飞机机身制造用铝-铜-锂合金薄板制造技术

本发明专利技术涉及一种制造铝基合金薄板的方法，所述薄板包含以重量百分比计2.3至2.7％的Cu，1.3至1.6％的Li，0.2至0.5％的Mg，0.1至0.5％的Mn，0.01至0.15％的Ti，Zn的量小于0.3，Fe和Si的量各自小于或等于0.1％，并且不可避免的杂质的含量各自小于或等于0.05重量％且总计小于或等于0.15重量％，其中，特别地，热轧入口温度为400℃至445℃，并且热轧出口温度低于300℃。本发明专利技术的板具有有利的机械性能，并且特别用于制造飞机机身面板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】飞机机身制造用铝-铜-锂合金薄板
本专利技术涉及轧制的铝-铜-锂合金产品，更具体而言，涉及所述产品及其制造方法和用途，特别是旨在用于航空和航天构造。
技术介绍
开发了由铝合金制成的轧制产品来制造旨在特别是用于航空工业和航天工业的机身元件。铝-铜-锂合金用于制造这类产品是特别有前景的。专利US5,032,359记载了一大类铝-铜-锂合金，其中添加特别是0.3重量％至0.5重量％的镁和银提高了机械强度。专利US5,455,003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冷变形加工(écrouissage)和时效处理(revenu)而在低温下具有改善的机械强度和韧性。该专利特别教导了以下组成：以重量百分比计，Cu＝2.0–6.5，Li＝0.2–2.7，Ag＝0–4.0，Mg＝0–4.0和Zn＝0–3.0。专利EP0584271记载了一种用于航空和航天结构的铝基合金，其具有低密度、高强度和高断裂韧性，基本上对应于式CuaLibMgcAgdZreAlba1，其中a、b、c、d、e和ba1表示合金组分的重量百分比，这些百分比为2.4<a<3.5、1.35<b<1.8、0.25<c<0.65、0.25<d<0.65且0.08<e<0.25。专利US7,438,772记载了包含以重量百分比计的Cu：3-5、Mg：0.5-2、Li：0.01-0.9的合金，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US7,229,509记载了一种合金，其包含(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或其他晶粒细化剂例如Cr、Ti、Hf、Sc、V。专利申请US2011/0247730记载了包含(以重量％计)2.75至5.0％的Cu、0.1至1.1％的Li、0.3至2.0％的Ag、0.2至0.8％的Mg、0.50至1.5％的Zn、最高达1.0％的Mn的合金，其中Cu/Mg比例为6.1至17，该合金对加工具有低敏感性。专利申请CN101967588记载了具有以下组成(以重量％计)的合金：Cu2.8–4.0，Li0.8–1.9，Mn0.2-0.6，Zn0.20–0.80，Zr0.04–0.20，Mg0.20–0.80，Ag0.1–0.7，Si≤0.10，Fe≤0.10，Ti≤0.12。专利FR3014448记载了一种厚度为14至100mm的轧制和/或锻造产品，其由具有以下组成的铝合金制成：以重量％计，Cu：1.8-2.6、Li：1.3-1.8、Mg：0.1-0.5、Mn：0.1-0.5和Zr<0.05或Mn<0.05和Zr0.10-0.1610Ag：0-0.5、Zn<0.20Ti：0.01-0.15、Fe：<0.1、Si：<0.115其他元素各自<0.05且总计<0.15，其余为铝，其密度小于2.670g/cm3，其特征在于，在中间厚度处，具有黄铜织构(texturelaiton)的晶粒的体积分数为25％至40％，织构指数为12至18。专利申请US2009/084474记载了一种具有黄铜织构和戈斯织构(textureGoss)的重结晶铝合金，其中黄铜织构量超过戈斯织构量，并且其中在相同产品形式和相似的厚度和淬火的情况下，该重结晶铝合金具有与非重结晶合金至少近似相同的屈服强度和相同的断裂强度。旨在用于机身应用的铝板的必要特征特别记载于例如专利EP1891247中。特别期望板具有高屈服强度(以抗屈曲)以及平面应力下的高韧性，特别是通过高表观断裂应力强度因子(Kapp)和长R曲线来表征。专利EP1966402记载了一种合金，其包含2.1至2.8重量％的Cu，1.1至1.7重量％的Li，0.1至0.8重量％的Ag，0.2至0.6重量％的Mg，0.2至0.6重量％的Mn，Fe和Si的量各自小于或等于0.1重量％，并且不可避免的杂质的量各自小于或等于0.05重量％且总计小于或等于0.15重量％，该合金基本上不含锆，特别适于获得重结晶的薄板。对于某些机身应用，在T-L方向上具有高韧性尤为重要。这是因为大部分机身要调整为能承受飞机的内部压力。由于板的纵向方向通常位于飞机的长度方向上，因此它们在横向方向上受到应力。于是裂纹在T-L方向上受到应力载荷。还可有利的是板具有低的机械性能各向异性，特别是在L和TL方向之间。由专利EP1891247已知，对于厚度为4至12mm的板，可有利的是微观结构为完全非重结晶的。然而，晶粒结构对性能的影响在不同的厚度处可不同。