[发明专利]用于机翼下蒙皮元件的铝-铜-锂合金

说明书

技术领域

本发明总体而言涉及铝合金产品，并且更具体地涉及所述产品、其制备方法和用途，尤其用于航空工业。

背景技术

为了开发可同时降低高性能飞机的结构件的重量并增加其效能的材料，已不断进行了研究工作。铝-锂合金（AlLi）在这方面是非常令人感兴趣的，这是因为每加入1重量%的锂可以降低3%的铝密度并提高6%的弹性模量。

专利US5,032,359描述了一大类铝-铜-锂合金，其中加入了镁和银（具体而言是0.3至0.5重量%），从而可以提高该合金的机械强度。

专利US5,198,045描述了一类合金，包括（重量%）：(2.4-3.5)Cu、(1.35-1.8)Li、(0.25-0.65)Mg、(0.25-0.65)Ag、(0.08-0.25)Zr。使用这些合金制备的锻焊产品既具有小于2.64g/cm³的密度，又在机械强度和韧度之间具有有益的折衷。

专利US7,229,509描述了一类合金，包括（重量%）：(2.5-5.5)Cu、(0.1-2.5)Li、(0.2-1.0)Mg、(0.2-0.8)Ag、(0.2-0.8)Mn、(最高0.4)Zr或其它精炼剂（affinant），例如Cr、Ti、Hf、Sc和V。所给出的实例在机械强度和韧度之间具有改进的折衷，但是它们的密度大于2.7g/cm³。

专利EP1,966,402描述了一种被设计用于机身板材的合金，其不含有锆，且其结构基本上是重结晶的，包括（重量%）：(2.1-2.8)Cu、(1.1-1.7)Li、(0.2-0.6)Mg、(0.1-0.8)Ag、(0.2-0.6)Mn。

专利EP1,891,247描述了一种被设计用于机身板材的合金，包括（重量%）(3.0-3.4)Cu、(0.8-1.2)Li、(0.2-0.6)Mg、(0.2-0.5)Ag和至少一种选自Zr、Mn、Cr、Sc、Hf和Ti的元素，其中Cu和Li的含量满足Cu+5/3Li<5.2。

专利US5,455,003描述了一种制备铝-铜-锂合金的方法，所述合金在低温下具有改进的机械强度和韧度特性。该方法具体应用于包括下列（重量%）的合金：(2.0-6.5)Cu、(0.2-2.7)Li、(0-4.0)Mg、(0-4.0)Ag、(0-3.0)Zn。

国际专利申请WO2010/055225描述了一种制备方法，其中：制备了液态金属浴，其包含2.0至3.5重量%Cu、1.4至1.8重量%Li、0.1至0.5重量%Ag、0.1至1.0重量%Mg、0.05至0.18重量%Zr、0.2至0.6重量%Mn以及至少一种选自Cr、Sc、Hf和Ti的元素，所述元素的含量——如果被选择——为：对于Cr和Sc而言的0.05至0.3重量%、对于Hf而言的0.05至0.5重量%、和对于Ti而言的0.01至0.15重量%，余量为铝和不可避免的杂质；由液态金属浴浇铸粗制成形体，所述粗制成形体在515℃至525℃的温度下均化以使其520℃下的均化等效时间为5至20小时。

合金AA2196也是已知的，其包含（重量%）：(2.5-3.3)Cu、(1.4-2.1)Li、(0.25-0.8)Mg、(0.25-0.6)Ag、(0.04-0.18)Zr和最高0.35的Mn。

用于航空工程的某些部件需要特定的特性的折衷，这是这些已知的合金不可能达到的。具体而言，用于制备飞机机翼下蒙皮（intrados）的部件需要非常高的韧度，还要具有足够的机械强度。这些特性必须是热稳定的，即，在诸如85℃的温度下老化处理期间所述特性不能明显变化。获得所有这些特性以及同时具有尽可能低的密度是所需的特性折衷。

需要热稳定的Al-Cu-Li合金，所述合金具有低密度且具有非常高的韧度，还具有足够的机械强度，其用于航空应用并特别用于机翼下蒙皮机翼元件的应用。

发明内容

本发明的第一个主题是铝基合金，其包含

2.1至2.4重量%Cu、

1.3至1.6重量%Li、

0.1至0.5重量%Ag、

0.2至0.6重量%Mg、

0.05至0.15重量%Zr、

0.1至0.5重量%Mn、

0.01至0.12重量%Ti，

任选的至少一种选自Cr、Sc和Hf的元素，所述元素的含量——如果被选择——为：对于Cr和Sc而言的0.05至0.3重量%、对于Hf而言的0.05至0.5重量%，