專利名稱：具有高韌性的AI－Cu合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有韌性和強(qiáng)度的改良組合同時(shí)維持良好的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性的鋁-銅合金，和制造具有高韌性和改良強(qiáng)度的銅-銅合金的方法，并涉及可用于航空應(yīng)用的具有高韌性和改良的強(qiáng)度的軋制，鍛造或擠壓銅-銅合金薄板或厚板(plate)產(chǎn)品。更具體地，本發(fā)明涉及通過鋁業(yè)協(xié)會(huì)(“AA”)2xxx系列標(biāo)明的高破壞容限(“HDT”)銅-銅合金，該合金具有改良的性質(zhì)例如抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性，強(qiáng)度和斷裂韌性而且可用于結(jié)構(gòu)航空應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明的合金優(yōu)選適用于航空厚板應(yīng)用。更具體地，本發(fā)明涉及適合用作飛機(jī)的機(jī)身蒙皮或下機(jī)翼蒙皮的軋制，鍛造或擠壓合金產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
據(jù)了解本領(lǐng)域中在許多涉及相對(duì)高強(qiáng)度的應(yīng)用例如飛機(jī)機(jī)身，車輛部件和其它應(yīng)用中使用了可熱處理鋁合金。鋁合金AA2024，AA2324和AA2524是眾所周知的可熱處理鋁合金，這些合金具有有效的強(qiáng)度和T3，T39和T351回火狀態(tài)的韌性。熱處理是用于提高鋁合金強(qiáng)度的重要方法。據(jù)了解在本領(lǐng)域中通過改變存在的合金成分的類型和量來改變提高的程度。銅和鎂是兩種重要的合金成分。
商用飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求飛機(jī)上不同類型的結(jié)構(gòu)具有不同的性能。特別是對(duì)于機(jī)身蒙皮或下機(jī)翼蒙皮，必須具有斷裂韌性或疲勞裂紋生長(zhǎng)形式的良好裂紋生長(zhǎng)抵抗性。同時(shí)不應(yīng)降低該合金的強(qiáng)度。以薄板(sheet)或厚板(plate)形式使用且具有改良破壞容限的軋制合金產(chǎn)品可提高乘客的安全，減少飛機(jī)的重量由此提高燃料的經(jīng)濟(jì)性，這可轉(zhuǎn)化為更長(zhǎng)的飛行范圍，更低的成本和更低維護(hù)頻率。
據(jù)了解在本領(lǐng)域中使AA2x24合金的組成具有如下的寬的化學(xué)組成范圍(按重量百分比)
Cu 3.7-4.4Mg 1.2-1.8Mn 0.15-0.9Cr 0.05-0.10Si ≤0.50Fe ≤0.50Zn ≤0.25Ti ≤0.15余量是鋁和附帶的雜質(zhì)。
US-5,593,516公開了具有平衡化學(xué)組成的高破壞容限Al-Cu合金，該合金基本上包含下列成分(按重量百分比)Cu 2.5-5.5Mg 0.1-2.3Cumax-0.91Mg+5.59Cumin-0.91Mg+4.59Zr 最高至0.2或Mn 最高至0.8余量是鋁和不可避免的雜質(zhì)。同時(shí)公開了這種合金的T6和T8回火，該回火可以向由這種合金制成的軋產(chǎn)品提供高的強(qiáng)度。
US-5,897,720和US-5,938,867公開了具有“AA2024”-化學(xué)組成的高破壞容限Al-Cu合金，其中基本上包含下列成分(按重量百分比)Cu3.8-4.9Mg1.2-1.8Mn0.3-0.9余量是鋁和不可避免的雜質(zhì)，其中在熱軋制之后在該金屬間化合物基本不溶解的溫度下對(duì)該合金進(jìn)行退火。該退火溫度在398℃和455℃之間。US-5,938,867還公開了一種合金，其中在熱軋之后使用385℃至468℃的退火溫度對(duì)坯錠進(jìn)行中間退火。
EP-0473122及US-5,213,639公開了基本上包含下列成分的鋁基合金(按重量百分比)Cu3.8-4.5Mg1.2-1.8Mn0.3-0.9Fe≤0.12Si≤0.10余量是鋁，附帶元素和雜質(zhì)，其中對(duì)這種鋁基合金進(jìn)行熱軋，加熱和再次熱軋，由此得到了強(qiáng)度與高斷裂韌性和低疲勞裂紋生長(zhǎng)速率的良好組合。更具體地，US-5,213,639公開了在熱軋鑄錠之后使用479℃至524℃范圍的溫度進(jìn)行中間退火處理，然后對(duì)該中間退火的合金再次進(jìn)行熱軋。相比上述的傳統(tǒng)2024合金，這種合金在T-L斷裂韌性上顯示出5％的提高，并且顯示出在某些ΔK水平上改良的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性。
