[发明专利]具有改善的断裂韧性的铝镁锂合金

说明书

技术领域

本发明涉及铝镁锂合金产品，且更具体而言涉及所述产品、其制备方法和特别地设计用于航空器和航空航天结构的用途。

背景技术

开发出由铝合金制成的轧制产品，用以制造特别地设计用于航空器和航空航天工业的高强度部件。

在这一方面，含锂的铝合金（AlLi）引起广泛关注，这是因为每加入1重量%的锂就能够使铝的密度降低3%并使弹性模量增加6%。对于选择用于航空器的这些合金，其性能相比其他常规性能应达到用于常规用途的合金的性能，特别是对于在静态机械强度性能（拉伸屈服应力和压缩屈服应力、极限拉伸强度）和损伤容限性能（断裂韧性、抗疲劳裂纹扩展性）之间的平衡，这些性能通常彼此抗衡。

这些合金还应具有足够的耐腐蚀性，使其能够按照常规方法形成并使其具有低残余应力，从而能够进行整体机械加工。

同时含有镁和锂的铝合金能够获得特别低的密度并且因此已被广泛研究。

英国专利1,172,736公开了一种含有4-7重量%Mg、1.5-2.6重量%Li、0.2-1重量%Mn和/或0.05-0.3重量%Zr、余量为铝的合金，其可用于需要高机械阻力、良好耐腐蚀性、低密度和高弹性模量的应用中。

国际申请WO92/03583记载了一种可用于航空结构的低密度合金，其通式为Mg_aLi_bZn_cAg_dAl_bal，其中，a在0.5-10%的范围内，b在0.5-3%的范围内，c在0.1-5%的范围内，d在0.1-2%的范围内，bal表示余量为铝。

美国专利5,431,876公开了一种铝锂和镁或铜的三元合金，其包括至少一种添加剂例如锌、铬和/或锰。

美国专利6,551,424记载了一种由铝-镁-锂合金制成的合金产品的制造方法，所述方法包括等断面冷轧（straight cold rolling）和交叉冷轧（cross cold rolling），所述铝-镁-锂合金的组成（以重量百分比计）为Mg：3.0-6.0、Li：0.4-3.0、Zn最高达2.0、Mn最高达1.0、Ag最高达0.5、Fe最高达0.3、Si最高达0.3、Cu最高达0.3、选自Sc、Hf、Ti、V、Nd、Zr、Cr、Y、Be的元素0.02-0.5。

美国专利6,461,566记载了一种组成如下的合金（以重量百分比计）：Li：1.5-1.9、Mg：4.1-6.0、Zn：0.1-1.5、Zr：0.05-0.3、Mn：0.01-0.8、H,0.9×10^-5-4.5×10^-5和至少一种选自Be：0.001-0.2、Y：0.001-0.5和Sc：0.01-0.3的元素。

俄罗斯专利2171308记载了一种组成如下的合金（以重量百分比计）：Li：1.5-3.0、Mg：4.5-7.0、Fe：0.01-0.15、Na：0.001-0.0015、H,1.7×10^-5-4.5×10^-5和至少一种选自Zr：0.05-0.15、Be：0.005-0.1和Sc：0.05-0.4的元素以及至少一种选自Mn：0.005-0.3、Cr：0.005-0.2和Ti：0.005-0.2的合金，余量为铝。

俄罗斯专利2163938记载了一种含有如下元素的合金（以重量百分比计）：Mg：2.0-5.8、Li:1.3-2.3、Cu：0.01-0.3、Mn：0.03-0.5、Be：0.0001-0.3和至少一种选自Zr和Sc：0.02-0.25的元素以及至少一种选自Ca和Ba：0.002-0.1的元素，余量为铝。

专利申请DE1558491具体记载了一种合金，其含有（以重量%计）Mg：4-7、Li：1.5-2.6、Mn：0.2-1.0、Zr：0.05-0.3和/或Ti：0.05-0.15或Cr：0.05-0.3。

这些合金无法解决某些问题，特别是它们就损伤容限而言的性能使其无法大规模用在商业航空中。应理解，仍然难以使用这些合金制造锻造产品，并且废品率太高。

需要由铝-镁-锂合金制成的锻造产品，所述锻造产品与那些已知产品相比表现出改善的性能，特别是在静态机械强度性能和损伤容限性能之间的平衡方面表现出改善的性能，特别是断裂韧性和耐腐蚀性并同时具有低密度。

此外，需要这些产品的可靠且经济的制造方法。

发明内容

本发明的第一个主题为由铝合金制成的锻造产品，其以重量百分比计的组成如下：