BR112013020682B1

BR112013020682B1 - Produto de liga de alumínio forjado

Info

Publication number: BR112013020682B1
Application number: BR112013020682-9A
Authority: BR
Inventors: Julien Boselli; Gregory B. Venema; Ralph R. Sawtell; Roberto J. Rioja
Original assignee: Arconic Technologies Llc
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2012-02-17
Publication date: 2022-09-20
Also published as: RU2013142259A; CA2827530A1; KR20140010074A; KR102003569B1; EP3187603A1; EP2675933A2; WO2012112942A3; EP2675933B1; RU2587009C2; BR112013020682A2; CN103492596A; CA2827530C; US20120225271A1; WO2012112942A2; EP2675933A4

Abstract

PRODUTO DE LIGA DE ALUMÍNIO FORJADO. A presente invenção refere-se aos produtos de liga de lítio de alumínio grosso forjado 2xxx. Os produtos de liga de alumínio forjado tem uma espessura de, pelo menos, 12,7 mm e contém de 3,00 a 3,80% em peso de Cu, 0,05 a 0,35% em peso De Mg, 0,975 a 1,385% em peso de Li, em que -0.3 * Mg-Li 0.15Cu + 1,65 (menor igual) (menor igual) -0.3 * Mg-0.15Cu + 1,85, 0,05 a 0,50% em peso de pelo menos um elemento de controle de estrutura de grãos, em que o elemento de controle de estrutura de grão é selecionado a partir do grupo que consiste em Zr, Sc, Cr, V, Hf, outros metais de terras raras e as combinações dos mesmos, de até 1,0% em peso Zn até 1,0% em peso Mn, até 0,12% em peso Si, até 0,15% em peso de Fe, até 0,15% em peso Ti, até 0,10% em peso De qualquer outro elemento, com o total de estes elementos não superior a 0,35% em peso, sendo o restante de alumínio.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA AOS PEDIDOS DE PATENTE RELACIONADOS

[001] Este pedido de patente reivindica a prioridade para o Pedido de Patente Provisório N° 61/444, 093, intitulado "LIGAS DE LÍTIO DE ALUMÍNIO NÚMERO DE SÉRIE 2XXX", depositado em 17 de fevereiro de 2011, e que é incorporado na presente invenção por meio de referência na sua totalidade.

ANTECEDENTES

[002] As ligas de alumínio são úteis em uma variedade aplicações. No entanto, melhorar uma propriedade uma liga de alumínio sem degradar outra propriedade muitas vezes se torna ilusório. Por exemplo, é difícil aumentar a resistência de uma liga sem diminuir a tenacidade de uma liga. Outras propriedades de interesse para ligas de alumínio incluem a resistência à corrosão e resistência à taxa de crescimento da trinca de fadiga, só para citar dois.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] Em termos gerais, o presente pedido de patente refere-se a produtos forjados espessos de liga de lítio de alumínio da série 2xxx com propriedades melhoradas. Geralmente, os produtos forjados espessos de liga de lítio de alumínio da série 2xxx têm de 3,0 a 3,8% em peso de Cu, 0,05 a 0,35% em peso De Mg, 0,975 a 1,385% em peso de Li, em que -0,3 * Mg-0,15Cu +1,65 < Li < -0,3 * Mg-0,15Cu +1,85, 0,05 a 0,50% em peso de um elemento de controle de estrutura de grãos selecionados dentre o grupo que consiste em Zr, Sc, Cr, V, Hf, outros metais de terras raras e as combinações dos mesmos, de até 1,0% em peso de Zn até 1,0% em peso Mn, até 0,15% em peso de Ti, até 0,12% em peso de Si, até 0,15% em peso de Fe, até 0,10% em peso de qualquer outro elemento, com o total de estes elementos não superior a 0,35% em peso, sendo o restante de alumínio. Os produtos forjados espessos que incorporam essas composições de ligas alcançam uma melhor combinação de resistência e tenacidade. Os limites da composição de várias ligas úteis de acordo com os presentes ensinamentos são descritos nas Tabelas la-lc, abaixo (valores em percentagem em peso). TABELA 1a - EXEMPLO DE COMPOSIÇÃO DE LIGAS

TABELA 1b - EXEMPLO DE COMPOSIÇÃO D E LIGAS

TABELA 1c - EXEMPLO DE COMPOSIÇÃO DE LIGAS

[004] Os produtos de ligas de alumínio forjad os espessos estão entre aqueles produtos forjados tendo uma espessura em corte transversal de pelo menos 12,7 milímetros. Em uma modalidade, um produto de liga de alumínio forjado espesso tem uma espessura de pelo menos 25,4 milímetros. Em uma outra modalidade, um produto de liga de alumínio forjado espesso tem uma espessura de pelo menos 50,8 milímetros. As propriedades melhoradas descritas na presente invenção podem ser realizadas com produtos forjados espessos tendo uma espessura de até 177,8 milímetros, ou até 152,4 milímetros, ou superior a 127 mm, ou até 101,6 mm. Como utilizado neste parágrafo, a espessura refere-se à espessura mínima do produto, percebendo que algumas porções do produto podem compreender espessura um pouco superior a mínima indicada.