EP-1045043公開了一般的2024型的銅-銅合金，該合金高度可變形并且基本上包含下列成分(按重量百分比)Cu3.8-4.5Mg1.2-1.5Mn0.3-0.5余量是鋁，附帶的元素和雜質(zhì)，其中這種鋁合金優(yōu)選用于厚度為1.6-5.9mm的薄板應(yīng)用。給出的大部分實(shí)例是針對(duì)于降低的銅含量，即3.9-4.2(按重量百分比)的量，由此使鎂的量保持在1.2以上。
EP-1026270公開了另一種2024型銅-銅合金，該合金可用于航空下機(jī)翼應(yīng)用。這種合金基本上包含下列成分(按重量百分比)Cu3.8-4.4Mg1.0-1.5Mn0.5-0.8Zr0.08-0.15余量是鋁，附帶元素和雜質(zhì)。這種合金表現(xiàn)出強(qiáng)度，抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性，韌性和抗腐蝕性的增強(qiáng)組合。該合金可以用作軋制，擠壓或鍛造產(chǎn)品，其中向合金組成中加入鋯可提高合金的強(qiáng)度(Rm/Rp(L)＞1.25)。
EP-A-1114877公開了另一種AA2xxx型合金的鋁合金組成，該合金可用于機(jī)身蒙皮和下機(jī)翼應(yīng)用，該合金主要包含下列成分(按重量百分比)Cu4.6-5.3Mg0.1-0.5Mn0.15-0.45余量是鋁，附帶元素和雜質(zhì)。該方法包括固溶熱處理，拉伸和退火。已提出將這種合金用于厚板應(yīng)用例如飛機(jī)的機(jī)翼結(jié)構(gòu)。鎂的水平小于0.5wt％，其中根據(jù)公開這種低的鎂水平有利于時(shí)效可成形性。然而，據(jù)認(rèn)為這種低的鎂水平對(duì)該合金的抗腐蝕性，自然時(shí)效響應(yīng)和強(qiáng)度水平具有不利影響。
US-5,879,475公開了一種可時(shí)效硬化的鎂-銅-鎂合金，該合金適用于航空應(yīng)用。這種合金主要包含下列成分(按重量百分比)Cu4.85-5.3Mg0.5-1.0Mn0.4-0.8Ag0.2-0.8Zr0.05-0.25Fe≤0.10Si≤0.10余量是鋁，附帶元素和雜質(zhì)。該合金基本上不包含釩和鋰，而且據(jù)報(bào)道其中不存在釩有利于觀察到的典型強(qiáng)度值。同時(shí)銀的加入據(jù)報(bào)道可提高T6型回火的可獲得的強(qiáng)度水平。然而，這種合金的缺點(diǎn)是對(duì)于例如飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)用它相當(dāng)昂貴，雖然據(jù)報(bào)道它適合用于較高溫度的應(yīng)用例如飛機(jī)盤形轉(zhuǎn)子(disc rotor)，蝶形制動(dòng)器(calipers)，制動(dòng)鼓或其它高溫車輛應(yīng)用。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個(gè)目的是提供高破壞容限的AA2xxx型合金的軋制產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有韌性和強(qiáng)度的改良組合，同時(shí)維持良好的疲勞裂紋生長(zhǎng)和腐蝕抵抗性。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的目的是提供鋁合金薄板產(chǎn)品和厚板產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有改良的斷裂韌性和抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性，可用于飛機(jī)應(yīng)用例如機(jī)身蒙皮或下機(jī)翼蒙皮。
本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供軋制鋁合金薄板或厚板產(chǎn)品，以及制造這些產(chǎn)品的方法以便提供可用于飛機(jī)的結(jié)構(gòu)部件，該部件具有增強(qiáng)的韌性和抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性，同時(shí)維持高的強(qiáng)度水平。
