[發(fā)明專利]用于航天航空應(yīng)用的低成本、低密度、基本無(wú)Ag和無(wú)Zn的鋁-鋰板合金

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910106066.1
• 申請(qǐng)日: 2019-02-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110106409A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 龍正東;P·拉辛克;R·A·馬圖斯卡;F·A·鮑爾溫;D·J·舒梅克;R·拉斯托吉;R·A·納什
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱瑟鋁制品有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C21/16
• 分類號(hào): C22C21/16;C22F1/057
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

本發(fā)明涉及鋁?鋰合金，具體為鋁?銅?鋰?鎂?錳合金。本發(fā)明的鋁?鋰合金包括3.6?4.1重量％的Cu、0.8?1.05重量％的Li、0.6?1.0重量％的Mg、0.2?0.6重量％的Mn、多達(dá)0.12重量％的Si、多達(dá)0.15重量％的Fe、0.03?0.16重量％的至少一種晶粒組織控制元素，其從由Zr、Sc、Cr、V、Hf，和其他稀土元素組成的組中選取出來(lái)，多達(dá)0.10重量％的Ti、多達(dá)0.15重量％的偶存元素、其中偶存元素總量不超過(guò)0.35重量％，并且剩余元素為鋁。優(yōu)選地，Ag不是特意添加的，并且作為非特意添加的元素應(yīng)該不高于0.05重量％。優(yōu)選地，Zn不是特意添加的，并且作為非特意添加的元素應(yīng)該不高于0.2重量％。Cu的重量百分比量至少等于或高于Li的重量百分比量的四倍。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及鋁-銅-鋰-鎂基合金產(chǎn)品。

背景技術(shù)

為了降低航空器重量以提高燃油效率，機(jī)身和鋁材料制造商正在積極尋求低密度鋁鋰合金。除了密度，航空航天應(yīng)用中同時(shí)要求材料的強(qiáng)度、斷裂韌度、抗疲勞性、和抗腐蝕性。此外，鋁鋰產(chǎn)品的可持續(xù)解決方案還必須考慮材料的成本。

因此，生產(chǎn)滿足上述所有需求的鋁鋰(Al-Li)板材產(chǎn)品極具挑戰(zhàn)性。因此，僅有有限的注冊(cè)Al-Li合金能夠生產(chǎn)超過(guò)0.5厚度的板材產(chǎn)品。根據(jù)美國(guó)鋁業(yè)協(xié)會(huì)(The AluminumAssociation)于2011年出版的“Registration Record Series–Tempers for Aluminumand Aluminum Alloys Production”和2017年出版的“Addendum to 2011Tan Sheets ofRegistration Record Series–Tempers for Aluminum and Aluminum AlloysProduction”，已有合金的示例為2050(厚達(dá)6.5)、2195(厚達(dá)2.25)、2060(厚達(dá)1.5)、2395(厚達(dá)1.5)、和2196(厚達(dá)1.0)。需要指出的是，所有上述Al-Li板材合金都是高成本的含Ag合金。向許多新生代Al-Li合金中添加銀(Ag)以改善最終產(chǎn)品的性能。

此外，通過(guò)大量Al-Li合金專利和專利申請(qǐng)可以表明在Al-Li合金中使用高成本Ag的流行。因此，通過(guò)消除Ag的添加，提供一種低成本Al-Li薄片，同時(shí)保持Ag提供的如這些現(xiàn)有技術(shù)示例中表明的產(chǎn)品性能，成為重大的挑戰(zhàn)。

顯然地，Li是Al-Li合金中最重要的元素。過(guò)低的Li含量不能降低密度并改善足夠的性能。但是，過(guò)高的Li含量可能導(dǎo)致不理想的性能，例如，短橫向斷裂韌度，和拉伸性能的高各向異性。

Cu是另一重要元素，并必須為理想的產(chǎn)品性能控制在一定范圍內(nèi)。

Mg是在一定范圍添加的另一元素，以主要提高強(qiáng)度，其次降低密度。

Zn也是另一考慮用于Al-Li合金的元素。但是，Zn的添加還可能對(duì)密度造成負(fù)面影響。

通常，現(xiàn)有的Al-Li合金組成并不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)能夠產(chǎn)生板材產(chǎn)品的Al-Li合金的低密度、低成本、高強(qiáng)度、良好的損傷容限、抗疲勞性和腐蝕性。實(shí)現(xiàn)所有這些是極端的冶金學(xué)挑戰(zhàn)，特別是在不使用顯著增加產(chǎn)品成本的Ag添加物的情況下。

發(fā)明內(nèi)容