[005] O cobre (Cu) é incluído na nova liga, e geralmente na gama de 3,0% em peso a 3,8% em peso de Cu. Em uma modalidade, a nova liga inclui, pelo menos, 3,1% em peso de Cu. Em outras modalidades, a nova liga pode incluir, pelo menos, 3,2% em peso de Cu, ou, pelo menos, 3,3% em peso de Cu, ou pelo menos 3,35% em peso de Cu, ou, pelo menos 3,4% em peso de Cu. Em uma modalidade, a nova liga inclui não superior a 3,75% em peso de Cu. Em outras modalidades, a nova liga pode incluir não superior a 3,7% em peso de Cu, ou não superior a 3,65% em peso de Cu, ou não superior a 3,6% em peso de Cu.

[006] O magnésio (Mg) é incluído na nova liga, e geralmente na gama de 0,05% em peso a 0,35% em peso de Mg. Em uma modalidade, a nova liga inclui pelo menos 0,10% em peso de Mg. Em outras modalidades, a nova liga pode incluir pelo menos 0,15% em peso de Mg. Em uma modalidade, a nova liga inclui não superior a 0,35% em peso de Mg. Em outras modalidades, a nova liga pode incluir não superior a 0,30% em peso de Mg, ou não superior a 0,25% em peso de Mg.

[007] O lítio (Li) é incluído na nova liga, e geralmente na gama de 0,975% em peso a 1,385% em peso. Em uma modalidade, a nova liga inclui, pelo menos, 1,005% em peso de Li. Em outras modalidades, a nova liga pode incluir, pelo menos, 1,035% em peso de Li, ou, pelo menos, 1,050% em peso de Li, ou, pelo menos, ou, pelo menos, 1,065% em peso de Li, ou, pelo menos, 1,080% em peso de Li, ou, pelo menos, 1,100% em peso de Li, ou, pelo menos, 1,125% em peso de Li, ou, pelo menos, 1,150% em peso. Em uma modalidade, a nova liga inclui não superior a 1.355% em peso de Li. Em outras modalidades, a nova liga inclui não superior a 1.325% em peso Li, ou não superior a 1.310% em peso, ou não superior a 1.290% em peso Li, ou não superior a 1.270% em peso Li, ou não superior a 1.250% em peso de Li.

[008] As quantidades combinadas de Cu, Mg e Li podem estar relacionadas com a realização de propriedades melhoradas. Em uma modalidade, a liga de alumínio inclui Cu, Mg, e Li de acordo com as condições acima referidas, e em conformidade com a seguinte expressão: (1) -0.3 * Mg-0.15Cu + 1,65 < Li < -0.3 * Mg - 0.15Cu + 1,85 Em outras palavras : (2) Limin = 1,65-0,3 (Mg), -0,15 (Cu) ; e (3) Li max = 1, 85-0,3 (Mg) -0,15 (Cu)

[009] Os produtos de liga de alumínio tendo uma quantidade Cu, Mg e Li caindo dentro do âmbito destas expressões podem compreender uma combinação melhorada de propriedades (por exemplo, uma relação resistência-tenacidade melhorada).

[010] O zinco (Zn), pode opcionalmente ser incluído na nova liga e até 1,0% em peso de Zn. Em uma modalidade, a nova liga inclui pelo menos 0.20% em peso de Zn. Em uma modalidade, a nova liga inclui pelo menos 0.30% em peso de Zn. Em uma modalidade, a nova liga inclui não superior a 0,50% em peso de Zn. Em uma outra modalidade, a nova liga inclui não superior a 0,40% em peso de Zn.

