铝合金和制造其的方法技术

本发明专利技术涉及铝合金和制造其的方法。一种铝合金，其包括铝，约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，和下列中的至少一种：至多约1.5重量百分比的镧，至多约1.5重量百分比的锶，至多约1.5重量百分比的铈和至多约1.5重量百分比的镨。

Aluminum alloy and method of making the same

The invention relates to an aluminum alloy and a method for manufacturing the same. An aluminum alloy consisting of aluminum, about 1.8 to about 5.6 weight percentages of copper, about 0.6 to about 2.6 weight percentages of lithium, and at least one of the following: lanthanum at most about 1.5 weight percentages, strontium at most about 1.5 weight percentages, cerium at most about 1.5 weight percentages, and praseodymium at most about 1.5 weight percentages.

【技术实现步骤摘要】
铝合金和制造其的方法
本申请涉及铝合金，并且更具体地涉及添加铜、锂和至少一种碱土金属或稀土金属的铝合金。
技术介绍
摩擦搅拌焊接(FSW)是固态连接过程，其使用非消耗工具来连接两个相对的工件而不会熔融工件材料。摩擦搅拌焊接在绝对地固态连接过程期间通常产生足够的热量输入以粗化并甚至溶解许多铝合金中的主要强化相。主要沉淀物的粗化和溶解最终导致跨越焊接点的可测量的强度下降，通常通过典型的W型硬度分布来体现。因此，本领域技术人员继续在铝合金领域的研究和开发努力。
技术实现思路
在一个实施方式中，公开的铝合金包括铝，约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，和下列中的至少一种：至多约1.5重量百分比的镧、至多约1.5重量百分比的锶、至多约1.5重量百分比的铈和至多约1.5重量百分比的镨。在另一个实施方式中，公开的铝合金包括铝，约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，每种至多约1.5重量百分比的非零量的镧、锶、铈和镨中的至少一种，至多约1.9重量百分比的非零量的镁，至多约0.16重量百分比的非零量的锆，和至多约0.7重量百分比的非零量的银。在又另一个实施方式中，公开的铝合金包括铝，约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，每种至多约1.5重量百分比的非零量的镧、锶、铈和镨中的至少一种，至多约1.9重量百分比的非零量的镁，至多约0.16重量百分比的非零量的锆，至多约0.7重量百分比的非零量的银，至多约0.6重量百分比的非零量的锰，至多约1.0重量百分比的非零量的锌，和至多约0.15重量百分比的非零量的钛。在一个实施方式中，公开的用于制造铝合金的方法包括以下步骤：(1)称重起始材料以获得材料团，其包括铝，约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，以及下列中的至少一种：至多约1.5重量百分比的镧、至多约1.5重量百分比的锶、至多约1.5重量百分比的铈和至多约1.5重量百分比的镨；(2)将材料装载至坩埚中；(3)将坩埚插入腔室中；(4)将腔室抽空至预定的真空度；(5)熔融材料以形成熔融体；和(6)将熔融体浇铸到模具中。公开的铝合金组合物和方法的其它实施方式将从以下详细描述、附图和所附权利要求书变得显而易见。附图说明图1是飞行器制造和维修方法的流程图；和图2是飞行器的方框图。具体实施方式公开了铝合金，其已经通过添加镧(La)、铈(Ce)、锶(Sr)、镨(Pr)、其它稀土或碱土金属、其它镧系元素和稀土金属混合物(mischmetal)形式的稀土金属，连同传统上用于铝合金的各种其它元素被改善。例如，已经通过添加La、Ce、Sr、Pr、其它稀土或碱土金属，以及稀土金属混合物形式的稀土矿石改善了由美国铝业协会(AluminumAssociation)登记的来自2xxx系列Al-Cu-Li合金的铝合金。公开的铝合金被设计为产生材料对摩擦搅拌焊接(FSW)过程的动态响应。不受任何具体理论限制，认为添加的元素具有改善公开的铝合金的性质的三个主要的热力学和物理标准，如下所阐释。T1相(Al-Cu-Li系统中的主要强化相)有利于用于成核的扭曲的晶格位点。因此，由这些添加的元素产生的高度应变错配将刺激T1相的成核。结合起来，本文描述的标准产生T1相在FSW过程期间的成核和后续再沉淀的理想方案。所产生的效果将是焊接区域中强度和其它固有材料性质的显著改善。最后，添加的元素将消除跨越焊接区域通常观察到的可测量的强度下降。这将产生新类别的铝合金，其可以在更关键的设计空间中实施，并且更经得起(amenableto)期望的和有效的制造过程(例如，FSW)。公开的铝合金的一个一般实例具有表1中显示的组成。表1因此，表1中的铝合金包括约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，至多约1.5重量百分比的非零量的镧、锶、铈和镨中的至少一种，其中镧、锶、铈和镨中的至少一种的每一种可以以至多约1.5重量百分比的非零量存在，并且余量基本上是铝。La、Sr、Ce和Pr中的至少一种可以来源于稀土金属混合物。稀土金属混合物是稀土金属矿石混合物，通常以Ce和La为主，以及少量的Pr、Sr和钕(Nd)，但是可能地包含其它镧系元素。因此，低水平的其它镧系元素也可以存在于公开的铝合金中。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.20重量百分比的非零量或约0.05至约0.20重量百分比的硅。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.30重量百分比的非零量或从约0.07至约0.30重量百分比的铁。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.6重量百分比的非零量或约0.03至约0.6重量百分比的锰。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约1.9重量百分比的非零量或约0.05至约1.9重量百分比的镁。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.10重量百分比的非零量的铬。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约1.0重量百分比的非零量或约0.03至约1.0重量百分比的锌。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.15重量百分比的非零量或约0.07至约0.15重量百分比的钛。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.7重量百分比的非零量或约0.05至约0.7重量百分比的银。第一实施方式的铝合金可以进一步包括至多约0.16重量百分比的非零量或约0.04至约0.16重量百分比的锆。第一实施方式的铝合金可以进一步包括每种至多约0.05重量百分比的非零量的镍、镓和钒中的至少一种。本领域技术人员将认识到，还可以存在基本上不影响第一实施方式的铝合金的物理性质的各种杂质，并且这类杂质的存在将不导致与本公开内容的范围的背离。公开的铝合金的另一个一般实例具有表2中显示的组成。表2元素量(wt.％)Si0.05-0.20Cu1.8-5.6Fe0.07–0.30Mn0.03–0.6Mg0.05–1.9Cr0–0.10Ni0–0.05Zn0–1.0Ti0–0.15Ag0–0.7Li0.6–2.6Zr0–0.16La0–1.5Sr0–1.5Ce0–1.5Pr0–1.5Al大体余量表2中的铝合金包括列出的元素并且余量是铝或大体上是连同各种杂质的铝。在表2的一般实例中，La、Sr、Ce和Pr中的至少一种必须以非零量存在。公开的铝合金的一个具体的非限制性实例具有表3中显示的组成。表3公开的铝合金的另一个具体的非限制性实例具有表4中显示的组成。表4元素目标(wt.％)Cu4.07Fe0.07Mn0.04Mg0.37Zn0.04Ti0.08Zr0.13Ag0.24Li0.94Sr0.30La＜0.01Al余量公开的铝合金的又另一个具体的非限制性实例具有表5中显示的组成。表5公开的铝合金可以通过各种技术制造。用于制造公开的铝合金的一种方法包括以下步骤：(1)称重起始材料以获得铝合金的组合物内的材料团，铝合金包括约1.8至约5.6重量百分比的铜，约0.6至约2.6重量百分比的锂，每种至多约1.5重量百分比的非零量的镧、锶、铈和镨中的至少一种，以及铝；(2)将材料装载至坩埚中；(3)将坩埚插入腔室中；(4)将腔室抽空至预定的真空度，其中所述腔室被任选地用惰性气体回填；(5)熔融材料以形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝合金，其包括：铝；约1.8至约5.6重量百分比的铜；约0.6至约2.6重量百分比的锂；和以下至少一种：至多约1.5重量百分比的镧；至多约1.5重量百分比的锶；至多约1.5重量百分比的铈；和至多约1.5重量百分比的镨。

