(fflax)表示R曲線的末端有效點(diǎn)的裂紋延伸。R曲線的長度——即曲線`的最大裂紋延伸——是一個就其自身而言重要的參數(shù)，特別是對于機(jī)身設(shè)計而言。
[0048]除另有說明外，適用標(biāo)準(zhǔn)EN12258的定義。
[0049]機(jī)械結(jié)構(gòu)的“結(jié)構(gòu)元件”本文中指一種機(jī)械部件，對于所述機(jī)械部件，靜態(tài)和/或動態(tài)機(jī)械性能對于結(jié)構(gòu)的性能特別重要，且通常對其規(guī)定或進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。其通常為這樣的元件:其損壞有可能危及所述結(jié)構(gòu)、其使用者或其他方面的安全。對于航空器，這些結(jié)構(gòu)元件包括構(gòu)成機(jī)身(例如機(jī)身蒙皮(skin)、祐1條(stringer)、艙壁、圓周框架(circumferential frame))、機(jī)翼(例如頂部或底部機(jī)翼蒙皮、祐1條或支柱、肋、梁)和由水平穩(wěn)定件(stabilizer)或垂直穩(wěn)定件構(gòu)成的尾翼單元以及地板梁、座椅滑軌和機(jī)門的部件。
[0050]根據(jù)本發(fā)明，選定的一類含有特定量和關(guān)鍵量的鎂、鋰、鋯、鈦、鐵和硅的鋁合金，可制造具有改進(jìn)的折中性能——特別是在機(jī)械強(qiáng)度和損傷容限之間折中的性能——的鍛造產(chǎn)品，同時具有良好的耐腐蝕性能。
[0051]本發(fā)明產(chǎn)品的鎂含量介于4.0至5.0重量％之間。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，鎂含量為至少4.3重量％且優(yōu)先為4.4重量％。鎂的最大含量為4.7重量％或有利地為4.6重量％是優(yōu)選的。
[0052]本發(fā)明產(chǎn)品的鋰含量介于1.0至1.6重量％之間。本發(fā)明的發(fā)明人注意到，有限的鋰含量，在某些其他元素的存在下，能夠非常顯著地改善斷裂韌性和疲勞裂紋擴(kuò)展速率，這大大補(bǔ)償了密度的略微增加和靜態(tài)機(jī)械性能的降低。[0053]在一個有利的實(shí)施方案中，最大鋰含量為1.5重量％且優(yōu)選為1.45重量％或優(yōu)先為1.4重量％。鋰的最小含量為1.1重量％且優(yōu)選為1.2重量％是有利的，特別是為了改進(jìn)抗晶間腐蝕性。
[0054]本發(fā)明產(chǎn)品的鋯含量介于0.05至0.15重量％之間，且鈦的含量介于0.01至0.15重量％之間。這些元素的存在連同有利地使用的加工條件使得能夠保持基本上未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)。與自現(xiàn)有技術(shù)已知的某些信息相比，本發(fā)明的發(fā)明人注意到，不必向這些合金中加入鈧以得到想要的基本上未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，并且鈧的加入因使合金變得特別脆并且難以冷軋為小于3mm的厚度而甚至可以證明是不利的。因此，鈧含量小于0.01重量％。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，鈦含量介于0.01至0.05重量％之間。還可加入錳和/或鉻，這特別有助于控制晶粒結(jié)構(gòu)，其含量保持在最高為0.5重量％。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，所述方案特別具有改進(jìn)的熱延性，所述合金含有至少一種選自Mn和Cr的元素，以重量百分比計，Mn:0.05-0.5或0.05-0.3且Cr:0.05-0.3，非選自Mn和Cr的元素的含量小于0.05重量％。熱延性的改進(jìn)特別有助于熱加工，這使轉(zhuǎn)變過程中的廢品率降低。
[0055]還可以加入銅和/或銀，從而改進(jìn)本發(fā)明鍛造產(chǎn)品的性能，其含量保持在最高為0.5重量％。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，所述合金含有至少一種選自Ag和Cu的元素，以重量百分比計，Cu:0.05-0.3且Ag:0.0 5-0.3，非選自Mn和Cr的元素的含量小于0.05重量％。這些元素特別有助于靜態(tài)機(jī)械性能。然而，在改進(jìn)抗晶間腐蝕性的有利的實(shí)施方案中，Ag和/或Cu的含量小于0.05重量％。
[0056]本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品含有少量的鐵和硅，這些元素的含量介于0.02至0.2重量％之間。本發(fā)明的發(fā)明人認(rèn)為，這些元素的存在——通過形成金屬間的相或通過有助于形成分散體(特別是在錳存在時)——通過避免局部彎曲而可有助于改進(jìn)損傷容限性能。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中，F(xiàn)e含量和/或Si含量以重量百分比計為Fe:0.04-0.15, Si:0.04-0.15。在本發(fā)明的一個實(shí)施方案中，F(xiàn)e含量和/或Si含量小于0.15重量％且優(yōu)選小于0.1重量％。