[011] O Manganês (Mn) pode ser opcionalmente incluído na nova liga, e em uma quantidade até 1,0% em peso. Em uma modalidade, a nova liga inclui pelo menos 0,05% em peso de Mn. Em outras modalidades, a nova liga inclui pelo menos 0,10% em peso de Mn ou pelo menos 0,15 em peso de Mn%, ou pelo menos 0,2% em peso de Mn. Em uma modalidade, a nova liga inclui não superior a 0,8% em peso de Mn. Em outras modalidades, a nova liga inclui não superior a 0,7% em peso de Mn, ou não superior a 0,6% em peso de Mn, ou não superior a 0,5% em peso de Mn, ou não superior a 0,4% em peso de Mn. Na indústria de liga, o manganês pode ser considerado tanto um ingrediente de liga quanto um elemento de controle da estrutura do grão - o manganês retido na solução sólida pode melhorar uma propriedade mecânica da liga (por exemplo, a resistência), enquanto o manganês sob a forma de partículas (por exemplo, como Al6Mn, Al12Mn3Si2 - por vezes referido como dispersóides) pode auxiliar no controle da estrutura dos grãos. No entanto, uma vez que o Mn é definido separadamente com os seus próprios limites de composição do presente pedido de patente, não é abrangido por meio da definição de "elemento de controle de estrutura do grão" (descrito abaixo) para os fins do presente pedido de patente.

[012] A liga pode incluir de 0,05 a 0,50% em peso de pelo menos um elemento de controle de estrutura de grãos selecionado de entre o grupo que consiste em zircônio (Zr), escândio (Sc), cromo (Cr), vanádio (V) e / ou háfnio (Hf), e / ou de outros elementos terrosos raros, e de tal modo que o (s) elemento (s) de controle de estrutura do grão utilizado (s) é / são mantidos abaixo de solubilidade máxima. Como usado na presente invenção, "elemento de controle da estrutura dos grãos" significa os elementos ou compostos que são adições de liga deliberadas, com o objetivo de formar partículas da segunda fase, geralmente no estado sólido, para controlar as mudanças da estrutura do estado sólido de grãos durante os processos térmicos, como a recuperação e recristalização. Para os fins do presente pedido de patente, os elementos de controle de estrutura de grãos incluem Zr, Sc, Cr, V, Hf, e outros metais de terras raras, para citar alguns, mas exclui Mn.

[013] A quantidade material de controle na estrutura do grão utilizado em uma liga é, geralmente, dependente do tipo de material utilizado para o controle de estrutura de grãos e / ou o processo de produção de ligas. Em uma modalidade, o elemento de controle de estrutura de grão é Zr, e a liga inclui desde 0,05% em peso a 0,20% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga inclui desde 0,05% em peso a 0,15% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga inclui de 0,07 a 0,14% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga inclui de 0,08 a 0,13% em peso de Zr. Em uma modalidade, a liga de alumínio inclui pelo menos de 0.07% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga de alumínio inclui pelo menos 0,08% em peso de Zr. Em uma modalidade, a liga de alumínio inclui não superior a 0,18% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga de alumínio inclui não superior a 0,15% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga de alumínio inclui não superior a 0,14% em peso de Zr. Em uma outra modalidade, a liga de alumínio inclui não superior a 0,13% em peso de Zr.

[014] A liga pode incluir até 0,15% em peso de Ti cumulativamente para refino de grão e / ou outros fins. Os refinadores de grãos são inoculantes ou núcleos de grãos novos sementes durante a solidificação da liga. Um exemplo de um refinador de grão é uma haste de 9,525 mm que compreende 96% de alumínio, de 3% de titânio (Ti) e 1% de boro (B), onde praticamente todos os boro está presente na forma de partículas finamente dispersas TiB2. Durante o vazamento, a haste de refinamento do grão é alimentado em-linha para a liga fundida a fluir para o poço de fundição a uma velocidade controlada. A quantidade refinador de grão, incluídos na liga é geralmente dependente do tipo de material utilizado para a refinação do grão e do processo de produção de ligas. Exemplos de refinadores de grãos incluem Ti combinado com B (por exemplo, TiB2) ou carbono (TiC), embora outros refinadores de grãos, tais como ligas Al-Ti mestre, podem ser utilizados. Geralmente, os refinadores de grãos são adicionados em uma quantidade que varia de 0,0003% em peso a 0.005% em peso para a liga, dependendo do tamanho dos grãos de solidificação desejada. Além disso, o Ti pode ser adicionado separadamente à liga em uma quantidade até 0,15% em peso, dependendo da forma do produto, para aumentar a eficácia do refinador do grão, e tipicamente na gama de 0,01 a 0,03% em peso Ti. Quando Ti está incluído na liga, ele está geralmente presente em uma quantidade 0,01 a 0,10% em peso. Em uma modalidade, a liga de alumínio inclui um refinador do grão, o refinador de grão e pelo menos um de TiB2 e TiC, onde a % em peso de Ti na liga é de 0,01 a 0,06% em peso ou 0,01 a 0,03% em peso.

