[发明专利]具有改善的机械强度和韧性的铝铜锂合金

说明书

本发明为由铝基合金制成的轧制和/或锻造产品，所述铝基合金包含以重量％计的以下元素：Cu：3.2‑4.0；Li：0.80‑0.95；Zn：0.45‑0.70；Mg：0.15‑0.7；Zr：0.07‑0.15；Mn：0.1‑0.6；Ag：＜0.15；Fe+Si≤0.20；至少一种选自以下的元素：Ti：0.01‑0.15；Se：0.02‑0.1；Cr：0.02‑0.1；Hf：0.02‑0.1；V：0.02‑0.1；其他元素各自＜0.05且总量＜0.15，余量为铝。在制造本发明的产品的方法中，制造基于本发明的铝合金的液态金属熔池，由所述液态金属熔池铸造粗产品；在450℃至550℃温度下，将所述粗产品均化；将所述粗产品热加工并任选地冷加工成优选至少15mm的厚度；在490至530℃下，将所述产品进行固溶热处理15分钟至8小时，并进行淬火；通过受控方式，以1％至7％的永久变形进行拉伸，并进行所述产品的回火。所述产品有利地被用于制造飞机结构元件。

技术领域

本发明涉及铝-铜-锂合金产品，更具体地涉及所述产品及其制备方法和特别是旨在用于航空和航天构造的用途。

背景技术

开发了由铝合金制成的产品、特别是厚的轧制和/或锻造产品(produit forgé)，以通过块体的切割、表面加工或机械加工制备特别是旨在用于航天工业、航空工业或机械构造的高强度部件。

在此方面，含有锂的合金特别受到关注，这是因为加入每重量百分比的锂，所述锂即可使铝的密度降低3％并且使弹性模量提高6％。如果将要选择的这些合金用于飞机，则它们在使用中的性能必须与目前所用的合金一样好，特别是对于静态机械强度性能(屈服应力、极限强度)和损伤容限性能(韧性、耐疲劳裂纹扩展性)之间的平衡，这些性能通常相互对立。对于厚的产品，这些产品必须特别是在四分之一厚度时和在中间厚度时获得，因此这些产品对于淬火必须具有低的敏感度。据说，如果产品的静态机械性能如其屈服应力随淬火速率降低而减小，则该产品对淬火是敏感的。所述淬火速率是淬火期间产品的平均冷却速率。

这些合金也必须具有足够的耐腐蚀性，使其能够使用常规方法成形，并且它们必须具有低的残余应力，从而使其可以进行整体机械加工。

已知若干种其中添加有银的Al-Cu-Li。

专利US 5,032,359记载了一大类铝-铜-锂合金，其中加入镁和银、特别是加入0.3至0.5重量％的镁和银可以增加机械强度。

专利US 7,229,509记载了含有以下元素(以重量％计)的合金：(2.5-5.5)的Cu、(0.1-2.5)的Li、(0.2-1.0)的Mg、(0.2-0.8)的Ag、(0.2-0.8)的Mn、最多0.4的Zr或其他晶粒细化剂如Cr、Ti、Hf、Sc、V，特别是在屈服应力R_p0.2(L)＞448.2MPa下的韧性K1C(L)＞37.4MPa√m(大于76.2mm厚度的产品)，并且特别是在屈服应力R_p0_.2(L)＞489.5MPa下的韧性K_1C(L)＞38.5MPa√m(小于76.2mm厚度的产品)。

AA2050合金包含(以重量％计)：(3.2-3.9)的Cu、(0.7-1.3)的Li、(0.20-0.6)的Mg、(0.20-0.7)的Ag、最多0.25的Zn、(0.20-0.50)的Mn、(0.06-0.14)的Zr；以及AA2095合金包含：(3.7-4.3)的Cu、(0.7-1.5)的Li、(0.25-0.8)的Mg、(0.25-0.6)的Ag、最多0.25的Zn、最多0.25的Mn、(0.04-0.18)的Zr。AA2050合金产品因其在静态机械强度和韧性方面的特性而被知晓，特别是对于厚的轧制产品，并且其被选择用于一些飞机中。