[发明专利]AA2000系列铝合金产品及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及AA2000系列铝合金，其含有2％-5.5％的Cu、0.5％-2％的Mg、最多1％的Mn、小于0.25％的Fe和大于0.10％(＞0.10％)至0.35％的Si，还涉及制造这些铝合金产品的方法。确切地说，本发明涉及相对厚的如约30-300毫米厚的铝压力加工产品。尽管本发明一般以轧板形式实施，但本发明也可以与挤压件型材或锻件型材的制造连用。由合金产品构成的代表性结构零件包括整体梁等，它们由包括轧板在内的厚压力加工型材机械加工制成。本发明尤其适用于制造高强度的挤压和锻造的航空器零部件。这样的航空器包括商务喷气式客机、货运飞机和某些军用飞机。此外，可以根据本发明制造非航天航空零部件如各种厚的模具板或工装板。 

背景技术

如从以下将理解的，除非另作说明，合金牌号和状态标号是指于2006年由铝业协会颁布的“铝标准和数据及登记备案”中的铝业协会号。 

关于任何对合金成分或优选合金成分的说明，提到百分比时都是指重量百分比，除非另作说明。 

过去，在航天航空领域，不同类型的铝合金被用于制造各种各样的结构应用产品。航天航空领域的设计师和制造商在不断尝试提高燃料效率和产品性能，并且一直试图降低生产成本和维修成本。用于实现这种提高及成本降低的优选方法是单一合金(uni-alloy)概念，即，一种在相关的产品形状下能具有改善的性能均衡性的铝合金。 

当前的技术状况是用于机身板的高损伤容限的AA2x24(即AA2524)或AA6x13或AA7x75、用于下机翼的AA2324或AA7x75、用于上机翼的AA7055或AA7449、和用于翼梁和肋条或其它由厚板机加工制成的型材的AA7050或AA7010或AA7040或AA7140。针对每种不同应用采用不同合金的主要原因是为获得整个构件的最佳特性而性能均衡有差异。 

对机身蒙皮而言，拉伸载荷下的损伤容限性能被认为是非常重要的，即它是疲劳裂纹扩展速率(FCGR)、平面应力断裂韧性和抗腐蚀性的综合反 映。依据这些性能要求，高损伤容限的AA2x24-T351(例如参见US5,213,639或EP1026270A1)或者含Cu的AA6xxx-T6(例如参见US4,589,932、US5,888,320、US2002/0039664A1或EP1143027A1)将会是民用飞机制造商的优先选择。 

对下机翼蒙皮来说，期望有相似的性能均衡，但有时允许牺牲韧性以求获得更高的抗拉强度。为此，处于T39或T8x状态的AA2x24被认为是合理的选择(例如参见US5,865,914、US5,593,516或EP114877A1)。 

对此时的压缩载荷比拉伸载荷更重要的上机翼而言，抗压强度、耐疲劳性(SN疲劳或使用寿命或FCGR)和断裂韧性是最重要的性能。目前，优先的选择将是AA7150、AA7055、AA7449或AA7x75(例如参见US5,221,377、US5,865,911、US5,560,789或US5,312,498)。这些合金具有高的抗压屈服强度，同时具有可接受的抗腐蚀性和断裂韧性，尽管航天器设计师会欢迎对这些性能组合做出改善。 

对厚度超过3英寸的厚型材或由这样的型材机械加工制成的零部件来说，在整个厚度范围内存在可靠一致的性能均衡是重要的。目前，AA7050或AA7010或AA7040(参见US6,027,582)或AA7085(例如参见美国专利申请公开号2002/0121319A1)被用在这些类型的应用中。来自航天器制造商的主要希望是淬火敏感性降低，即伴随较低的淬火速率或较厚产品而在厚度范围内出现性能下降。尤其在ST方向上的性能是构件的设计师和制造商的主要关注点。 

航天器的更好特性，即更低的生产成本和运营成本，可以通过改善构件所采用的铝合金的性能均衡和通过优选只使用一种合金以降低合金成本并降低铝边脚废料的回收成本来获得。 

因此，据信需要一种在几乎任何相关产品形状下都能得到改善的适当性能均衡的铝合金。 

发明内容

本发明的一个目的是提供一种性能均衡得到改善的AA2000系列铝合金。 

本发明的另一个目的是提供一种AA2000系列铝合金压力加工产品，其含有2％-5.5％的Cu、0.5％-2％的Mg、最多1％的Mn、小于0.25％的Fe、和大于0.10％至0.35％的Si，并具有改善的性能尤其是改善的断裂韧性。 

本发明的又一目的是提供一种性能均衡得到改善的AA2x24系列铝合金。