用于航空航天应用的由铝-镁-钪合金制成的薄板制造技术

本发明专利技术涉及一种制备由铝合金制成的锻造产品的方法，其以重量％计的组成为：Mg：3.8‑4.2；Mn：0.3‑0.8，优选0.5‑0.7；Sc：0.1‑0.3；Zn：0.1‑0.4；Ti：0.01‑0.05；Zr：0.07‑0.15；Cr：

Sheet made of Al-Mg-Sc alloy for aerospace applications

The present invention relates to a method for preparing forged products made of aluminium alloys, which are composed of Mg: 3.8 4.2; Mn: 0.3 0.8, optimum 0.5 0.7; Sc: 0.1 0.3; Zn: 0.1 0.4; Ti: 0.01 0.05; Zr: 0.07 0.15; Cr: 0.1 0.3; 0.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于航空航天应用的由铝-镁-钪合金制成的薄板
本专利技术涉及一种制备由铝-镁合金——也称为铝业协会5XXX系列铝合金——制成的锻造产品的方法，更具体地说，涉及具有高机械强度、高韧性和良好的成形性的含有Sc的Al-Mg合金产品。本专利技术还涉及可通过所述方法获得的产品，以及所述产品用于运输工具、特别是航空构造和空间构造的用途。
技术介绍
由铝合金制成的锻造产品被开发以特别地制备用于运输工业、特别是用于航空工业和空间工业的结构元件。在这些工业中，必须不断提升产品性能并且开发出新合金以特别是提供高机械强度、低密度、高韧性、优异的耐腐蚀性和非常好的成形性。特别地，成形可在加热下进行，例如通过蠕变成形(creepforming)进行，并且在该成形过程之后机械性能不能劣化。Al-Mg合金在运输工业中特别是在公路和海运的运输工业中被广泛研究，这是由于其在这些工业中具有优异性能，例如可焊性、耐腐蚀性和成形性，特别是在低-冷锻状态(étatspeuécrouis)如O状态和H111状态中。然而，所述合金对于航空工业和空间工业具有相对低的机械强度。美国专利US5,624,632公开了一种合金，其具有以下组成：3-7重量％的镁、0.03-0.2重量％的锆、0.2-1.2重量％的锰、最高0.15重量％的硅和0.05-0.5重量％的选自钪、铒、钇、钆、钬和铪的分散体形成元素。美国专利US6,695,935公开了一种合金，其以重量％计的组成为：Mg3.5-6.0、Mn0.4-1.2、Zn0.4-1.5、Zr最多0.25、Cr最多0.3、Ti最多0.2、Fe最多0.5、Si最多0.5、Cu最多0.4、和选自以下组的一种或多种元素：Bi0.005-0.1、Pb0.005-0.1、Sn0.01-0.1、Ag0.01-0.5、Sc0.01-0.5、Li0.01-0.5、V0.01-0.3、Ce0.01-0.3、Y0.01-0.3和Ni0.01-0.3。专利申请WO01/12869公开了一种合金，其以重量％计的组成为：1.0-8.0重量％的Mg、0.05-0.6重量％的Sc、0.05-0.20重量％的Hf和/或0.05-0.20重量％的Zr、0.5-2.0重量％的Cu和/或0.5-2.0重量％的Zn以及另外0.1-0.8重量％的Mn。专利申请WO2007/020041公开了一种合金，其以重量％计的组成为：Mg3.5至6.0、Mn0.4至1.2、Fe<0.5、Si<0.5、Cu<0.15、Zr<0.5、Cr<0.3、Ti0.03至0.2、Sc<0.5、Zn<1.7、Li<0.5、Ag<0.4以及任选地选自铒、钇、铪和钒、且各自<0.5重量％的一种或多种分散体形成元素。这些专利中描述的产品在提供机械强度、韧性和热成形性之间的折衷方面是不够的。特别地，重要的是在300-350℃的热处理之后机械性能没有劣化，所述温度是成形的常用温度。因此，需要这样的由Al-Mg合金制成的锻造产品，其与已知产品相比具有低密度和改进的性能，特别是在机械强度、韧性和热成形性方面。此外，所述产品必须能够根据易于适应传统生产线的可靠的且成本有效的生产工艺获得。
技术实现思路
本专利技术的第一目的是一种制备由铝合金制成的锻造产品的方法，其中：a)制备铝基液态金属熔池，其以重量％计的组成为Mg：3.8-4.2；Mn：0.3-0.8；优选0.5-0.7；Sc：0.1-0.3；Zn：0.1-0.4；Ti：0.01-0.05，优选0.015-0.030；Zr：0.07-0.15，优选0.08-0.12；Cr：＜0.01；Fe：<0.15；Si<0.1；其他元素各自≤0.05，且总和≤0.15，其余为铝；b)由所述金属熔池铸造未经锻造的产品；c)将所述未经锻造的产品在370℃至450℃的温度下均化2至50小时，使得400℃下的等效时间为5至100小时，400℃下的等效时间t(eq)由下式定义：其中T为以开尔文表示的实时温度，其随时间t(以小时计)变化；Tref为400℃(673K)的参考温度；t(eq)以小时表示；常数Q/R＝29122K来源于Zr扩散的活化能；Q＝242000J/mol，d)将由此均化的未经锻造的产品在350℃至450℃的初始温度下热变形，并任选地冷变形；e)任选地进行整平和/或矫直；f)任选地在300℃至350℃的温度下进行退火。