[0057]Zn含量最大值為0.5重量％。在本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方案中,Zn含量為小于
0.2重量％且優(yōu)選小于0.05重量％。加入Zn是不想要的，這是因?yàn)樵撛貢椭鸁嵫有宰儾睿粠砣魏慰咕чg腐蝕方面的有利效果。此外，加入Zn會使合金密度增加，而這是不想要的。
[0058]其他元素的含量各自小于0.05重量％。
[0059]某些元素對本發(fā)明的合金是不利的，特別是由于合金制造例如毒性和/或加工過程中的破損，并且優(yōu)選將其限制在非常低的水平。在一個有利的實(shí)施方案中，本發(fā)明的產(chǎn)品的最高Be含量為5ppm且優(yōu)選為2ppm Be和/或最高Na含量為IOppm和/或最高Ca含量為 20ppm。
[0060]本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品優(yōu)選地為擠壓產(chǎn)品例如型材、軋制產(chǎn)品例如板材或片材、和/或鍛造產(chǎn)品。
[0061]本發(fā)明產(chǎn)品的制造方法包括連續(xù)的步驟:制備熔融金屬浴以得到如本發(fā)明組成的鋁合金，將所述合金鑄造為毛坯，任選地均化由此鑄造的產(chǎn)品，熱加工和任選地冷加工，對由此加工的產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理并進(jìn)行淬火，任選地對已進(jìn)行固溶熱處理和淬火的產(chǎn)品進(jìn)行冷加工，和在低于150°C的溫度下人工老化。[0062]在第一個步驟中，制備熔融金屬浴以得到如本發(fā)明組成的鋁合金。
[0063]然后，通常將所述熔融金屬浴鑄造為毛坯，通常為軋制板坯、擠壓坯料或鍛坯。
[0064]然后，任選地均化毛坯以在5至60小時的時間長度內(nèi)達(dá)到450°C至550°且優(yōu)選480°C至520°C的溫度范圍。所述均化處理可以一步或多步進(jìn)行。然而，本發(fā)明的發(fā)明人未注意到任何因均化而帶來的明顯優(yōu)勢，并且在本發(fā)明的一個優(yōu)選實(shí)施方案中，毛坯在簡單的二次加熱后直接進(jìn)入熱加工，而不進(jìn)行任何均化。
[0065]通常通過擠壓、軋制和/或鍛造進(jìn)行的熱加工優(yōu)選地在高于400°C且有利地高于430°C或甚至450°C的入口溫度下進(jìn)行。
[0066]在通過軋制制造片材的情況下，有必要對厚度小于3mm的產(chǎn)品進(jìn)行冷車L。經(jīng)證實(shí)，在冷軋之前或進(jìn)行過程中進(jìn)行一次或多次中間熱處理操作是有利的。這些中間熱處理操作通常在300-420 V之間的溫度下以一步或多步進(jìn)行。 [0067]本發(fā)明的發(fā)明人注意到，即使通過實(shí)施這些中間熱處理操作，他們也無法將參照鋼板工業(yè)上冷軋至2mm的厚度，然而，經(jīng)證實(shí)，這一步驟對于本發(fā)明的合金片材而言是可行的。本發(fā)明的片材具有至少0.5mm且優(yōu)選至少0.8mm或Imm的優(yōu)選厚度。
[0068]在熱加工和任選的冷加工之后，對產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理并進(jìn)行淬火。在進(jìn)行固溶熱處理之前，在300-420°C之間的溫度范圍內(nèi)以一步或多步實(shí)施熱處理是有利的，這樣做是為了改善對基本上未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)的控制。根據(jù)產(chǎn)品的組成，在370-500°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行固溶熱處理。淬火在水和/或空氣中進(jìn)行。進(jìn)行空氣淬火是有利的，這是因?yàn)榫чg腐蝕性能得到改善。
[0069]可任選地對經(jīng)固溶熱處理并隨后淬火的產(chǎn)品再進(jìn)行一次冷加工。矯平或矯直操作通常在這一步驟中進(jìn)行，但還可以實(shí)施更充分的加工，從而更進(jìn)一步改進(jìn)機(jī)械性能。
[0070]對于軋制產(chǎn)品，所實(shí)現(xiàn)的冶金狀態(tài)有利地為T6狀態(tài)或T6X狀態(tài)或T8狀態(tài)或T8X狀態(tài)，且對于擠壓產(chǎn)品，在模壓淬火時有利地為T5狀態(tài)或T5X狀態(tài)或者T6狀態(tài)或T6X狀態(tài)或T8狀態(tài)或T8X狀態(tài)。