[015] A liga de alumínio pode conter ferro (Fe) e silício (Si), normalmente como impurezas. O teor de ferro da nova liga não deve exceder normalmente 0,15% em peso. Em uma modalidade, o teor de ferro da liga não é superior a 0,12% em peso. Em outras modalidades, a liga de alumínio inclui não é superior a 0,10% em peso de Fe, ou não superior a 0,08% em peso de Fe, ou não superior a 0,05% em peso de Fe, ou não superior a 0,04% em peso de Fe. Da mesma forma, o teor de silício da nova liga geralmente não deve exceder 0,12% em peso. Em uma modalidade, o teor de silício na liga não é superior a 0,10% em peso de Si, ou não superior a 0,08% em peso de Si, ou não superior a 0,06% em peso de Si, ou não superior a 0,04.% de Si, ou não superior a 0,03% em peso de Si.

[016] Em algumas modalidades do presente pedido de patente, a prata (Ag) é considerada uma impureza, e, nestas modalidades, está incluída na definição de "outros elementos", definido abaixo, ou seja, está em um nível de impureza de 0,10% em peso ou menos, dependendo do que "outros elementos" limites são aplicados para a liga. Em outras modalidades, a prata é propositadamente incluída na liga (por exemplo, para a resistência) e em uma quantidade de 0,11% em peso a 0,50% em peso.

[017] As novas ligas de lítio de alumínio 2xxx geralmente contêm pequenas quantidades de "outros elementos" (por exemplo, fundindo ajudas e impurezas, além do ferro e silício). Tal como usado na presente invenção, "outros elementos" significa qualquer outro elemento da tabela periódica, exceto para o alumínio e o cobre acima descrito, magnésio, lítio, zinco, manganês, elementos de controle da estrutura dos grãos (isto é, Zr, Sc, Cr, V Hf e outros metais de terras raras), ferro e / ou de silicone, conforme o caso, descrito acima. Em uma modalidade, as novas ligas de lítio alumínio 2xxx não contêm mais de 0,10% em peso cada de qualquer outro elemento, com a quantidade combinada total de estes elementos não superior a 0,35% em peso. Em uma outra modalidade, cada um destes outros elementos, individualmente, não excede 0,05% em peso na liga de lítio de alumínio 2xxx, e a quantidade combinada total de estes elementos não ultrapassa 0,15% em peso na liga de lítio de alumínio 2xxx. Em uma outra modalidade, cada um destes outros elementos, individualmente, não excede 0,03% em peso na liga de lítio de alumínio 2xxx, e a quantidade total combinada desses outros elementos não excede 0,10% em peso na liga de lítio de alumínio 2xxx.

[018] As novas ligas podem ser utilizadas em todas as formas de produto forjado, incluindo placas, peças forjadas e extrusões.

[019] A nova liga pode ser preparada em uma forma forjada, e na têmpera adequada, por meio das práticas mais ou menos convencionais, incluindo a fundição a frio direta (DC) da liga de alumínio em forma de lingote. Após escalpo convencional, armação ou descamação (se necessário) e a homogeneização, a homogeneização pode ser concluída antes ou depois do escalpo, estes lingotes podem ser adicionalmente processados por meio do trabalho a quente do produto. O produto pode então ser opcionalmente trabalhado a frio, recozido opcionalmente, solução tratada com calor, resfriado, e ao final trabalhado a frio. Após a etapa de trabalho a frio final, o produto pode ser artificialmente envelhecido. Dessa maneira, os produtos podem ser produzidos em uma têmpera T3 ou T8.

[020] A menos que seja indicado de uma outra forma, as seguintes definições aplicam-se ao presente pedido:

[021] "Produto de liga de alumínio forjado" significa um produto de liga de alumínio que é trabalhado a quente após a fundição, e inclui os produtos laminados (chapas), produtos forjados e produtos extrudados.

[022] "Produto de liga de alumínio forjado" significa um produto de liga de alumínio forjado que é tanto forjado no molde quanto forjado a mão.

[023] "Solução de tratamento de calor" significa a exposição de uma liga de alumínio a uma temperatura elevada com a finalidade de colocar soluto (s) em uma solução sólida.

[024] "Trabalho a quente" significa trabalhar o produto de liga de alumínio a uma temperatura elevada, geralmente de pelo menos 250°C.

[025] "Trabalho a frio" significa trabalhar o produto de liga de alumínio a temperaturas que não sejam consideradas temperaturas de trabalho a quente, geralmente abaixo de cerca de 250°F.

[026] "Envelhecimento artificial" significa a exposição de uma liga de alumínio a uma temperatura elevada com a finalidade de precipitação do (s) soluto (s). Envelhecimento artificial pode ocorrer em uma ou em uma pluralidade de etapas, que podem incluir diferentes temperaturas e / ou tempos de exposição.