本专利技术的第二目的是可通过本专利技术方法获得的由铝合金制成的锻造产品，其具有以重量％计的以下组成，Mg：3.8-4.2；Mn：0.3-0.8，优选0.5-0.7；Sc：0.1-0.3；Zn：0.1-0.4；Ti：0.01-0.05，优选0.015-0.030；Zr：0.07-0.15，优选0.08-0.12；Cr：＜0.01；Fe：<0.15；Si<0.1；其他元素各自≤0.05，且总和≤0.15，其余为铝。具体实施方式除非另有说明，否则关于合金化学组成的所有示数均表示为基于合金的总重量计的重量百分比。举例来说，表述1.4Cu意指以重量％表示的铜含量乘以1.4。合金的名称是根据铝业协会的规则提供的，且是本领域技术人员已知的。冶金状态的定义在欧洲标准EN515(1993)中指出。静态机械拉伸性能——即，极限拉伸强度Rm、0.2％伸长率下的拉伸屈服应力Rp0.2和断裂伸长率A％——通过标准NFENISO6892-1(2009)的拉伸试验测定，其中取样和测试方向由标准EN485-1(2016)定义。根据标准ASTME561(2010)，由应力强度因子KR的曲线确定平面应变韧性，所述曲线是有效裂纹扩展Δaeff的函数，被称为R-曲线。由R-曲线计算临界应力强度因子KC，即，使裂纹不稳定的强度因子。应力强度因子KCO还通过将初始裂纹长度归于在单调加载开始时的临界载荷来计算。对于所需形式的样品计算这两个值。Kapp表示对应于用来进行R-曲线测试的样本的因子KCO。Keff表示对应于用来进行R-曲线测试的样本的因子KC。KR60对应于有效裂纹扩展Δaeff＝60mm的KR的值。在本专利技术的范围内，样品的晶粒结构在中间厚度t/2处的平面LxTC表征，并且在偏振光下在阳极氧化型的金相蚀刻之后定量评估：_当晶粒结构没有或几乎没有再结晶晶粒时，使用术语“基本上非再结晶”，通常小于20％、优选小于15％、更优选小于10％的晶粒被再结晶；_当晶粒结构具有显著比例的再结晶晶粒时，使用术语“再结晶”，通常大于50％、优选大于60％、更优选大于80％的晶粒被再结晶。除非另有说明，否则适用标准EN12258-1(1998)的定义。在本专利技术的范围内，机械构造的“结构元件”是指静态和/或动态机械性能对结构性能特别重要且通常规定或进行结构计算的机械部件。其通常为其故障可能危及所述构造、其使用者或其他人员的安全的元件。对于飞机，所述结构元件尤其包括机身构成元件(例如机身蒙皮(fuselageskin))、机身加强件或桁条(stringer)、舱壁(bulkhead)、圆周框架(circumferentialframe)、机翼(例如上翼或下翼蒙皮(upperorlowerwingskin))、桁条或加强件(s本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制备由铝合金制成的锻造产品的方法，其中：a)制备铝基液态金属熔池，其以重量％计的组成为Mg：3.8‑4.2；Mn：0.3‑0.8；优选0.5‑0.7；Sc：0.1‑0.3；Zn：0.1‑0.4；Ti：0.01‑0.05，优选0.015‑0.030；Zr：0.07‑0.15，优选0.08‑0.12；Cr：＜0.01；Fe：<0.15；Si<0.1；其他元素各自≤0.05且总和≤0.15，其余为铝；b)由所述金属熔池铸造未经锻造的产品；c)将所述未经锻造的产品在370℃至450℃的温度下均化2至50小时，使得400℃下的等效时间为5至100小时，400℃下的等效时间t(eq)由下式定义：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.17 FR 16600491.制备由铝合金制成的锻造产品的方法，其中：a)制备铝基液态金属熔池，其以重量％计的组成为Mg：3.8-4.2；Mn：0.3-0.8；优选0.5-0.7；Sc：0.1-0.3；Zn：0.1-0.4；Ti：0.01-0.05，优选0.015-0.030；Zr：0.07-0.15，优选0.08-0.12；Cr：＜0.01；Fe：<0.15；Si<0.1；其他元素各自≤0.05且总和≤0.15，其余为铝；b)由所述金属熔池铸造未经锻造的产品；c)将所述未经锻造的产品在370℃至450℃的温度下均化2至50小时，使得400℃下的等效时间为5至100小时，400℃下的等效时间t(eq)由下式定义：其中T为以开尔文表示的实时温度，其随时间t(以小时计)变化；Tref为400℃(673K)的参考温度；t(eq)以小时表示；常数Q/R＝29122K来源于Zr扩散的活化能；Q＝242000J/mol，d)将由此均化的未经锻造的产品在350℃至450℃的初始温度下热变形，并任选地冷变形；e)任选地进行整平和/或矫直；f)任选地在300℃至350℃的温度下进行退火。2.根据权利要求1所述的方法，其中均化时间为5至30小时。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中通过轧制进行锻造以获得板，并且其中所得板的最终厚度小于12mm。4.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中通过挤出进行锻造以获得型材。5.可通过权利要求1至4中任一项所述的方法获得的由铝合金制成的锻...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·贝斯，JC·埃斯特罗姆，G·普热，
申请(专利权)人：伊苏瓦尔肯联铝业，
类型：发明
国别省市：法国,FR