[发明专利]低密度铝-铜-锂合金产品

说明书

本发明涉及一种由基于铝的合金制成的产品，所述产品以重量％计包含Cu：2.4‑3.2；Li：1.6‑2.3；Mg：0.3‑0.9；Mn：0.2‑0.6；Zr：0.12‑0.18；使得Zr≥‑0.06*Li+0.242；Zn：<1.0；Ag：<0.15；Fe+Si≤0.20；任选地至少一种选自Ti、Sc、Cr、Hf和V的元素，所述元素(如果选择)的含量为：Ti：0.01‑0.1；Sc：0.01‑0.15；Cr：0.01‑0.3；Hf：0.01‑0.5；V：0.01‑0.3；其他元素各自≤0.05且总共≤0.15，其余为铝。本发明还涉及一种制造本发明的未锻造的铸态铝合金产品的方法，该方法包括以下步骤：制备液体金属熔池；由所述液体金属熔池浇铸出未锻造的产品；并将未锻造的产品固化为坯料、轧制板坯或锻造毛坯；其特征在于，所述浇铸在不添加任何晶粒细化剂的情况下进行；或通过添加包含(i)Ti和(ii)B或C的细化剂进行，使得来自细化剂的B的含量小于45ppm，并且C的含量小于6ppm，和/或其特征在于，对于厚度E或直径D大于150mm的未锻造的产品，以大于以下的浇铸速度v(单位为mm/min)进行浇铸：对于板坯型的未锻造的铸件产品，30；对于坯料型的未锻造的铸件产品，9000/D。

发明领域

本发明总体上涉及由铝-铜-锂合金制成的加工产品，更特别是涉及用于制备航空构造中的加强件(raidisseur)的型材形式的这类产品。

现有技术

为了开发能够同时减轻高性能飞机的重量并提高其结构有效性的材料，进行了持续的研究工作。在这方面，含锂的铝合金引起极大的兴趣，因为锂可以使铝的密度降低3％，并且每添加1重量％锂，其弹性模量提高6％。为了使这些合金被选择用于飞机上，它们的性能必须达到常规使用的合金的性能，特别是在静态机械强度性能(弹性极限、断裂强度)和损伤容限性能(韧性、耐疲劳裂纹扩展的能力)——这些性能通常是相对的——之间的折衷方面。此外，这些合金必须具有足够的耐腐蚀性，能够根据常规方法制备，并且具有能够整体加工的低残余应力。

已知添加银的多种Al-Cu-Li合金。

专利US 5 032 359记载了大的铝-铜-锂合金家族，其中添加特别是0.3至0.5重量％的镁和银使机械强度提高。这些合金通常以商品名Weldalite^TM为人所知。

专利US 5 198 045记载了Weldalite^TM合金家族，其包含(以重量％计)(2.4-3.5)Cu、(1.35-1.8)Li、(0.25-0.65)Mg、(0.25-0.65)Ag、(0.08-0.25)Zr。用这些合金制造的加工产品的密度小于2.64g/cm³，并且机械强度和韧性之间有引人注意的折衷。

专利US 7 229 509记载了Weldalite^TM合金家族，其包含(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、(最高达0.4)Zr或其他元素(如Cr、Ti、Hf、Sc和V)。所示出的实例在机械强度和韧性之间取得了改进的折衷，但其密度大于2.7g/cm³。

专利申请WO2007/080267记载了一种用于机身板材的不包含锆的Weldalite^TM合金，所述合金包含(以重量％计)(2.1-2.8)Cu、(1.1-1.7)Li、(0.2-0.6)Mg、(0.1-0.8)Ag、(0.2-0.6)Mn。

此外，已知合金AA2196，其包含(以重量％计)(2.5-3.3)Cu、(1.4-2.1)Li、(0.25-0.8)Mg、(0.25-0.6)Ag、(0.04-0.18)Zr和至多0.35Mn。