更具體地，對(duì)于2024至2524合金范圍內(nèi)的軋制AA2000系列鋁合金，當(dāng)用于航空應(yīng)用時(shí)通常要求其疲勞裂紋生長(zhǎng)速率(“FCGR”)應(yīng)當(dāng)不大于規(guī)定的最大值。滿足高破壞容限2024系列合金產(chǎn)品要求的FCGR是例如ΔK＝20MPa√m下低于0.001mm/循環(huán)和ΔK＝40MPa√m下低于0.01mm/循環(huán)的FCGR。
本發(fā)明優(yōu)選解決上述目的中的一個(gè)或多個(gè)。
依照本發(fā)明，公開了具有高韌性和改良強(qiáng)度的銅-銅合金軋制產(chǎn)品，該產(chǎn)品包含下列成分(按重量百分比)Cu4.5-5.5Mg0.5-1.6Mn≤0.80，優(yōu)選≤0.60Zr≤0.18Cr≤0.18Si≤0.15，且優(yōu)選＜0.10Fe≤0.15，且優(yōu)選＜0.10a)余量基本上是鋁和附帶元素和雜質(zhì)，該合金基本上不含Ag，且其中b)鎂量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.6，或者鎂量(按重量百分比)的范圍是0.50至1.2，并且控制彌散物形成元素例如Cr，Zr或Mn的量(按重量百分比)，使其在0.10至0.70的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的合金產(chǎn)品優(yōu)選含有一種或多種彌散物形成元素，其中將這些優(yōu)選自Cr，Zr和Mn的彌散物形成元素的量控制在0.10至0.70的范圍內(nèi)(按重量百分比)。通過控制彌散物形成元素的量和/或通過選擇特定的鎂量，可以得到非常高的韌性，通過使用高的銅水平從而可維持良好的強(qiáng)度水平，良好的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性并維持該合金產(chǎn)品的抗腐蝕性。因此，本發(fā)明或者使用(i)大于1.0(按重量百分比)但低于1.6的鎂量，并包含或不包含彌散物形成元素例如Cr，Zr和Mn，或者使用(ii)低于1.2的鎂量同時(shí)加入一種或多種彌散物形成元素，并將其控制在下文詳述的特定范圍內(nèi)。
加入的彌散物形成元素[Cr]+[Zr]+[Mn]的總量(按重量百分比)的范圍優(yōu)選為0.20至0.70，更優(yōu)選0.35至0.55，且最優(yōu)選0.35至0.45。本發(fā)明的合金優(yōu)選包括含Mn彌散物，其中在更優(yōu)選的實(shí)施方案中，用含Zr彌散物和/或含Cr彌散物至少部分取代所述的含Mn彌散物。意外發(fā)現(xiàn)較低的錳水平可導(dǎo)致較高的韌性和改良的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性。更具體地，當(dāng)使用低的錳量并控制鎂量時(shí)，本發(fā)明的合金產(chǎn)品具有顯著提高的韌性。因此，仔細(xì)控制合金的化學(xué)組成是重要的。
錳含量(按重量百分比)的范圍優(yōu)選是0.30至0.60，最優(yōu)選0.45至0.55。當(dāng)不存在其它彌散物形成元素時(shí)，特別優(yōu)選該較高的范圍。在能引起合金顯微組織再結(jié)晶的操作期間，錳有助于或者可幫助控制晶粒的尺寸。優(yōu)選的錳水平低于AA2x24型合金中通常所用的錳水平，然而仍可產(chǎn)生足夠的強(qiáng)度和改良的韌性。這里，控制錳及其相對(duì)于其它彌散物形成元素例如鋯或鉻的量是重要的。
銅含量(按重量百分比)的范圍優(yōu)選是4.6至5.1。銅是提高合金強(qiáng)度的重要元素。已發(fā)現(xiàn)大于4.5的銅含量可以增加合金的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)可利用鎂和彌散物形成元素的水平來平衡可成形性和抗腐蝕性。
優(yōu)選的鎂含量(按重量百分比)范圍或者是(i)1.0至1.5，更優(yōu)選1.0至1.2，或者是(ii)當(dāng)將彌散物形成元素例如Cr，Zr或Mn的量控制在0.10至0.70的范圍內(nèi)時(shí)，Mg含量?jī)?yōu)選為0.9至1.2，最優(yōu)選1.0至1.2。鎂也可以為合金產(chǎn)品提供強(qiáng)度。
