具有使用性能变化的用于航空构造的结构构件制造技术

本发明专利技术涉及一种生产具有组织硬化的铝合金部件的方法，包括ａ）熔炼半加工的挤压或锻造的轧制材，接着水淬，ｂ）可选地进行具有永久拉伸等于或大于５％的受控拉拔，和ｃ）回火。所述发明专利技术特征在于至少一回火操作在受控热梯度线性炉中进行，该线性炉包括在初始温度（Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］）的至少两个区域或区域组（Ｚ↓［１］，Ｚ↓［２］），其中在所述区域组的区域的长度上，每一温度（Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］）在指定温度的变化等于或小于＜５℃，在初始温度（Ｔ↓［１］，Ｔ↓［２］）的指定温度之间的差等于或大于５℃，并且所述区域或区域组被过渡区域或区域组（Ｚ↓［１，２］）分开，其中初始温度从Ｔ↓［１］变化到Ｔ↓［２］，并且每一至少两区域或区域组的平行于线性炉的轴线的长度等于或大于１米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种热处理铝合金制成的应变硬化产品和结构构件，尤其是用于航空构造的产品和结构构件。本专利技术尤其涉及所谓的长产品，换句话说是其长度显著地大于其宽度或厚度，通常长度等于其宽度的至少两倍且通常至少5米长的产品。这些产品可以为轧制产品(诸如薄板、中厚板、厚板)、挤压产品、(诸如棒、型材、管或线)以及锻造产品。
技术介绍
非常大的航空器具有非常特别的构造问题。例如，结构构件的装配变得越来越关键，首先是由于成本的因素(铆接是非常昂贵的工艺)，其次是因为在装配好的部件的性能方面产生了不连续性。为了将装配最小化，可通过厚板中的整加工制备结构构件；然后诸如机翼蒙皮功能和机翼加强件功能之类的不同功能可被集成为这些单件的(整体式的)结构构件中。同时，整体式结构构件的尺寸可以增加。这里介绍了对于由轧制、挤压、锻造或铸造制成的这些部件的新的加工问题，这是由于对于非常大的部件更难保证均匀的性能。已经提及了具有受控性能变化的整体式部件的制备，其在理论上对制造者的需要提供更好的适合部件性能的方法。专利EP0630986(Pechiney Rhenalu)描述了一种制造具有使用性能连续变化的组织硬化的铝合金板的工艺，其中在具有专门结构的炉中进行最终退火，所述专门结构包括被热泵连接的热室和冷室。使用该工艺来获得其长度大约为一米的7010合金制成的小部件，利用等时退火处理，该部件的一端在T651状态，另一端在T7451状态。由于其难于控制到符合航空构造领域必须的质量要求，因此该方法从未在工业上发展；这些困难随着部件尺寸的增加而增加，认识到将两个或多个功能集成到一个单独结构构件中对于非常大的物件来说是非常有意义的。例如在该专利中所提及的，该工艺产生的另一个问题是T651和T7451处理的最佳工期是不同的。所产生的另一问题是T7451状态中的7010产品通常通过具有两个平台的退火处理获得，而T561状态是由具有单个平台的退火处理获得的。本专利技术解决的问题是开发一种用于制造具有使用性能变化的结构构件的方法，该构件用于制造非常长的部件，该构件尤其是用于航空构造，其在严格地质量保证和航空上通常要求的统计过程控制条件下充分可控，稳定并可再现。专利技术目的本专利技术的第一目的是一种用于制造具有组织硬化的铝合金部件的工艺，包括a)固溶热处理轧制、挤压或锻造的半成品，接着进行淬火，b)可选的，具有至少0.5％永久伸长的受控拉伸，c)退火处理，其特征在于，所述退火处理的至少一个步骤在具有受控温度分布的线性炉中进行，所述温度分布包括至少两个具有初始温度T1和T2的区域或区域组Z1、Z2，其中在每一温度T1和T2的设定温度附近的温度变化在所述区域或区域组的长度内不超过±5℃(优选±4℃，并甚至±3℃更佳)，初始温度T1和T2的设定温度之间的差大于或等于5℃(优选在10℃和80℃之间，10℃和50℃之间更佳，并且从20℃到40℃更佳)。所述区域或区域组可以被称为过渡区域或区域组的区域或区域组Z1，2分开，在该过渡区域或区域组的内部，初始温度从T1变化到T2，并且，所述至少两个区域或区域组Z1和Z2中每一个的平行于线性炉的轴线的长度为至少一米(并优选至少两米)。