[發(fā)明專利]適于航空應(yīng)用的Al-Cu-Li合金產(chǎn)品

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880107556.3
• 申請日: 2008-09-16
• 公開（公告）號: CN101855376A
• 公開（公告）日: 2010-10-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: N·特利奧伊;A·諾曼;A·博格;S·M·斯潘格勒
• 申請（專利權(quán)）人: 阿勒里斯鋁業(yè)科布倫茨有限公司
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C21/16;C22C21/18;C22F1/057
• 代理公司: 北京泛華偉業(yè)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11280
• 代理人: 劉丹妮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于結(jié)構(gòu)元件的鋁合金，特別是一種Al-Cu-Li型的合金產(chǎn)品，更特別地是一種Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn合金產(chǎn)品，所述鋁合金產(chǎn)品組合了高強度和高韌性。由該鋁合金產(chǎn)品制成的產(chǎn)品非常適合于航空應(yīng)用，但不限于此。可以將該合金加工成各種產(chǎn)品形式，例如，片件、薄板、厚板、擠壓產(chǎn)品或鑄造產(chǎn)品。

發(fā)明背景

如本文以下要理解的，除另外說明，合金牌號和狀態(tài)標號(temperdesignations)是指于2007年由鋁協(xié)會頒布的“鋁標準和數(shù)據(jù)及登記備案”中的鋁業(yè)協(xié)會標號。

關(guān)于任何對合金組分或優(yōu)選合金組分的說明，提到百分比時都是指重量百分比，除非另作說明。

本文所使用的術(shù)語“大約”，當用于描述組分范圍或添加的合金元素的量的時候，意思是所述添加的合金元素實際的量可以由于如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的標準工藝的變化的因素，偏離標稱預期量而變化。

術(shù)語“基本上不含”意思是不具有故意地加入到合金組合物的該組分的顯著量，應(yīng)理解的是，痕量的附加元素和/或雜質(zhì)可能存在于所期望的終端產(chǎn)品中。

在航空工業(yè)一般所熟知的是，減小飛機重量的最有效的方法之一是降低用于飛機制造的鋁合金的密度。該期待導致了向鋁合金中加入鋰，密度最小的金屬元素。鋁協(xié)會合金如AA2090和AA2091含有大約2.0重量％的鋰，其比不含鋰的合金輕了大約7％的重量。鋁合金AA2094和AA095含有大約1.2重量％的鋁。另一種鋁合金，AA8090含有大約2.5重量％的鋰，其比不含鋰的合金輕了幾乎10％的重量。

然而，鑄造這樣含有相對大量的鋰的常規(guī)合金是困難的。此外，這樣合金所結(jié)合的強度和斷裂韌性不是最優(yōu)化的。折衷存在于傳統(tǒng)的鋁-鋰合金中，其中斷裂韌性隨強度的增大而減小。航空鋁合金的另一個重要的性質(zhì)是疲勞裂縫生長抗性。例如，在飛機的耐損壞應(yīng)用中，增加的疲勞裂縫生長抗性是期望的。較好的疲勞裂縫生長抗性意味著裂縫將較緩慢地生長，因此使得飛機更安全，因為小裂縫可以在它們達到災(zāi)難性傳播的臨界尺寸之前被探測到。此外，較慢的裂縫生長由于可以實施較長的檢查間隔而具有經(jīng)濟利益。

一些其它的現(xiàn)有技術(shù)文獻為：

US-2004/0071586公開了一種寬范圍的鋁合金，其以重量％計包括：3-5％的Cu、0.5-2％的Mg、和0.01-0.9％的Li。其公開了Li含量應(yīng)當保持在低水平與已控制量的Cu和Mg組合以提供希望水平的斷裂韌性和強度。優(yōu)選地，Cu和Mg在合金中以低于合金溶解限度的總量而存在。

WO-2004/106570公開了用作結(jié)構(gòu)元件的另一種Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn-Zr合金。該合金以重量計％包括：2.5-5.5％的Cu、0.1-2.5％的Li、0.2-1％的Mg、0.2-0.8％的Ag、0.2-0.8％的Mn、以及高達0.3％的Zr、余量的鋁。

US-2007/0181229公開了一種鋁合金，其以重量％計包括：2.1-2.8％的Cu、1.1-1.7％的Li、0.1-0.8％的Ag、0.2-0.6％的Mg、0.2-0.6％的Mn、Fe和Si的含量分別小于或等于0.1％、余量的雜質(zhì)和鋁，并且其中所述合金基本上不含鋯。報道稱低的Zr含量是為了增強韌性。

因此，存在用于飛機應(yīng)用的鋁合金的需要，該鋁合金具有高斷裂韌性、高強度和出色的疲勞裂縫生長抗性。

發(fā)明描述

本發(fā)明的一個目的在于提供AlCuLi型的合金產(chǎn)品，其理想地被用于結(jié)構(gòu)元件并具有高強度與高韌性的平衡。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種制造這樣的鋁合金產(chǎn)品的方法。

這些目的和其它目的以及進一步的優(yōu)點被本發(fā)明滿足或超越，本發(fā)明提供用于結(jié)構(gòu)元件的鋁合金產(chǎn)品，其具有的化學組成以重量％計包括：3.4-5.0的Cu、0.9-1.7的Li、大約0.2-0.8的Mg、大約0.1-0.8的Ag、大約0.1-0.9的Mn、最大為1.5的Zn、選自：(大約0.05-0.3的Zr、大約0.05-0.3的Cr、大約0.03-0.3的Ti、大約0.05-0.4的Sc、大約0.05-0.4的Hf)的一種或多種元素、Fe＜0.15、Si＜0.5、普通且不可避免的雜質(zhì)和余量的鋁。

所述合金產(chǎn)品可以含有普通和/或不可避免的元素和雜質(zhì)，通常每種＜0.05％且總量＜0.2％，并且余量由鋁制成。

任選地，所述合金產(chǎn)品可以含有0-1％，且優(yōu)選為0-0.1％的晶粒細化劑元素，該元素選自：B、TiB₂、Ce、Nb、Er和V。