優(yōu)選的鋯含量(按重量百分比)范圍是0.08至0.15，最優(yōu)選約0.10。優(yōu)選的鉻含量(按重量百分比)范圍也是0.08至0.15，最優(yōu)選約0.10。在優(yōu)選[Zr]+[Cr]＜0.30，且更優(yōu)選＜0.25的條件下，可以用鉻至少部分取代鋯。通過添加鋯，可以得到更多伸長(zhǎng)的晶粒，這也可導(dǎo)致改良的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性。鋯和鉻的平衡以及含Mn彌散物和含Zr彌散物的部分取代會(huì)產(chǎn)生改良的再結(jié)晶行為。
此外，通過仔細(xì)控制彌散物形成元素例如錳，鉻和/或鋯，可以平衡強(qiáng)度與韌性。通過控制這些彌散物形成元素，可以進(jìn)一步將銅和鎂的范圍擴(kuò)展到更低的水平。雖然US-5,593,516提出將銅和鎂的水平維持在溶解度極限以下，意外地發(fā)現(xiàn)通過控制彌散物形成元素可以選擇銅和鎂的水平在溶解度極限之上，由此得到極高的韌性值并維持良好的強(qiáng)度水平。
本發(fā)明的一種優(yōu)選合金組成包含下列成分(按重量百分比)Cu4.6-4.9Mn0.48-0.52Mg1.0-1.2Fe＜0.10Si＜0.10另一種根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選合金包含下列成分(按重量百分比)Cu約4.2Mn0.45-0.65Mg1.14-1.17Fe＜0.10Si＜0.10根據(jù)本發(fā)明的更優(yōu)選合金包含下列成分(按重量百分比)Cu4.0-4.2Mn0.30-0.32
Mg1.12-1.16Zr約0.10Cr約0.10Fe＜0.10Si＜0.10根據(jù)本發(fā)明的合金產(chǎn)品中的余量由鋁和不可避免的雜質(zhì)和附帶元素組成。典型地，每種雜質(zhì)元素的最大含量為0.05％，且雜質(zhì)的總量最大應(yīng)小于0.20％。
根據(jù)本發(fā)明的合金可以另外包含元素Zn，Hf，V，Sc，Ti或Li中的一種或多種，其總量小于1.00(按重量百分比)，且優(yōu)選小于0.50％?？梢约尤脒@些附加元素來進(jìn)一步改善化學(xué)組成的均衡和/或提高彌散物的形成。
當(dāng)該合金軋制產(chǎn)品具有再結(jié)晶顯微組織，即75％或更多，且優(yōu)選80％以上的晶粒在T3回火如T39或T351下再結(jié)晶時(shí)，得到了最好的結(jié)果。該顯微組織的另一個(gè)方面，它具有平均長(zhǎng)寬比小于約4比1的晶粒，且典型小于約3比1，且更優(yōu)選小于約2比1?？梢詫?duì)這些晶粒進(jìn)行觀測(cè)，例如利用50×至100×的光學(xué)顯微鏡對(duì)適當(dāng)拋光和腐蝕的試樣通過縱向的厚度來觀察。
用于制造上述根據(jù)本發(fā)明且具有高韌性和改良強(qiáng)度的銅-銅合金的方法，該方法包括下列步驟a)鑄造具有下列成分(按重量百分比)的坯錠Cu4.5-5.5Mg0.5-1.6Mn≤0.80，且優(yōu)選≤0.60Zr≤0.18Cr≤0.18Si≤0.15，且優(yōu)選＜0.10Fe≤0.15，且優(yōu)選＜0.10余量主要是鋁和附帶元素和雜質(zhì)，其中
a1)鎂量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.6，或a2)鎂量(按重量百分比)的范圍是0.50至1.2，并將彌散物形成元素例如Cr，Zr或Mn的量(按重量百分比)控制在0.10至0.70的范圍內(nèi)。
b)鑄造后對(duì)該坯錠進(jìn)行均勻化和/或預(yù)熱，c)對(duì)該坯錠進(jìn)行熱軋或熱變形和可選冷軋，成為軋制產(chǎn)品，d)固溶熱處理，e)可選對(duì)該熱處理產(chǎn)品進(jìn)行淬火，f)對(duì)該淬火產(chǎn)品進(jìn)行拉伸，和g)對(duì)該軋制和熱處理的產(chǎn)品進(jìn)行自然時(shí)效。
熱軋坯錠之后，可以對(duì)該熱軋坯錠進(jìn)行退火和/或再次加熱，并再一次對(duì)該軋制坯錠進(jìn)行熱軋。據(jù)認(rèn)為這種再次加熱或退火可通過產(chǎn)生伸長(zhǎng)晶粒來增強(qiáng)抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性；當(dāng)發(fā)生再結(jié)晶時(shí)，該晶?？删S持高水平的韌性和良好的強(qiáng)度。此外可以在熱軋和冷軋之間以與均勻化期間的相同溫度和時(shí)間進(jìn)行熱處理，例如460℃下1至5小時(shí)和490℃下約24小時(shí)。優(yōu)選在冷軋之前和/或期間對(duì)該熱軋坯錠進(jìn)行中間退火以便進(jìn)一步提高晶粒的有序化。優(yōu)選以4.0mm的厚度(gauge)進(jìn)行這個(gè)中間退火并在350℃下持續(xù)1小時(shí)。此外，建議將該軋制和熱處理產(chǎn)品拉伸最大到最多10％，且優(yōu)選拉伸到最多4％，更優(yōu)選至1-2％的范圍。然后將該拉伸的產(chǎn)品自然時(shí)效5天以上，優(yōu)選約10至15天。