本专利技术的第二目的是铝合金制成的具有组织硬化以及长度L大于其宽度B和厚度E的，尤其是用于航空构造的整体式结构构件，所述整体式结构构件特征在于，位于所述结构构件的不同长度上的至少两个片段P1和P2具有从下列组选择的物理性能(在中间厚度处测量的)a)P1KIC(L-T)＞38MPa√m和P2Rm(L)＞580Mpa(并优选＞590Mpa，甚至更佳的是＞600MPa)b)P1KIC(L-T)＞40MPa√m和P2Rm(L)＞580Mpa(并优选＞590Mpa)c)P1KIC(L-T)＞41MPa√m和P2Rm(L)＞580Mpa(并优选＞590Mpa)d)P1KIC(L-T)＞42MPa√m和P2Rm(L)＞590Mpae)P1KIC(L-T)＞39MPa√m和P2Rm(L)＞580Mpa和P2Rm(TL)＞550Mpaf)P1KIC(L-T)＞39MPa√m和P2Rm(L)＞580Mpa和P2Rp0.2(L)＞550Mpai)P1KIC(L-T)＞39MPa√m和P1Rm(L)＞530Mpa和P2Rm(L)＞580Mpaj)P1KIC(L-T)＞40MPa√m和P1Rm(L)＞540Mpa和P2Rm(L)＞590Mpak)P1Kapp(L-T)(CCT406)＞125MPa√m和P2Rm(L)＞590Mpa。然而，本专利技术的另一目的是一种航空器，包括至少一个由根据本专利技术的结构构件制造而成的机翼板，其中片段P1靠近机身而片段P2靠近机翼的几何端部，与机身相对。附图说明图1图表地示出了在根据本专利技术的翼板的长度内，静态机械性能(曲线1)，例如抗拉和抗压强度，和动态特性(曲线2)，例如破坏容限的变化。图2示出了根据本专利技术的34米的长结构构件的机械强度。专利技术公开a)术语除非另外提及，否则关于合金的化学组成的所有标示都表示为重量百分比。因此，在数学表达式中，“0.4Zn”表示为锌含量的质量百分数为0.4；已做必要修正的应用于其他化学元素。合金标号按照本领域技术人员熟知的Aluminum Association规则。在欧洲标准EN515中限定了冶金状态。正火铝合金的化学组成例如在标准573-3中限定。除非另外提及，否则静态机械性能，换句话说，极限强度Rm，屈服应力Rp02和失效延伸率A由根据标准EN10002-1的拉伸试验确定，这些试样获得的位置和其取向由标准EN485-1限定。韧性KIC根据标准ASTME399确定。R曲线根据标准ASTM561确定。临界应力强度因子KC，换句话说使得裂纹不平台强度因子由R曲线来计算。也可在单值载荷开始时通过将初始裂缝长度指定于临界载荷而计算应力强度因子KCO。为所需形状的测试试样计算这两个值。Kapp表示对应于用来进行R曲线测试的试样的Kco。耐剥蚀性根据标准ASTM G34中所描述的EXCO测试确定。可以使用在欧洲标准EN 12258-1中给出的定义，除非另外提及。在该专利中所使用的术语“板”用于所有厚度的轧制产品。术语“机加工”包括去除材料的任何工艺，诸如车削、铣削、钻、切边、电腐蚀、研磨和抛光、化学铣削。术语“挤压产品”也包括在挤压后进行拉拔的产品，例如通过挤压模进行冷拉。其还可包括硬拉产品。术语“结构构件”指在机械构造中所使用的元件，其静态和/或动态机械性能对于结构的完整性和性能尤其重要，并且通常对其有具体的或完成的结构计算。这种机械部件如果失效了，通常可危及所述构造以及其使用者、乘客或其他的安全。对于航空器，这些结构构件包括尤其是构成机身的元件(诸如机身蒙皮、机身加强件或桁条、隔板、机身周围框架、机翼(诸如机翼蒙皮)、桁条或加强件、肋和加强杆以及尤其是由水平或竖直的稳定器构成的尾翼、和地板梁、座椅轨和门)。术语“整体式结构构件”指由轧制、挤压、锻造或铸造的半成品的单一零件制成的结构构件，其无需与其他部件进行诸如铆接、焊接、结合的装配。本专利技术的详细说明通过一种方法解决了根据本专利技术的问题，其中炉(其内部长度大于将被热处理的工件的长度)中的温度在炉的至少两个至少一米长的区本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造具有组织硬化的铝合金部件的工艺，包括：ａ）固溶热处理轧制、挤压或锻造的半成品，接着进行淬火，ｂ）可选地，具有至少０．５％永久伸长的受控拉伸，ｃ）退火处理，其特征在于，所述退火处理的至少一个步骤在具有受 控温度分布的炉中进行，所述温度分布包括至少两个具有初始温度Ｔ↓［１］和Ｔ↓［２］的区域或区域组Ｚ↓［１］、Ｚ↓［２］，其中在每一温度Ｔ↓［１］和Ｔ↓［２］的设定温度附近的温度变化在所述区域或区域组的长度内不超过±５℃，且初始温度Ｔ↓［１］和Ｔ↓［２］的设定温度之间的差大于或等于５℃，所述区域或区域组可以被称为过渡区域或区域组的区域或区域组Ｚ↓［１，２］分开，在该过渡区域或区域组内部，初始温度从Ｔ↓［１］变化到Ｔ↓［２］，并且，所述至少两个区域或区域组Ｚ↓［１］和Ｚ↓［ ２］中每一个的平行于线性炉的轴线的长度为至少一米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：P勒克，D迪蒙，
申请(专利权)人：爱尔康何纳吕公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]