[0071]產(chǎn)品最終在低于150°C的溫度下進(jìn)行人工老化。有利的，人工老化分三步進(jìn)行:第一步在70-100°C的溫度范圍內(nèi)，第二步在100-140°C的溫度范圍內(nèi)和第三步在90_110°C的溫度范圍內(nèi)，這三步的持續(xù)時間通常為5-50h。
[0072]有利地，所選組成(特別是鋯和鈦的含量)和轉(zhuǎn)變參數(shù)(特別是熱加工溫度以及必要情況下在固溶熱處理前進(jìn)行的熱處理)的結(jié)合能夠有利地得到基本上未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)。“基本上未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)”意為未重結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)的在中間厚度處的含量大于70%且優(yōu)選地大于85%。
[0073]本發(fā)明的軋制產(chǎn)品具有特別有利的特性。所述軋制產(chǎn)品優(yōu)選具有0.5mm至15mm的厚度范圍，但厚度大于15mm、最高達(dá)50mm或甚至IOOmm或更厚的產(chǎn)品可具有有利的性能。
[0074]由本發(fā)明的方法得到的軋制產(chǎn)品，對于0.5_15mm之間的厚度，在中間厚度處，具有性能Q)至(iii)中的至少一項(xiàng)靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度性能和(iv)至(vi)中的至少一項(xiàng)損傷容限性能
[0075]⑴拉伸屈服應(yīng)力Rpa2(L)≥280MPa且優(yōu)選Rpa2(L)≥31OMPa,
[0076](ii)拉伸屈服應(yīng)力 Rpa2(LT)≥ 260MPa 且優(yōu)選 Rpa2(LT)≥ 290MPa,
[0077](iii)拉伸屈服應(yīng)力 Rpa2(45。)≥ 20010^且優(yōu)選1^.2(45。)≥ 240MPa，[0078](iv)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的斷裂韌性Kapp (L-T)≥90MPa V m，厚度為至少3mm時的斷裂韌性Kapp(L-T)≥IlOMPa V m，
[0079](V)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的斷裂韌性Kapp (T-L)≥IOOMPa V m，厚度為至少3mm時的斷裂韌性Kapp(T-L)≥120MPa V m，，
[0080](vi)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的R曲線的末端有效點(diǎn)的裂紋延伸Aaeff(max) (T-L)≥80mm,厚度為至少3mm時的R曲線的端有效點(diǎn)的裂紋延伸Λ aeff (max)(T-L)≥ 110mm。
[0081]本發(fā)明的軋制產(chǎn)品具有改善的機(jī)械性能特別是斷裂韌性的各項(xiàng)同性。因此，本發(fā)明的軋制產(chǎn)品，對于寬度W=760mm的測試樣，Kapp(L-T)和Kapp(T-L)之間的差異有利地小于20%和/或Λ aeff(max) (T-L)和Λ aeff(max) (L-T)之間的差異有利地小于20%且優(yōu)選小于15%。
[0082]此外，經(jīng)空氣淬火的本發(fā)明的軋制產(chǎn)品在晶間腐蝕試驗(yàn)NAMLT (“硝酸質(zhì)量損失試驗(yàn)(Nitric Acid Mass Loss Test)”ASTM_G67)后的重量損失小于20mg/cm2且優(yōu)選小于I5mg/cm2。
[0083]本發(fā)明的鍛造產(chǎn)品有利地用于制造用于航空器特別是飛機(jī)的結(jié)構(gòu)元件。優(yōu)選的航空器結(jié)構(gòu)元件具體為，有利地以本發(fā)明厚度為0.5-12mm的片材得到的機(jī)身蒙皮，有利地以本發(fā)明的型材得到的機(jī)身框架和桁條，或肋。
[0084]這些方面以及本發(fā)明的其他方面將借助以下示例性而非限制性的實(shí)施例進(jìn)行更加詳細(xì)的解釋。
[0085]實(shí)施例
[0086]實(shí)施例1
[0087]在該實(shí)施例中，鑄造了幾種Al-Mg-Li合金板材,其組成列于表1。合金D具有本發(fā)明的組成；合金A至C為參照合金。
[0088]表1:所用Al-Mg-Li合金以重量百分比計的組成和密度
[0089]
【權(quán)利要求】
1.由鋁合金制成的鍛造產(chǎn)品，其以重量百分比計的組成為:
Mg:4.0-5.0
Li:1.0-1.6
Zr:0.05-0.15
T1:0.01-0.15
Fe:0.02_0.2
S1:0.02-0.2
Mn 0.5
Cr 0.5
Ag 0.5
Cu 0.5
Zn 0.5
Sc:< 0.01