本發(fā)明此外提供了軋制，鍛造或擠壓銅-銅合金薄板或厚板產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有高韌性和改良的強(qiáng)度且具有如上文所述的合金組成或者是依照上文所述的方法制成。該軋制合金薄板產(chǎn)品優(yōu)選具有用于例如機(jī)身蒙皮應(yīng)用的約2.0mm至12mm的厚度和用于例如下機(jī)翼蒙皮應(yīng)用的約25mm至50mm的厚度。對(duì)于其它飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件，可以使用根據(jù)本發(fā)明的軋制厚板產(chǎn)品來加工航空結(jié)構(gòu)部件。因此，本發(fā)明還提供了由軋制，鍛造或擠壓銅-銅合金厚板或薄板制成的改良飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件，該合金具有上文所述的合金組成和/或依照上文所述的方法制成。
由下列若干優(yōu)選實(shí)施例的詳述，依照本發(fā)明的合金產(chǎn)品的前述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。
實(shí)施例以工業(yè)規(guī)模將7種不同鋁合金鑄造成具有表1所示的下列化學(xué)組成的坯錠。
將該合金加工成T351回火下2.0mm的薄板。對(duì)該鑄錠在約490℃下進(jìn)行均勻化，然后在410℃下熱軋。在約460℃下對(duì)合金5和6進(jìn)行熱變形。
此后，對(duì)該厚板進(jìn)一步進(jìn)行冷軋，固溶熱處理并拉伸約1％。在至少10天的自然時(shí)效以后對(duì)所有的合金進(jìn)行測(cè)試。相對(duì)于兩種參照合金對(duì)所有合金進(jìn)行測(cè)試。如表1所示使用AA2024和AA2524合金作為參照合金。依照上述方法對(duì)兩種參照合金進(jìn)行處理。
此后，測(cè)量了強(qiáng)度和韌性。如表2和表3所示，測(cè)量了L方向和LT方向的拉伸屈服強(qiáng)度以及L方向和LT方向的極限拉伸強(qiáng)度。此外，測(cè)量了LT方向的單位擴(kuò)展能(UPE)和LT方向和TL方向的缺口韌性(TS/Rp)。
對(duì)于Kahn抗裂試驗(yàn)，依照ASTM-B871進(jìn)行該測(cè)試，而對(duì)于拉伸試驗(yàn)依照EN-10.002。
從表2的實(shí)例可以看出，對(duì)于本發(fā)明的合金可以獲得與參考合金AA2024和AA2524大致相同的強(qiáng)度水平。
表3顯示，合金1至7表現(xiàn)出遠(yuǎn)高于參照合金AA2024和AA2524的韌性。由合金6和7可以看出，較低水平的錳并通過用Cr形成的彌散物和/或Zr形成的彌散物代替Mn形成的彌散物，可表現(xiàn)出優(yōu)于具有較高水平錳的合金的性質(zhì)。同時(shí)，當(dāng)銅的水平大于4.5時(shí)，仍可以將錳的水平維持在0.50至0.55的范圍內(nèi)。在這種情形下，韌性與加入彌散物形成元素并使用較低水平的銅和錳的情形相當(dāng)。
通過平衡銅，鎂和錳的水平，可以由AA2000系列得到一組新合金，該合金具有比現(xiàn)有技術(shù)的合金高很多的韌性。這些合金特別有利于航空機(jī)身應(yīng)用和下機(jī)翼蒙皮的應(yīng)用。
現(xiàn)在已全部描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白在不背離下面所述的本方面的范圍的情況下可以做出多種變化和改變。
權(quán)利要求
