本發(fā)明涉及鋁-銅-鋰合金薄板，更具體而言，涉及所述產(chǎn)品及其制造方法和用途，特別是用于機(jī)身板應(yīng)用的航空和航天構(gòu)造。

背景技術(shù)：

1、為了開發(fā)能夠同時(shí)減輕重量和提高高性能飛機(jī)結(jié)構(gòu)功效的材料，正在進(jìn)行持續(xù)的研究努力。鋁-鋰(alli)合金在這方面非常有利，因?yàn)槊刻砑右粋€(gè)重量百分比的鋰，可將鋁的密度降低3％，彈性模量增加6％。

2、ep?1891?247公開了一種用于機(jī)身板應(yīng)用的飛機(jī)結(jié)構(gòu)的低密度鋁基合金，具有高機(jī)械強(qiáng)度、高韌性和高耐腐蝕性，所述合金包含以重量百分比計(jì)2.7至3.4％的cu、0.8至1.4％的li、0.1至0.8％的ag、0.2至0.6％的mg以及zr、mn、cr、sc、hf、ti等元素或這些元素的組合，其量以重量百分比計(jì)為0.05至0.13％的zr、0.05至0.8％的mn、0.05至0.3％的cr和sc、0.05至0.5％的hf和0.05至0.15％的ti。cu和li的量按公式cu(重量％)+5/3li(重量％)<5.2確定。

3、專利us?5,455,003記載了一種制造al-cu-li合金的方法，所述al-cu-li合金特別是由于適當(dāng)?shù)募庸ず蜁r(shí)效處理而在低溫下具有改善的機(jī)械強(qiáng)度和韌性。該專利特別教導(dǎo)了以下組成：以重量百分比計(jì)，cu＝3.0-4.5，li＝0.7-1.1，ag＝0-0.6，mg＝0.3-0.6和zn＝0-0.75。us?5,455,003鼓勵(lì)開發(fā)非再結(jié)晶產(chǎn)品，以在低溫條件下獲得預(yù)期的性能，并使用添加zr和ti。

4、機(jī)身薄板可以在幾個(gè)方向上受力，各向同性薄板具有高性能，且在l和tl方向上機(jī)械強(qiáng)度平衡，在l-t和t-l方向上韌性平衡，受到高度追捧。此外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用特定合金制成的薄板在特定厚度(例如4mm)具有高性能，在某些情況下，在另一厚度(例如2.5mm)具有較低的高性能或各向異性性能。在工業(yè)上，使用不同厚度的不同合金往往是不利的，而無論厚度如何，使用一種能夠?qū)崿F(xiàn)高各向同性性能的合金是特別有利的。

5、專利ep?1?966?402記載了一種合金，該合金包含2.1至2.8重量％的cu、1.1至1.7重量％的li、0.1至0.8重量％的ag、0.2至0.6重量％的mg、0.2至0.6重量％的mn，fe和si的量各自小于或等于0.1重量％，以及不可避免的雜質(zhì)，所述雜質(zhì)按比例各自小于等于0.05重量％且總計(jì)0.15重量％，該合金基本上不含鋯，特別適用于獲得再結(jié)晶的薄板。

6、wo2016/051099記載了一種鋁基合金板，其厚度為0.5至9mm，具有基本上再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，所述合金包含2.8至3.2重量％的cu、0.5至0.8重量％的li、0.1至0.3重量％的ag、0.2至0.7重量％的mg、0.2至0.6重量％的mn、0.01至0.15重量％的ti、zn的量小于0.2重量％、fe和si的量各自小于或等于0.1重量％，以及不可避免雜質(zhì)按比例各自小于或等于0.05重量％且總計(jì)0.15重量％，所述板通過包括鑄造、均化、熱軋和任選地冷軋、固溶熱處理、淬火和時(shí)效的方法獲得。

7、需要薄板具有高屈服強(qiáng)度(以承受屈曲)以及高平面應(yīng)變韌性，特別是具有高表觀斷裂應(yīng)力強(qiáng)度因子(kapp)和高δaeff_max值；δaeff_max表示曲線r最后一個(gè)點(diǎn)的裂紋擴(kuò)展，根據(jù)astm?e561-20有效。

8、wo2016/051099公開了圖1和圖2中曲線r的數(shù)據(jù)。這些曲線r并不僅僅局限于有效點(diǎn)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，wo2016/051099的公開內(nèi)容和實(shí)施例不能獲得大于80mm的δaeff_max值。