需要由铝-铜-锂合金制成的厚度为0.5至8mm的薄板，与已知产品相比，所述薄板具有改进的性能，特别是在T-L方向上的韧性以及静态机械强度和耐腐蚀性性能方面，同时具有低密度和低机械性能各向异性。此外，需要一种简单经济的方法来获得这种薄板。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是一种制造厚度为0.5至8mm的铝基合金薄板的方法，其中，依次地a)制备液态金属熔池，其包含2.3至2.7重量％Cu，1.3至1.6重量％Li，0.2至0.5重量％Mg，0.1至0.5重量％Mn，0.01至0.15重量％Ti，Zn的量小于0.3重量％，Fe和Si的量各自小于或等于0.1重量％，并且不可避免的杂质的含量各自小于或等于0.05重量％且总计小于或等于0.15重量％，b)由所述液态金属熔池浇铸板坯；c)将所述板坯在490℃至535℃的温度下均质化；d)将所述板坯通过热轧和任选的冷轧轧制成厚度为0.5至8mm的板，热轧入口温度为400℃至445℃，并且热轧出口温度低于300℃；e)在450℃至515℃的温度下进行固溶热处理，并将所述板淬火；f)将所述板以可控的方式以0.5％至6％的永久变形率进行拉伸，固溶热处理后的冷变形率小于15％；g)进行时效处理，其包括在130℃至170℃且优选在150℃至160℃的温度下加热5至100小时且优选10至40小时。本专利技术的另一个目的是通过本专利技术的方法获得的板，其中根据ASTME112在L/TC截面上在L方向上通过截距法测量的并以μm表示的厚度上的平均晶粒尺寸小于66t+200，其中t为以mm表示的板的厚度。本专利技术的另一个目的是本专利技术的薄板在飞机机身面板中的用途。附图说明图1：板A-1的金相截面。图2：板C-2的金相截面。图3：对于实施例1的板，在宽度为760mm的测试件上测得的TL方向上的屈服强度与KR60T-L应力强度因子之间的关系。具体实施方式除非有相反说明，否则与合金的化学组成相关的所有说明均表示为基于合金总重量计的重量百分比。表述1.4Cu意指以重量％表示的铜含量乘以1.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造厚度为0.5至8mm的铝基合金薄板的方法，其中，依次地a)制备液态金属熔池，其包含/n2.3至2.7重量％Cu，/n1.3至1.6重量％Li，/n0.2至0.5重量％Mg，/n0.1至0.5重量％Mn，/n0.01至0.15重量％Ti，/nZn的量小于0.3重量％，Fe和Si的量各自小于或等于0.1重量％，并且不可避免的杂质的含量各自小于或等于0.05重量％且总计小于或等于0.15重量％，/nb)由所述液态金属熔池浇铸板坯；/nc)将所述板坯在490℃至535℃的温度下均质化；/nd)将所述板坯通过热轧和任选的冷轧轧制成厚度为0.5至8mm的板，热轧入口温度为400℃至445℃，并且热轧出口温度低于300℃；/ne)在450℃至515℃的温度下进行固溶热处理，并将所述板淬火；/nf)将所述板以可控的方式以0.5％至6％的永久变形率进行拉伸，固溶热处理后的冷变形率小于15％；/ng)进行时效处理，其包括在130℃至170℃且优选在150℃至160℃的温度下加热5至100小时且优选10至40小时。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180608 FR 18/550051.制造厚度为0.5至8mm的铝基合金薄板的方法，其中，依次地a)制备液态金属熔池，其包含
2.3至2.7重量％Cu，
1.3至1.6重量％Li，
0.2至0.5重量％Mg，
0.1至0.5重量％Mn，
0.01至0.15重量％Ti，
Zn的量小于0.3重量％，Fe和Si的量各自小于或等于0.1重量％，并且不可避免的杂质的含量各自小于或等于0.05重量％且总计小于或等于0.15重量％，
b)由所述液态金属熔池浇铸板坯；
c)将所述板坯在490℃至535℃的温度下均质化；
d)将所述板坯通过热轧和任选的冷轧轧制成厚度为0.5至8mm的板，热轧入口温度为400℃至445℃，并且热轧出口温度低于300℃；
e)在450℃至515℃的温度下进行固溶热处理，并将所述板淬火；
f)将所述板以可控的方式以0.5％至6％的永久变形率进行拉伸，固溶热处理后的冷变形率小于15％；
g)进行时效处理，其包括在130℃至170℃且优选在150℃至160℃的温度下加热5至100小时且优选10至40小时。


2.根据权利要求1所述的方法，其中铜含量为2.45至2.65重量％，并且优选2.50至2.60重量％。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中锂含量为1.35至1.55重量％，并且优选1.40重量％至1.50重量％。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中镁含量为0.25至0.45重量％，并且优选0.25至0.35重量％。


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【专利技术属性】
技术研发人员：P·洛伦齐诺，
申请(专利权)人：伊苏瓦尔肯联铝业，
类型：发明
国别省市：法国;FR