1.具有高韌性和改良強(qiáng)度的Al-Cu合金軋制產(chǎn)品，該合金包含下列成分(按重量百分比)Cu4.5-5.5Mg0.5-1.6Mn≤0.80，優(yōu)選≤0.60Zr≤0.18Cr≤0.18Si≤0.15，且優(yōu)選＜0.10Fe≤0.15，且優(yōu)選＜0.10余量基本上是鋁和附帶元素和雜質(zhì)，且其中限制條件選自如下所述a)鎂含量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.6％，或b)鎂含量(按重量百分比)的范圍是0.50至1.2％，且控制彌散物形成元素例如Cr，Zr和Mn的總量(按重量百分比)且該總量在0.10至0.70％的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的合金產(chǎn)品，其中，a)鎂含量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.6，并控制彌散物形成元素例如Cr，Zr和Mn的總量(按重量百分比)且該總量在0.10至0.70％的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的合金產(chǎn)品，其中，a)鎂含量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.5％，且優(yōu)選1.0至1.2％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中Mn含量(按重量百分比)的范圍是0.30至0.60％，且更優(yōu)選0.45至0.55％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的合金產(chǎn)品，其中，b)鎂含量(按重量百分比)的范圍是0.9至1.2％，且更優(yōu)選1.0至1.2％，且控制彌散物形成元素例如Cr，Zr和Mn的總量(按重量百分比)且該總量在0.10至0.70％的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中由[Cr]+[Zr]+[Mn]組成的彌散物形成元素的總量(按重量百分比)的范圍是0.20至0.70％。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的合金產(chǎn)品，其中[Cr]+[Zr]+[Mn]的總量(按重量百分比)的范圍是0.35至0.55％，且優(yōu)選0.35至0.45％。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中Zr含量(按重量百分比)的范圍是0.08至0.15％。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中Cr含量(按重量百分比)的范圍是0.08至0.15％。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的合金產(chǎn)品，其中用Cr至少部分取代Zr，且其中[Zr]+[Cr]＜0.30％。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中Cu含量(按重量百分比)的范圍是4.6至5.1％。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中該合金產(chǎn)品基本上不含Ag。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中所述合金另外包含元素Zn，Hf，V，Sc，Ti或Li中的一種或多種，其總量小于1.00(按重量百分比)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中該合金產(chǎn)品處于T3回火狀態(tài)，且優(yōu)選處于T39或T351回火狀態(tài)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，其中將所述合金產(chǎn)品再結(jié)晶至至少75％，且優(yōu)選至80％以上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求任何一個(gè)的合金產(chǎn)品，該產(chǎn)品的顯微組織中晶粒具有小于約4比1，且優(yōu)選小于3比1的平均長(zhǎng)寬比。
