[发明专利]耐热性Al-Cu-Mg-Ag合金和生产由这种铝合金构成的半成品或成品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于生产半成品或成品的耐热性Al-Cu-Mg-Ag合金，适合于在相当高的温度下使用，兼有改进的抗蠕变性以及高的静态强度和动态强度性能。本发明还涉及一种生产由这种铝合金构成的半成品或成品的方法。

背景技术

从EP1518000B1中已知上述类型的合金，其中，由上述类型的合金所生产的半成品具有高的静态强度和动态强度性能，以及具有与先前已知的类似的铝合金相比改进的抗蠕变性。此合金被铝业协会（AA）注册为合金AA2016。此先前已知的合金已经结合了必须耐受高的静态载荷和动态载荷的半成品和成品所必需的强度性能，这些性能从合金AA2014、AA2014A或AA2214已知，并且具有改进的抗蠕变性，即在温度的作用下改进的抗性。因此，合金AA2016满足由它们生产的半成品和成品（这些半成品和成品短时间内暴露在高温下）的要求，例如飞机的半轮（wheel halves）就是这种情况。这些半成品仅在飞机降落在跑道上之后的制动期间暴露在高温下。

合金AA2618和AA2618A被认为是特别抗蠕变的。然而，由这些合金生产的半成品和成品仅具有相对低的静态强度和动态强度值。

根据AA2014、AA2014A和AA2214用于生产具有高的静态强度和动态强度性能的半成品的合金在化学上不同于根据AA2618和AA2618A的具有长期热稳定性的合金，具体在于，很强的铝合金包含相对高含量的元素硅、铜和锰，而另一方面，具有相对低含量的元素镁和铁，然而与上述相比，前述长期热稳定的铝合金具有降低量的硅、铜和锰，而另一方面，具有升高量的铁、镍和镁。此外，镍被混入长期热稳定的合金中。

合金AA2016与前述合金的区别具体在于掺合了0.30～0.7wt%量的元素银。与前述很强的铝合金的组合物相比，在剩余的合金元素上也存在区别；并且相对于前述铝合金，合金AA2016的半成品具有良好的抗蠕变性。

虽然铝合金AA2016已是先前已知的铝合金，由该铝合金生产的半成品和成品满足高的静态强度和动态强度要求，此外，还在短期使用中耐受高温，但长期以来期望能够得到一种用于生产不仅仅在短期使用中耐受高温的半成品和成品的铝合金。在许多成品中存在这些需要，例如，在机动车辆发动机中使用的涡轮增压器的压叶轮中。这些结构构件不仅必须耐受高的静态载荷和动态载荷，而且必须耐受在这样的使用中在整个使用过程中普遍存在的温度。对类似的在相当高的温度下长期稳定的要求也适用于在船舶建造中大型发动机中的涡轮增压器压缩机。

发明内容

因此，从所讨论的现有技术出发，本发明具有提出一种合金的任务，由该合金能够生产满足所需的静态强度和动态强度性能以及在温度影响下的长期稳定性的半成品或成品。

根据本发明，通过用于生产半成品或成品的耐热性Al-Cu-Mg-Ag合金完成了该任务，该耐热性Al-Cu-Mg-Ag合金适合于在相当高的温度下使用，兼有改进的抗蠕变性以及高的静态强度和动态强度性能，包含：

0.3～0.7wt%的硅（Si），

最多0.15wt%的铁（Fe），

3.5～4.7wt%的铜（Cu），

0.05～0.5wt%的锰（Mn），

0.3～0.9wt%的镁（Mg），

0.02～0.15wt%的钛（Ti），

0.03～0.25wt%的锆（Zr），

0.1～0.7wt%的银（Ag），

0.03～0.5wt%的钪（Sc），

0.03～0.2wt%的钒（V），

最多0.05wt%的单种其它元素，

最多0.15wt%的全部其它元素，

余量的铝。

该合金的特性在于前述量的合金元素钪和钒。一方面归因于这些元素与元素钛和锆的相互作用，另一方面归因于合金中包含的银，由该合金生产的半成品以及相应的最终产品具有足够高的静态强度和动态强度性能以及特别良好的抗蠕变性。强度性能与由铝合金AA2016生产的半成品相比略微降低，但与由合金AA2618生产的半成品相比明显提高。由这种铝合金生产的半成品的这些特定的性能是不能预料到的。因此，该合金适合于生产不仅必须满足高的静态强度和动态强度而且必须具有在热影响下的长期稳定性，并因此能够具有优异的抗蠕变性的半成品和成品。

在有利的实施方式中，上述合金包含0.08～0.2wt%的钪和0.10～0.2wt%的钒。在该合金组合物的另一规格中，铝合金包含以下量的元素钛、锆、钪和钒：