本发明专利技术涉及用于航空应用的具有提高损伤容限性能的2000系列合金。本发明专利技术提供了具有提高损伤容限的2000系列铝合金，该合金的基本组成为：约3.0-4.0wt％铜；约0.4-1.1wt％镁；至多约0.8wt％银；至多约1.0wt％Zn；至多约0.25wt％Zr；至多约0.9wt％Mn；至多约0.5wt％Fe；和至多约0.5wt％Si；余量基本上是铝，附带的杂质和元素，所述铜和镁的存在比例是约3.6-5份铜比约1份镁。该合金适用于形变或铸造产品，包括航空应用中使用的产品，特别是片材或板材结构构件、挤出件和锻件，并且本发明专利技术提供了强度和损伤容限的改良结合。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及适于航空和其它要求用途的具有提高损伤容限的Al-Cu-Mg-Ag合金。 该合金具有非常低的铁和硅含量，和低的铜与镁的比值。
技术介绍
在商用喷气式飞机应用中，下机翼和机身应用的关键结构要求是通过疲劳裂纹扩展(FCG)和断裂韧性测量的高水平的损伤容限。目前阶段的材料选自Al-Cu 2XXX系列，典型为2XM型。这些合金通常以T3X状态使用，并且固有地具有适中的强度和高的断裂韧性和好的抗FCG性。典型地，当2XM合金人工时效到强度增加的T8状态时，韧性和/或FCG 性能劣化。损伤容限是断裂韧性和抗FCG性的结合。当强度增加时，断裂韧性同时下降，而维持高韧性的同时具有增加的强度是任何新合金产品所希望的属性。通常使用两种常见载荷配置(configuration)测量FCG性能1)等幅(CA)和2、在谱载荷和可变载荷下。后者能更好地代表使用中所预期的载荷。J. Schijve 在“!"he significance of flight-simulation fatigue tests”(Delft University R印ort (LR-466)，1985 年 6 月)中描述了关于飞行模拟载荷FCG测试的细节。使用由R比例即最小/最大应力定义的应力范围进行等幅FCG测试。测量裂纹扩展速率作为应力强度范围(ΔΚ)的函数。在谱载荷下，再次测量裂纹扩展速率，但这次是在“飞行”次数上进行记录。载荷模拟每次飞行的典型起飞、飞行中、和着陆载荷，并且重复进行以代表飞机结构部件指定部件可见到的典型的使用期内载荷。谱FCG 测试是更具代表性的合金性能的量度，因为它们模拟实际的飞机工作。存在许多普通的谱载荷配置，并且还存在取决于飞机设计原理以及飞机尺寸的飞机特殊谱载荷。期望较小的、 单过道飞机相比制造较少但飞行更久的大、宽体飞机具有更高的起飞/着陆循环次数。在谱载荷下，屈服强度的增加通常将减少塑性诱发的裂纹闭合(会延缓裂纹扩展)的数量，并且将典型导致较短的寿命。一个实例是最近开发的高损伤容限合金(这里命名为2XMHDT)的性能，该合金在较低的屈服强度T351状态相比较高强度的T39状态显示出优异的谱寿命性能。飞机设计者理想上愿意使用具有较高静态性能(抗拉强度)同时具有与2XM-T3状态产品相同或更高水平损伤容限的合金。美国专利5，652，063公开了具有Al-Cu-Mg-Ag的铝合金组成，其中Cu-Mg比例在约5-9范围内，具有分别最高约0. 硅和铁含量。‘063专利的组成提供了足够的强度， 但具有一般的断裂韧性和抗疲劳裂纹扩展性。美国专利5，376，192也公开了 Al-Cu-Mg-Ag铝合金，Cu-Mg比例在约2. 3-25之间， 和高很多的狗和Si含量，分别在至多约0. 3和0. 25数量级。仍然需要具有足够强度同时结合提高的损伤容限(包括断裂韧性)和提高的(特别是谱载荷下的)抗裂纹扩展性的合金组成。
技术实现思路
本专利技术通过提供新的合金解决了上述的需要，新的合金在与现有技术组成和注册的合金例如用于片材(机身)的2524-T3和用于板材(下机翼)的 2024-T351/2X24HDT-T351/2324-T39比较时，显示出优异的强度并且具有相同或更好的韧性和提高的(特别是谱载荷下)抗FCG性。这里使用的术语“提高的损伤容限”是指这些提高的性能。因此，本专利技术提供了具有提高损伤容限的铝基合金，该合金基本上由以下成分组成约 3. 0-4. Owt %^ ；约 0. 4-1. Iwt%II ；至多约 0. 8wt%IB ；至多约 1. Owt % Zn ；至多约0.25wt% Zr ；至多约0. 9wt% Mn ；至多约0. 