[发明专利]具有改进的压缩强度和改进的韧性的铝-铜-锂合金

说明书

本发明涉及一种基于铝合金的产品，所述铝合金包含：以重量百分比计，4.0至4.6重量％的Cu、0.7至1.2重量％的Li、0.5至0.65重量％的Mg、0.10至0.20重量％的Zr、0.15至0.30重量％的Ag、0.25至0.45重量％的Zn、0.05至0.35重量％的Mn、至多0.20重量％的Fe+Si，至少一种选自Cr、Sc、Hf、V和Ti的元素，所述元素(如果选择)的量为对于Cr和Sc为0.05至0.3重量％，对于Hf和V为0.05至0.5重量％，对于Ti为0.01至0.15重量％；其他元素各自为至多0.05重量％且总量为至多0.15重量％，其余为铝。本发明还涉及一种获得这种产品的方法及其用于飞机结构元件的用途。

发明领域

本发明涉及由铝-铜-锂合金制成的产品，更具体地，此类产品旨在用于航空和航天构造。

现有技术

开发铝合金产品以制备旨在特别是用于航空工业和航天工业的高强度零件。

在这方面，含锂的铝合金非常受关注，因为每添加1重量％的锂，锂可使铝的密度降低3％且弹性模量提高6％。对于选择用于飞机的这些合金，它们的与其他使用特性相关的性能必须达到常用合金的性能，特别是在静态机械强度性能(拉伸和压缩屈服强度、极限拉伸强度)和损伤容限性能(韧性、抗疲劳裂纹扩展性)之间的折衷方面，这些性能通常是互斥的。对于某些零件，例如上机翼蒙皮，压缩屈服强度为重要的特性。此外，这些机械性能优选地应随时间是稳定的，并具有良好的热稳定性，即，这些机械性能不会由于操作温度下的时效而显著改变。

这些合金还必须具有足够的耐腐蚀性，能够根据常规方法成型，并且具有低残余应力，使得可对其进行完全机械加工。最后，它们必须能够通过稳健的制造方法来获得，特别是其性能必须能够在难以确保大型零件具有几度内的温度均匀性的工业设备上获得。

专利US 5,032,359记载了一大类铝-铜-锂合金，其中添加镁和银、特别是0.3至0.5重量％的镁和银允许提高机械强度。

专利US 5,455,003记载了一种制造Al-Cu-Li合金的方法，所述Al-Cu-Li合金特别是由于适当的加工硬化和回火(revenu)而在低温下具有改进的机械强度和改进的韧性。该专利特别是推荐以下组成：以重量百分比计，Cu＝3.0-4.5、Li＝0.7-1.1、Ag＝0-0.6、Mg＝0.3-0.6且Zn＝0-0.75。

专利US 7,438,772记载了合金，所述合金包含：以重量百分比计，Cu：3-5、Mg：0.5-2、Li：0.01-0.9，并且由于韧性和机械强度之间的折衷降低而不推荐使用更高的锂含量。

专利US 7,229,509记载了一种合金，所述合金包含(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，最高为0.4的Zr或其他晶粒细化剂(如Cr、Ti、Hf、Sc、V)。

专利申请US 2009/142222 A1记载了合金，所述合金包含(以重量％计)：3.4至4.2％的Cu、0.9至1.4％的Li、0.3至0.7％的Ag、0.1至0.6％的Mg、0.2至0.8％的Zn、0.1至0.6％的Mn和0.01至0.6％的至少一种用于控制粒状结构的元素。该申请还记载了一种制造挤压产品的方法。

专利申请WO2009/036953涉及一种用于结构性元件的铝合金产品，所述铝合金产品的化学组成包含：以重量计，Cu 3.4至5.0、Li 0.9至1.7、Mg 0.2至0.8、Ag约0.1至0.8、Mn0.1至0.9、Zn最高达1.5，以及一种或多种选自以下的元素：(Zr约0.05至0.3、Cr 0.05至0.3、Ti约0.03至0.3、Sc约0.05至0.4、Hf约0.05至0.4)，Fe0.15、Si0.5，常规且不可避免的杂质。