[发明专利]用于制造飞机机身的各向同性铝‑铜‑锂合金板

说明书

技术领域

本发明涉及轧制的铝-铜-锂合金产品，更具体而言，涉及这样的产品/其制造方法和用途，尤其是用于航空和航天制造。

背景技术

开发轧制铝合金产品以制造尤其用于航空和航天业的机身部件。

铝-铜-锂合金特别有希望用于制造该类产品。

专利US 5,032,359记载了一个铝-铜-锂合金大家族：其中添加镁和银，尤其是0.3-0.5重量％的镁和银，增加了机械强度。

专利US 5,455,003记载了用于制造铝-铜-锂合金的方法，所述合金在低温下，尤其是通过合适的冷锻和回火，具有改进了的机械强度和韧性。该专利尤其建议具有以下重量百分比的组合物：Cu＝3.0-4.5、Li＝0.7-1.1、Ag＝0-0.6、Mg＝0.3-0.6和Zn＝0-0.75。

专利US 7,438,772记载了包含以重量％计Cu:3-5％、Mg:0.5-2％、Li:0.01-0.9％的合金，且鉴于韧性和机械强度之间折衷的劣化，不鼓励使用更高含量的锂。

专利US 7,229,509记载了包含以重量％计(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、最大量为0.4％的Zr或其它晶粒细化剂如Cr、Ti、Hf、Sc、V的合金。

专利US 2009/142222 A1记载了包含以重量％计3.4-4.2％Cu、0.9-1.4％Li、0.3-0.7％Ag、0.1-0.6％Mg、0.2-0.8％Zn、0.1-0.6％Mn和0.01-0.6％的至少一种用于控制晶粒结构的元素的合金。该申请还记载了用于制造拉拔产品(produits filés)的方法。

专利申请US 2011/0247730记载了包含以重量％计2.75-5.0％Cu、0.1-1.1％Li、0.3-2.0％Ag、0.2-0.8％Mg、0.50-1.5％Zn、最高1.0％Mn、同时Cu/Mg比为6.1-7的合金，该合金具有低的加工灵敏度。

专利申请CN 101967588记载了具有以下组成(以重量％计)的合金：Cu 2.8-4.0％、Li 0.8-1.9％、Mn 0.2-0.6％、Zn 0.20-0.80％、Zr 0.04-0.20％、Mg 0.20-0.80％、Ag 0.1-0.7％、Si≤0.10％、Fe≤0.10％、Ti≤0.12％，其教导了锆和镁的联合添加。

专利申请US 2011/209801涉及了锻制品，例如基于铝的拉拔、轧制和/或锻造的产品，其包含(以重量％计)：Cu:3.0-3.9％、Li:0.8-1.3％、Mg:0.6-1.0％、Zr:0.05-0.18％、Ag:0.0-0.5％、Mn:0.0-0.5％、Fe+Si<＝0.20％、至少一种选自Ti:0.01-0.15％、Sc:0.05–0.3％、Cr:0.05–0.3％、Hf:0.05–0.5％的元素、其他元素各自<＝0.05且总计<＝0.15，余量为铝，所述产品特别用于制造用于航空业的结构元件的厚铝产品。

用于制造机身应用的铝板的必要特征例如记载于专利EP 1 891 247中。特别令人满意的是所述板具有高的屈服强度(对于抵抗弯曲)和高的平面应力断裂韧性，特征在于尤其是高的外观断裂应力强度因子(K_app)和长的R曲线。

专利EP 1 966 402记载了具有以下组成(以重量％计)的合金：2.1-2.8％Cu、1.1-1.7％Li、0.1-0.8％Ag、0.2-0.6％Mg、0.2-0.6％Mn、各自小于或等于0.1重量％的Fe和Si，以及各自小于或等于0.05％且总计小于或等于0.15％的不可避免的杂质，合金基本上不含锆，尤其适用于制得再结晶板材。

机身板可在几个方向载荷(sollicitées)，并且具有高性能且在L和TL方向上的机械强度与在L-T和T-L方向上的韧性平衡的的各向同性薄板是非常珍贵的。另外，已发现用在某些厚度，例如4mm，具有高性能的合金获得的薄板在一些情况下比用某些厚度，例如2.5mm，的合金获得的薄板具有较低的性质或各向异性。工业上使用具有不同厚度的不同合金常常是不利的，以及可以实现高的各向同性性质的任何厚度的合金将是特别有利的。

需要薄板，特别是由铝-铜-锂合金制成的厚度为0.5-9mm的薄板，所述薄板与那些已知产品相比具有改进的性质和各向同性，尤其是在L和TL方向上的机械强度以及L-T和T-L方向上的韧性，并且在整个所述厚度范围内都如此。