5wt% Fe ；和至多约0. 5wt% Si ；余量基本上是铝，附带的杂质和元素，所述铜和镁的存在比例是约3. 6-5份铜比约1份镁。优选地，该铝基合金基本上不含钒。Cu Mg比例维持在约3. 6-5份铜比1份镁，更优选4. 0-4. 5份铜比1份镁。虽然不希望受任何理论的限制，但认为该比例赋予由本专利技术合金组成制成的产品期望的性能。在另外的方面，本专利技术提供了由铝基合金制得的形变或铸造产品，该合金基本上由以下成分组成约3. 0-4. 0衬％铜；约0. 4-1. 1衬％镁；至多约0. 8衬％银；至多约1.Owt % Zn ；至多约 0. 25wt% Zr ；至多约 0. 9wt%Mn ；至多约 0. 5wt%Fe ；和至多约 0. 5wt% Si ；余量基本上是铝，附带的杂质和元素，所述铜和镁的存在比例是约3. 6-5份铜比约1份镁。优选地，Cu和Mg的存在比例是约4-4. 5份铜比约1份镁。此外优选地，由该铝基合金制得的形变或铸造产品基本上不含钒。因此本专利技术的一个目的是提供具有强度、断裂韧性和抗疲劳性的改良组合的铝合金组成。本专利技术的又一目的是提供具有强度、断裂韧性和抗疲劳性的改良组合的形变或铸造的铝合金产品。本专利技术的一个目的是提供具有强度、断裂韧性和抗疲劳性的改良组合的铝合金组成，该合金具有低的Cu Mg比。通过下面的附图、详细说明和附加的权利要求，本专利技术的这些和其它目的将变得更为显而易见。附图说明通过下面的附图进一步说明本专利技术，其中图1是显示25M-T3和样品A-T8片材的等幅FCG数据的曲线图。在T-L方向进行测试，其中R比例等于0.1。图2是显示25M-T3和样品A_T8片材的等幅FCG数据的曲线图。在L-T方向进行测试，其中R比例等于0.1。图3是显示2XMHDT-T39、2XMHDT-T89和样品A板材的等幅FCG数据的曲线图。 在L-T方向进行测试，其中R比例等于0. 1。图4是显示样品A和样品B的板材和2XMHDT的作为屈服应力(通过合金/状态)函数的谱寿命的比较数据的曲线图。图5是显示样品A和样品B的板材和2XMHDT的作为屈服应力(通过合金/状态)函数的断裂韧性的比较的曲线图。具体实施例方式定义对于下面的合金组成的描述，如果不另外指出则所有提到的百分比是重量百分比)。当提及最小值(例如对于强度或韧性)或最大值(例如对于疲劳裂纹扩展速率)，这些是指能记录的材料规格的水平或能确保材料具有的水平或设计中飞机构架制造者(考虑安全因素)能依据的水平。在一些情况下，其可以具有例如99%产品相符的统计基础，或使用标准统计方法期望符合95%的置信度。当提及任何数值范围时，应理解为这种范围包括所述范围的最小值和最大值之间的每一数字和/或部分。例如，约3. 0-4. 铜的范围应明确包括所有中间值，如约3. 1、 3. 12,3. 2,3. 24,3. 5、一直向上并且包括3. 61,3. 62,3. 63和4wt% Cu。这同样适用于下面提出的所有其它元素范围，例如介于约3. 6-5之间的Cu Mg的比。本专利技术提供了具有提高损伤容限的铝基合金，该合金基本组成为约3. 0-4. Owt% 铜；约0. 4-1. Iwt %II ；至多约0. 8wt%IB ；至多约1. Owt % Zn ；至多约0. 25wt% Zr ；至多约 0. 9wt% Mn ；至多约0. 5wt% Fe ；和至多约0. 5wt% Si ；余量基本上是铝、附带的杂质和元素，所述铜和镁的存在比例是约3. 6-5份铜本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．具有提高的损伤容限的２０００系列铝基合金，基本上由以下成分组成：约３．０－４．０ｗｔ％铜；约０．４－１．１ｗｔ％镁；至多约０．８ｗｔ％银；至多约１．０ｗｔ％Ｚｎ；至多约０．２５ｗｔ％Ｚｒ；至多约０．９ｗｔ％Ｍｎ；至多约０．５ｗｔ％Ｆｅ；和至多约０．５ｗｔ％Ｓｉ；余量基本上是铝，附带的杂质和元素，所述铜和镁的存在比例是约３．６－５份铜比约１份镁。
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·C·林，J·M·纽曼，P·E·麦格纽森，G·H·布雷，
申请(专利权)人：美铝公司，
类型：发明
国别省市：US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。