[027] Estes e outros aspectos, vantagens e novas características desta nova tecnologia são apresentados em parte na descrição que se segue e serão evidentes para as pessoas que são versadas na técnica após o exame da descrição seguinte e figuras, ou podem ser aprendidos praticando uma ou mais modalidades da tecnologia fornecidas por meio da presente descrição.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[028] As FIGS. 1-4 são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio do Exemplo 1.

[029] As FIGS. 5-6-A e 7-8 são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio do Exemplo 2.

[030] A FIG. 6b é um gráfico proporcionando um exemplo de uma linha de produtos de desempenho mínimo para 50,8 -76,2 mm feitos a partir das ligas de alumínio da presente invenção.

[031] As FIGS. 9-10 são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio dos Exemplos 1-2.

[032] As FIGS. 11-12 são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio do Exemplo 3.

[033] As FIGS. 13a-13b são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio dos Exemplos 1-3.

[034] As FIGS. 14a-14c são gráficos que ilustram o desempenho de diferentes produtos em liga de alumínio dos exemplos 1 -3.

[035] As FIGS. 15a-15c são gráficos que ilustram as várias composições para as ligas de alumínio úteis de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA Exemplo 1 - Ensaio da Placa

[036] As várias ligas Al-Li são lançadas como lingote retangular e homogeneizadas. Os lingotes tinham uma espessura de 368,3 milímetros. A composição de cada lingote é mostrada na Tabela 2A, abaixo. As ligas AB são ligas da presente invenção, enquanto as ligas de CD não são ligas da presente invenção.TABELA 2a - COMPOSIÇÃO DAS LIGAS

[037] O saldo de cada liga de alumínio e outros elementos, com nenhum outro elemento superior a 0,05% em peso, E com o total de estes elementos não superior a 0,15% em peso. As ligas são laminadas a quente, solução tratada com calor, temperadas e esticadas de cerca de 6%. As ligas C e D são roladas para dois calibres diferentes. Os calibres finais aproximados são fornecidos na Tabela 2b, abaixo.TABELA 2b - LIGAS E CALIBRE FINAL

[038] Várias das práticas de envelhecimento artificial de duas etapas são completadas nas ligas, a primeira etapa sendo concluída a 290°F (143,3°C) durante várias horas, tal como previsto nas Tabelas 34, abaixo, a segunda etapa de 12 horas a 225°F (107,2°C). Várias propriedades mecânicas das placas de liga de alumínio envelhecidas são medidas em conformidade com a norma ASTM E8 e B557, cujos resultados são apresentados na Tabela 3, abaixo. As propriedades de tenacidade são também medidas, cujos resultados são apresentados na Tabela 4, abaixo.TABELA 3 - PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA E ALONGAMENTO DE PLACAS

TABE LA 4 - PROPRIEDADES DE TENACI DADE À FRATURA DAS PLACAS -T/2

[039] As FIGS. 1-4 ilustram as propriedades mecânicas das ligas. As ligas da presente invenção, do exemplo 1 centradas em torno de cerca de 3,5% em peso de Cu, 0,20% em peso Mg, e cerca de 1,20% em peso de Li pode-se perceber significativamente melhores propriedades de resistência-tenacidade durante as ligas que não são da presente invenção.

[040] As propriedades de resistência de ruptura da corrosão sob tensão de muitas das ligas são testadas de acordo com ASTM G47. Todas as ligas AB da presente invenção, exceto uma amostra da liga A (a amostra envelhecida durante 31 horas durante a primeira etapa de envelhecimento), alcançam sem falhas uma tensão de rede 241,3 MPa ou 310,3 MPa ao longo de um período de mais de 100 dias de ensaio. As ligas C e D atingem as várias falhas ao longo deste mesmo período, nas mesmas condições de teste. Isto é devido ao fato de as ligas C e D requererem sob envelhecimento para conseguir uma boa tenacidade, o que os torna susceptíveis à corrosão. As ligas C e D podem ser envelhecidas ainda mais para melhorar a corrosão, mas a resistência diminuiria. Por outro lado, as ligas da presente invenção A e B possuem uma boa combinação de todas as três propriedades (resistência, tenacidade e à corrosão).

[041] Uma amostra da liga A (60 horas da primeira etapa de envelhecimento) é também testada a 379,2 MPa, juntamente com uma liga da amostra A (44 horas da primeira etapa de envelhecimento) e duas amostras de liga B (44 e 60 horas da primeira etapa de envelhecimento). Todas estas ligas também passam pelo teste a uma tensão líquida de 379,2 MPa, com exceção de um espécime de uma liga A (60 horas da primeira etapa de envelhecimento), que falhou após 94 dias de exposição. Muitas das ligas da presente invenção também são testadas quanto à corrosão sob resistência à ruptura da tensão usando um ensaio de exposição a costa e a uma pressão líquida de 241,3, 310,3 e 379,2 MPa. Nenhuma das ligas falharam no teste litoral depois de pelo menos 250 dias de exposição.