17.用于制造根據(jù)權(quán)利要求1至16任何一個(gè)且具有高韌性和改良強(qiáng)度的Al-Cu合金的方法，該方法包括下列步驟a)鑄造具有下列成分(按重量百分比)的坯錠Cu4.5-5.5Mg0.5-1.6Mn≤0.80，且優(yōu)選≤0.60Zr≤0.18Cr≤0.18Si≤0.15，且優(yōu)選＜0.10Fe≤0.15，且優(yōu)選＜0.10余量基本上是鋁和附帶的元素和雜質(zhì)，其中a1)鎂含量(按重量百分比)的范圍是1.0至1.6％，或a2)鎂含量(按重量百分比)的范圍是0.50至1.2％并控制彌散物形成元素例如Cr，Zr或Mn的量(按重量百分比)且該量在0.10至0.70％的范圍內(nèi)。b)鑄造后對(duì)該坯錠進(jìn)行均勻化和/或預(yù)熱，c)對(duì)該坯錠進(jìn)行熱軋或熱變形和可選冷軋，成為軋制產(chǎn)品，d)固溶熱處理，e)可選對(duì)該熱處理產(chǎn)品進(jìn)行淬火，f)對(duì)該淬火產(chǎn)品進(jìn)行拉伸，和g)對(duì)該軋制且熱處理的產(chǎn)品進(jìn)行自然時(shí)效。
18.根據(jù)要求17的方法，其中對(duì)坯錠進(jìn)行熱軋之后，對(duì)該熱軋坯錠進(jìn)行退火和/或再次加熱并再次對(duì)該軋制坯錠進(jìn)行熱軋。
19.根據(jù)要求17或18的方法，其中在冷軋之前和/或期間對(duì)所述熱軋坯錠進(jìn)行中間退火。
20.根據(jù)要求17至19任何一個(gè)的方法，其中將所述軋制和熱處理產(chǎn)品拉伸最多10％然后自然時(shí)效5天以上。
21.根據(jù)要求17至20任何一個(gè)的方法，其中在步驟f)中，該軋制和熱處理產(chǎn)品的自然時(shí)效可提供T3狀態(tài)，特別是T39或T351的回火狀態(tài)。
22.高破壞容限軋制Al-Cu合金軋制產(chǎn)品，該產(chǎn)品具有高韌性和改良的抗疲勞裂紋生長(zhǎng)性，該產(chǎn)品具有根據(jù)權(quán)利要求1至16任何一個(gè)的合金成分和顯微組織和/或依照權(quán)利要求17至20任何一個(gè)制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的軋制產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品具有2.0至12mm范圍的最終厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的軋制產(chǎn)品，其中該產(chǎn)品具有25至50mm范圍的最終厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求22至24任何一個(gè)的軋制Al-Cu-Mg-Si合金薄板產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品是飛機(jī)或飛船的結(jié)構(gòu)部件。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的軋制薄板產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品是飛機(jī)的機(jī)身蒙皮。
27.根據(jù)權(quán)利要求25的軋制薄板產(chǎn)品，其中所述產(chǎn)品是飛機(jī)的下機(jī)翼部件。
28.由軋制Al-Cu合金產(chǎn)品制成的飛機(jī)機(jī)身薄板或飛機(jī)下機(jī)翼部件薄板，該軋制Al-Cu合金產(chǎn)品是根據(jù)權(quán)利要求1至16任何一個(gè)的產(chǎn)品和/或依照權(quán)利要求17至21任何一個(gè)制成。
全文摘要
公開了具有高韌性和改良強(qiáng)度的AA2000系列合金的Al－Cu合金，該合金包含下列成分(按重量百分比)Cu4.5－5.5，Mg0.5－1.6，Mn≤0.80，Zr≤0.18，Cr≤0.18，Si≤0.15，F(xiàn)e≤0.15，余量基本上是鋁和附帶元素和雜質(zhì)，且其中鎂量(按重量百分比)的范圍是(a)1.0至1.6％，或者是(b)0.50至1.2％，此時(shí)將彌散物形成元素例如Cr，Zr或Mn的量(按重量百分比)控制在0.10至0.70％的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)C22C21/16GK1675389SQ03819585
公開日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2003年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月20日
發(fā)明者R·貝內(nèi)迪克托斯, C·J·凱德爾, A·L·海因茨, A·J·P·哈斯勒, H·J·W·哈加特爾 申請(qǐng)人:克里斯鋁軋制品有限公司