【技术特征摘要】
2017.04.11 US 15/484,2881.一种铝合金，其包括：铝；约1.8至约5.6重量百分比的铜；约0.6至约2.6重量百分比的锂；和以下至少一种：至多约1.5重量百分比的镧；至多约1.5重量百分比的锶；至多约1.5重量百分比的铈；和至多约1.5重量百分比的镨。2.根据权利要求1所述的铝合金，其包括所述镧、所述锶、所述铈和所述镨中的至少两种。3.根据权利要求1或2所述的铝合金，进一步包括以下中的至少一种：至多约0.20重量百分比的非零量的硅；至多约0.30重量百分比的非零量的铁；至多约0.6重量百分比的非零量的锰；至多约1.9重量百分比的非零量的镁；至多约0.10重量百分比的非零量的铬；至多约1.0重量百分比的非零量的锌；至多约0.15重量百分比的非零量的钛；至多约0.7重量百分比的非零量的银；和至多约0.16重量百分比的非零量的锆。4.根据权利要求1-3中任一项所述的铝合金，进一步包括下列中的至少一种：至多约0.05重量百分比的镍，至多约0.05重量百分比的镓和至多约0.05重量百分比的钒。5.根据权利要求1-4中任一项所述的铝合金，进一步包括：至多约1.9重量百分比的非零量的镁；至多约0.16重量百分比的非...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·E·曼，A·H·贝克，R·米什拉，S·帕拉尼韦尔，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US