Exemplo 2 - Teste de Placa Adicionais

[042] Várias ligas Al-Li são fundidas como lingotes retangulares e homogeneizados com dois lingotes sendo produzidos por liga. Os lingotes tinham uma espessura de 298 mm. A composição de cada lingote é mostrada na Tabela 5, abaixo. As ligas de E-F são ligas da presente invenção. A Liga G é uma liga que não é da presente invenção, e é semelhante à liga XXI descrita na patente U.S. No. 5.259.897, o qual continha 3,5% em peso de Cu, 1,3% em peso Li, 0,4% em peso Mg, em peso 0,14.% de Zr, 0,03% em peso de Ti, sendo o restante de alumínio e impurezas.TABELA 5 - COMPOSIÇÃO DAS LIGAS

[043] O saldo de cada liga é alumínio e outros elementos, com nenhum outro elemento superior a 0,05% em peso, e com o total de estes elementos não superior a 0,15% em peso. As ligas são laminadas a quente, solução tratada com calor, temperadas e esticadas de cerca de 6%. As ligas E e G são roladas para dois calibres diferentes. Os calibres finais aproximados estão apresentados na Tabela 6, abaixo.TABELA 6 - LIGAS E AVALIAÇÃO FINAL

[044] Várias práticas de envelhecimento artificial de duas etapas são completadas nas ligas, a primeira etapa sendo concluída a 143,3°C (290°F) durante várias horas, tal como previsto na Tabela 7, a seguir, a segunda etapa de 12 horas a 107,2°C (225°F). Várias propriedades mecânicas das placas de liga de alumínio envelhecidas são medidas em conformidade com a norma ASTM E8 e B557, cujos resultados são apresentados nas tabelas 7, 9, e 11, abaixo. As propriedades de tenacidade são também medidas, cujos resultados são fornecidos nas Tabelas 8, 10 e 12, abaixo.TABELA 7 - PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA RENDIMENTO DE PLACAS DE 63 MILÍMETROS

TABELA 8 - PROPRIEDADES DE T PENACIDADE À FRATU RA DE PLACAS DE 63 MILÍMETROS

TABELA 9 - PROPRIEDADES DE RENDIM ENTO DE RESISTÊNCIA DE PLACAS DE 102 MILÍMETROS

TABELA 10 - PROPRIEDADES DE TENACIDADE À FRATURA DE PLACAS DE 102 MILÍMETROS

TABELA 11 - PROPRIEDADES DE RENDIMENTO DE RESISTÊNCIA DE PLACAS DE 125 MILÍMETROS

TABELA 12 - PROPRIEDADES DE RESISTÊNCIA RENDIMENTO DE PLACAS DE 125 MILÍMETROS

[045] Tal como ilustrado nas FIGS. 5 e 7, a liga E da presente invenção realiza uma melhor tendência resistência-tenacidade na direção transversal relativamente longa à técnica anterior da liga G. Tal como ilustrado nas FIGS. 6a e 8, a liga E da presente invenção realiza uma melhor tendência resistência-tenacidade na direção relativamente curto transversal à da técnica anterior da liga G. No que diz respeito à direção transversal curta, e como ilustrado na FIG. 6a, cerca de resistência equivalente da liga E realiza uma melhoria de 17% em comparação com a tenacidade da liga G. Cerca da tenacidade da liga equivalente realiza cerca de 5% maior, em comparação com a resistência de liga G. Resultados semelhantes são realizados em relação às chapas com uma espessura de 102 mm (FIG. 8).

[046] Um exemplo de linha mínima do desempenho de curto transversal para produtos de 50,8 - 76,2 milímetros de espessura é ilustrado na FIG. 6b. Este exemplo da linha de desempenho mínimo baseia-se nos dados ST 63,5 milímetros de ligas E. Tal como ilustrado na FIG. 6b, a linha de desempenho mínimo requer que um produto de placa espesso de 50,8 - mm 76,2 da liga de alumínio perceba uma relação de resistência-tenacidade que venha a satisfazer a seguinte expressão:FT-SL > = -0,199 (TYS-ST) + 1 16

[047] Em que TYS-ST é a tensão limite de escoamento na orientação S-T da chapa em MPa, tal como medido de acordo com a norma ASTM E8 e ASTM B557, e em que FT é a fratura de deformação plana de tenacidade SL (CCI) da placa em MpaVmcomo medido em conformidade com a norma ASTM E399. A linha de desempenho mínimo requer que o produto de liga de alumínio forjado venha a realizar um TYS-ST de pelo menos 400 MPa, e um FT-SL de pelo menos 22 MpaVm. Em uma modalidade, a intercepção desta linha de dessempenho mínimo é de 116.5. Em uma outra modalidade, a intercepção desta linha de desempenho mínimo é de 117. Ainda em uma outra modalidade, a intercepção desta linha de desempenho mínimo é de 117.5. Em uma outra modalidade, a intercepção desta linha de desempenho mínimo é de 1 18.