9、測試曲線r是一種被廣泛認(rèn)可的表征韌性性能的方法。曲線r表示在提高單調(diào)應(yīng)力的情況下，裂紋擴(kuò)展的關(guān)鍵有效應(yīng)力強(qiáng)度因子隨有效裂紋擴(kuò)展的變化。它使得確定任何與破裂的飛機(jī)結(jié)構(gòu)相關(guān)的構(gòu)造不穩(wěn)定破裂的臨界載荷成為可能。應(yīng)力強(qiáng)度因子和裂紋擴(kuò)展值是astm?e561-20中定義的有效值。通常使用的常規(guī)分析方法是對有中心裂紋的面板進(jìn)行試驗(yàn)，得出一個(gè)明顯的斷裂應(yīng)力強(qiáng)度因子(kapp)。該值不一定隨曲線r的長度而顯著變化。然而，曲線r的長度——即曲線δaeff_max的最大裂紋擴(kuò)展——本身就是機(jī)身設(shè)計(jì)的一個(gè)重要參數(shù)，特別是對于包括固定加強(qiáng)筋的面板。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個(gè)目的是一種由鋁基合金制成的薄板，其厚度小于12.7mm，具有基本上再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，所述合金包含以重量百分比計(jì)2.5至3.5％的cu、0.7至0.9％的li、0.3至0.5％的mg、0.2至0.5％的mn、0.25至0.65％的zn、0.01至0.15％的ti、0至0.07％的ag、fe和si的量各自小于或等于0.1％，以及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)各自按比例小于或等于0.05％且總計(jì)0.15％，余量為鋁。

2、本發(fā)明的第二個(gè)目的是一種由鋁合金制造厚度小于12.7mm的薄板的方法，其中，依次地，

3、a)制備液態(tài)金屬熔池，以獲得鋁合金，其包含以重量百分比計(jì)，

4、2.5至3.5％的cu，

5、0.7至0.9％的li，

6、0.3至0.5％的mg，

7、0.2至0.5％的mn，

8、0.25至0.65％的zn，

9、0.01至0.15％的ti，

10、0至0.07％的ag，

11、fe和si的量各自小于或等于0.1％，以及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)各自按比例小于或等于0.05％且總計(jì)0.15％，余量為鋁。

12、b)由所述液態(tài)金屬熔池澆鑄板坯；

13、c)將所述板坯在480℃至535℃的溫度下均質(zhì)化；

14、d)將所述均質(zhì)化的板坯通過熱軋和任選的冷軋軋制成厚度小于12.7mm的板，優(yōu)選厚度為0.5mm至9mm；

15、e)在450℃至535℃的溫度下進(jìn)行固溶熱處理，并將所述板坯進(jìn)行淬火；

16、f)將所述淬火板以可控的方式以0.5至5％的永久變形率進(jìn)行拉伸；

17、g)進(jìn)行時(shí)效處理，其包括在130℃至170℃，優(yōu)選150℃至160℃的溫度下加熱5至100小時(shí)，優(yōu)選10至60小時(shí)。

18、本發(fā)明的另一個(gè)目的是根據(jù)本發(fā)明或根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的薄板用于機(jī)身結(jié)構(gòu)元件的用途。

技術(shù)特征：

1.由鋁基合金制成的薄板，其厚度小于12.7mm，具有基本上再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，所述合金包含以重量百分比計(jì)，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄板，其中銀ag含量小于或等于0.05重量％，優(yōu)選小于或等于0.04重量％，甚至更優(yōu)選小于或等于0.03重量％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄板，其中鎂mg含量為0.30至0.45重量％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的薄板，其中鋰li含量為0.7至0.8重量％，優(yōu)選0.70至0.80重量％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的薄板，其中銅cu含量為2.8至3.1重量％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的薄板，其中錳mn含量為0.20至0.45重量％且優(yōu)選0.25至0.45重量％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的薄板，其中鋅zn含量為0.45至0.65重量％。

8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的薄板，處于t8回火

9.制造厚度小于12.7mm的薄板的方法，優(yōu)選厚度為0.5mm至9mm，其中，依次地，

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造薄板的方法，使得在步驟g)進(jìn)行的時(shí)效處理具有10小時(shí)至80小時(shí)的等效持續(xù)時(shí)間優(yōu)選40小時(shí)至75小時(shí)，

11.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的薄板或根據(jù)權(quán)利要求9至10中任一項(xiàng)所述獲得的薄板在機(jī)身結(jié)構(gòu)元件中的用途。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種由鋁基合金制成的薄板，其厚度小于12.7mm，具有基本上再結(jié)晶的晶粒結(jié)構(gòu)，所述合金包含2.5至3.5重量％的Cu、0.7至0.9重量％的Li、0.3至0.5重量％的Mg、0.2至0.5重量％的Mn、0.25至0.65重量％的Zn、0.01至0.15重量％的Ti、0至0.07重量％的Ag、Fe和Si的量各自小于或等于0.1重量％，以及不可避免的雜質(zhì)，雜質(zhì)各自含量小于或等于0.05重量％且總計(jì)0.15重量％，余量為鋁。

技術(shù)研發(fā)人員：J·舍維,P·洛倫齊諾,H·戈丁
受保護(hù)的技術(shù)使用者：伊蘇瓦爾肯聯(lián)鋁業(yè)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9