其他元素< 0.05
余量為招。
2.權(quán)利要求1所述的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品含有至少一種選自Mn和Cr的元素，其以重量百分比計的含量如下:
Mn:0.05-0.5
Cr:0.05-0.3， 非選自Mn和Cr的元素的含量小于0.05重量％。
3.權(quán)利要求1或2所述的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品含有至少一種選自Cu和Ag的元素，如選擇所述元素則其以重量百分比計的含量如下:
Cu:0.05-0.3
Ag:0.05-0.3 非選自Cu和Ag的元素的含量小于0.05重量％。
4.權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，其中所述Li以重量百分比計的含量為 Li:1.1-1.5 且優(yōu)選 Li:1.2-1.4。
5.權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，其中所述Mg以重量百分比計的含量為 Mg:4.4-4.7。
6.權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品的最大Be含量為5ppm和/或最大Na含量為IOppm和/或最大Ca含量為20
ppm。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品的Zn含量小于0.2重量％且優(yōu)選小于0.05重量％。
8.權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，其中以重量百分比計的Fe含量和/或Si含量為:
Fe:0.04-0.15
S1:0.04-0.15。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的鍛造產(chǎn)品，其中所述加工通過軋制進(jìn)行。
10.權(quán)利要求9所述的鍛造產(chǎn)品，所述鍛造產(chǎn)品的厚度為0.5-15_，中間厚度處具有性能(i)至(iii)中的至少一項(xiàng)靜態(tài)機(jī)械強(qiáng)度性能和(iv)至(vi)中的至少一項(xiàng)損傷容限性能 ⑴拉伸屈服應(yīng)力Rpa2(L) > 280MPa且優(yōu)選Rpa2 (L) ≥ 3IOMPa, (ii)拉伸屈服應(yīng)力Rpa2(LT)≥26010≥且優(yōu)選1≥.2(1≥)≥290MPa， (iii)拉伸屈服應(yīng)力Rpa2 (45° )≥ 20010≥且優(yōu)選1≥.2(45° )≥ 240MPa， (iv)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的斷裂韌性Kapp(L-T)≥90MPaV m，厚度為至少3mm時的斷裂韌性Kapp(L-T)≥IlOMPa V m, (V)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的斷裂韌性Kapp (T-L)≥IOOMPa V m，厚度為至少3mm時的斷裂韌性Kapp(T-L)≥120MPa V m, (vi)寬度W=760mm的測試樣，厚度小于3mm時的R曲線的末端有效點(diǎn)的裂紋延伸Δ aeff(max) (T-L)≥80mm,厚度為至少3mm時的R曲線的末端有效點(diǎn)的裂紋延伸Λ aeff(max)(T-L)≥ 110mm。
11.制造權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述鍛造產(chǎn)品的方法，所述方法連續(xù)地包括: -制備熔融金屬浴以得到如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所定義的組成的鋁合金， -將所述合金鑄造為毛坯， -任選地均化由此鑄造的產(chǎn)品， -熱加工和任選地冷加工， -任選地在300-420°C的溫度范圍內(nèi)以一步或多步進(jìn)行熱處理， -對由此加工的產(chǎn)品進(jìn)行固溶熱處理，并淬火， -任選地對已進(jìn)行固溶熱處理和淬火的產(chǎn)品進(jìn)行冷加工， -在低于150°C的溫度下人工老化。
12.權(quán)利要求11所述的方法，其中所述淬火在空氣中進(jìn)行。
13.權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的產(chǎn)品用于制造航空器結(jié)構(gòu)元件的用途，所述航空器結(jié)構(gòu)元件優(yōu)先地為機(jī)身蒙皮、機(jī)身框架、祐1條或肋。
【文檔編號】C22C21/06GK103687971SQ201280035632
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】F·埃伯爾, B·貝斯 申請人:法國肯聯(lián)鋁業(yè)