[048] Tal como ilustrado nas FIGS. 9-10, os produtos mais espessos de ligas também alcançam as propriedades melhoradas. A liga F da presente invenção em forma de placa e tendo uma espessura de 125 mm atinge uma combinação melhorada resistência- tenacidade durante as ligas D-2 que não são da presente invenção em forma de placa e tendo uma espessura de 119,4 milímetros.

[049] As propriedades de resistência de ruptura da corrosão sob tensão das ligas da placa E - F da presente invenção são testadas de acordo com a norma ASTM G47 na direção ST em meados de espessura. Toda a liga E - F da presente invenção alcança sem falhas com uma tensão líquido de 310,3 MPa e 379,2 MPa, durante um período de mais de 60 dias de teste.

Exemplo 3 - Produtos falsificados

[050] Uma liga Al-Li é moldada como um lingote retangular e homogeneizado, cuja composição é mostrada na Tabela 13, abaixo. O lingote tinha uma espessura de 356 mm. A Liga H é uma liga da presente invenção.TABELA 13 - COMPOSIÇÃO DA LIGA

[051] O balanço da liga é alumínio e outros elementos, sem qualquer outro elemento superior a 0,03% em peso, e com o total de estes elementos não superior a 0,12% em peso. Várias peças forjadas de matriz são produzidas a partir do lingote e na têmpera T852 (isto é, forjada a quente para medir, q solução tratada com calor, temperada, trabalhada a frio de cerca de 6%, e em seguida envelhecida), após o que as propriedades mecânicas são medidas. Os resultados são fornecidos na Tabela 14, abaixo. TABELA 14 - PROPRIEDADES DO MOLDE DE ALUMÍNIO FORJADO

[052] Tal como mostrado nas FIGS. 11-12, a liga da presente invenção realiza uma boa combinação de resistência - tenacidade. Como mostrado nas FIGS. 13a-14b, as ligas da presente invenção percebem as propriedades semelhantes em ambos os moldes forjados e forma da placa (inclui Exemplo 1-3). As FIGS. 13-A-13b ilustram o desempenho entre as placas de 63 milímetros e 50,8 milímetros de estampagem. Como mostrado, as tendências são semelhantes. Dessa maneira, os produtos forjados e extrudidos feitos a partir das ligas da presente invenção são esperados para atingir as propriedades semelhantes a produtos de chapa de tamanho similar feitos a partir das ligas da presente invenção. Dessa maneira, a linha de desempenho mínimo da FIG. 6b está prevista para ser aplicável a todos os produtos forjado tendo uma espessura de 50,8-76,2 mm. a FIG. 13c ilustra o desempenho combinado da 50,8 milímetros de forjamento e as placas de 63 milímetros, em comparação com as ligas Cl e G que não são da presente invenção. As FIGS. 14a-14b ilustram o desempenho das placas da presente invenção de 101,6 milímetros e o molde de estampagem, respectivamente. A FIG. 14c ilustra a realização combinada das placas da presente invenção de 101,6 milímetros e estampagem, em comparação com as ligas C-2 e G que não são da presente invenção.

[053] Os resultados dos Exemplos 1-3 indicam que a quantidade Cu, Mg e Li devem ser adaptadas de modo que a composição da liga esteja em conformidade com a seguinte expressão:(1) -0.3 * Mg-0.15Cu + 1,65 < Li < -0.3 * Mg + 1,85 0.15Cu

[054] Isto é ilustrado nas FIGS. 15a-15c. Tal como Cu e / ou Mg são aumentados, as ligas podem ter tendência para ser mais sensíveis à têmpera. A quantidade de lítio que pode ser utilizada pode ser afetada por tal sensibilidade da têmpera, e esta fórmula tem em conta as variações de Cu e Mg, de modo a facilitar a produção de produtos espessos tendo boas propriedades de resistência - tenacidade.

[055] A corrosão sob tensão as propriedades de resistência de ligas de aço H é testada de acordo com ASTM G47 na direção ST no meio da espessura das peças forjadas grossas de 50,8 e 101,6 milímetros. Estas peças forjadas alcançam sem falhas com uma tensão líquida de 241,3 MPa e 310,3 MPa durante um período de mais de 100 dias de testes. As mesmas peças forjadas também são testadas para a corrosão sob tensão resistência quando submetidas a costa ambiente de teste SCC e a uma tensão líquido de 241,3 MPa e 310,3 MPa. Nenhuma das ligas falham o teste litoral depois de pelo menos 150 dias de exposição. Os espécimes para o ambiente litoral de teste CEC são testados em aparelhos de tensão constante (por exemplo, semelhantes aos do teste de utilização acelerado em laboratório SCC). As condições de teste SCC litoral incluem expor continuamente as amostras utilizando cremalheiras de um ambiente litoral, onde as amostras são de cerca de 1,5 metros do chão, as amostras são orientadas a 45 ° em relação à horizontal, e com uma face da amostra de frente para os ventos dominantes. Os exemplos estão localizados a cerca de 100 metros da costa. Em uma modalidade, a linha costeira é de natureza rochosa, com ventos predominantes orientados para as amostras de modo a proporcionar uma exposição ao sal de névoa agressiva (por exemplo, num local semelhante à estação de exposição litoral, Pt. Judith, RI, EUA de Alcoa Inc.).

[056] Embora várias modalidades da presente descrição tenham sido descritas em pormenores, é evidente que modificações e adaptações desses modelos de realização ocorrerão às pessoas que são versadas na técnica. No entanto, é para ser expressamente entendido que tais modificações e adaptações estão dentro do espírito e do âmbito da presente descrição.

Claims

1. Produto de liga de alumínio forjado caracterizado pelo fato de que tem uma espessura de calibre final de, pelo menos, 50,8 mm, a liga de alumínio que consistindo em: 3,00 a 3,60% em peso de Cu; 0,15 a 0,30% em peso de Mg; 1,02 a 1,25% em peso de Li; em que -0,3 * Mg-0,15Cu + 1,65 < Li < -0,3*Mg-0,15Cu + 1,85; 0,05 a 0,20% em peso de Zr; 0,20 a 1,0 % em peso de Zn; 0,20 a 0,50% em peso de Mn até 0,12% em peso de Si; até 0,15% em peso de Fe; até 0,15% em peso Ti; até 0,05% em peso de qualquer outra impureza, com o total destas impurezas não superior a 0,15% em peso, sendo o restante de alumínio; em que prata (Ag) pode estar presente no produto de liga de alumínio apenas como uma impureza; em que o produto de liga de alumínio forjado realiza uma relação força-resistência que satisfaz a seguinte fórmula: FT-SL> = -0,199 (TYS-ST) + 116 em que TYS-ST é a tensão limite de escoamento na orientação S-T da chapa em MPa, tal como medido de acordo com a norma ASTM E8 e ASTM B557, em que FT-SL é a resistência à fratura por deformação plana (KIC) na orientação S-L da chapa em MpaVm como medido de acordo com a norma ASTM E399, em que o produto de liga de alumínio forjado realiza uma TYS-ST de pelo menos 400 MPa, e em que o produto de liga de alumínio forjado realiza um FT-SL de pelo menos 22 MPaVm.

2. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, pelo menos 3,20% em peso de Cu.

3. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende, pelo menos 3,40% em peso de Cu.

4. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende não mais que 0,25% em peso de Mg.

5. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 1,035 % em peso de Li.

6. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 1,150% em peso de Li.

7. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 0,30 % em peso de Zn.

8. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende não mais que 0,40 % em peso de Zn.

9. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende não mais que 0,40 % em peso de Mn.

10. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio compreende uma relação força-resistência que satisfaz a expressão FT- SL> = -0,199 (TYS-ST) + 117,5

11. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio passa ASTM G47 durante pelo menos 90 dias a uma tensão de pelo menos 379,2 MPA (55ksi)

12. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio compreende uma relação força-resistência que satisfaz a expressão de FT-SL> = -0,199 (TYS-ST) + 116,5.

13. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio compreende uma relação força-resistência que satisfaz a expressão de FT-SL> = -0,199 (TYS-ST) + 117.

14. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio compreende uma relação força-resistência que satisfaz a expressão de FT-SL> = -0,199 (TYS-ST) + 118.

15. Produto de liga de alumínio como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio passa ASTM G47 durante pelo menos 90 dias a uma tensão de pelo menos 310,3 Mpa (45 ksi).

16. Produto feito de liga de alumínio como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o produto de liga de alumínio fo passa ASTM G47 durante pelo menos 90 dias a uma tensão de pelo menos 379,2 Mpa (55 ksi).