BRPI0409267B1

BRPI0409267B1 - produto de liga de alumínio com alta resistência mecânica e tenacidade à fratura e uma boa resistência à corrosão, componente estrutural de liga de alumínio e chapa de molde

Info

Publication number: BRPI0409267B1
Application number: BRPI0409267A
Authority: BR
Inventors: Ludwig Heinz Alfred; Joachim Keidel Christian; Telioui Nedia; Benedictus Rinze
Original assignee: Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2017-04-25
Also published as: AT502310B1; CN1780926A; DE112004000603T5; JP2012214905A; AT502310A1; CN101693968A; FR2853667B1; DE112004003147B4; GB2426979B; GB2426979A; JP5405627B2; CN101693968B; GB0618549D0; WO2004090185A1; GB0520501D0; GB2415202A; ES2293813B2; JP2006522871A; US20140224386A1; CA2519390A1

Abstract

"liga de al-zn-mg-cu". a presente invenção refere-se a um produto de liga de alumínio que consiste essencialmente em, % em peso, cerca de 6,5 a 9,5 de zinco (zn), cerca de 1,2 a 2,2% de magnésio (mg), cerca de 1,0 a 1,9% de cobre (cu), preferivelmente (0,9mg-0,6)<243> cu <243> (0,9mg+0,05), cerca de 0 a 0,5% de zircônio (zr), cerca de 0 a 0,7% de escândio (sc), cerca de 0 a 0,4% de cromo (cr), cerca de 0 a 0,3% de háfnio (hf), cerca de 0 a 0,4% de titânio (ti), cerca de 0 a 0,8% de manganês (mn), o saldo sendo alumínio (al) e outros elementos incidentais. a invenção refere-se também a um método de produção de tal liga.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRODUTO DE LIGA DE ALUMÍNIO COM ALTA RESISTÊNCIA MECÂNICA E TENACIDADE À FRATURA E UMA BOA RESISTÊNCIA À CORROSÃO, COMPONENTE ESTRUTURAL DE LIGA DE ALUMÍNIO E CHAPA DE MOLDE".

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a ligas fundidas Al-Zn-Mg-Cu do tipo alumínio {ou ligas de alumínio das séries 7000- ou 7xxx- conforme denominadas pela Aluminum Association). Mais especifica mente, a presente invenção é referida à uma liga de alumínio que pode ser endurecida por envelhecimento, de alta resistência mecânica, de alta tenacidade à fratura e altamente resistente à corrosão, e a produtos feitos com aquela liga. Produtos feitos desta liga são muito adequados para aplicações aeroespaciais, mas não limitadas a elas. A liga pode ser processada em várias formas de produtos, por exemplo, folhas, chapas finas, chapas espessas, produtos extrudados ou forjados.

[002] Em todas as formas de produtos feitos desta liga, podem ser alcançadas combinações de propriedades que são produtos de melhor qualidade do que os feitos das ligas conhecidas atualmente. Por causa da presente invenção, o conceito de liga única pode agora ser usado também para aplicações aeroespaciais. Isto levará a uma redução de custo significativa na indústria aeroespacial. A capacidade de reciclagem da sucata de alumínio produzida durante a produção das peças estruturais ou no final do ciclo de vida da peça estrutural tornar-se-á significativamente fácil devido ao conceito de liga única, ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] Diferentes tipos de ligas de alumínio foram usadas no passado para formar uma variedade de produtos para aplicações estruturais na indústria aeroespacial. Projetistas e produtores na indústria aeroespacial estão constantemente tentando melhorar a eficiência do combustível, o desempenho do produto e, constantemente, tentando reduzir os custos de produção e serviços. O método preferido para alcançar as melhorias, juntamente com a redução de custos, é o conceito de liga única, isto é, uma liga de alumínio que seja capaz de ter um equilíbrio de propriedades melhoradas nas formas relevantes do produto.

[004] Os componentes da liga e nomenclatura dos tratamentos usados aqui estão de acordo com os padrões de produtos de liga de alumínio bem conhecidos da Aluminum Association. Todas as porcentagens são em percentual em peso, a menos que indicado de forma diferente.

[005] O estado da técnica neste momento é de alta tolerância ao dano AA2x24 (isto é, AA2524) ou AA6x13 ou AA7x75 para folhas de fuselagem, AA2324 ou AA7x75 para a asa inferior, AA7055 ou AA7449 para a asa superior e AA7050 ou AA7040 para as traves ou longarinas das asas ou outros perfis produzidos de chapas espessas. A principal razão para se utilizar ligas diferentes para cada aplicação diferente é a diferença no equilíbrio de propriedades para desempenho ótimo de toda a peça estrutural.

[006] Para a parte externa da fuselagem, as propriedades de tolerância aos danos sob carga de tensão são consideradas como sendo muito importantes, isto é, uma combinação da taxa de crescimento de fissuras por fadiga ("FCGR"), tenacidade à fratura e corrosão, no estresse da aeronave. Com base nesses requisitos de propriedades, ligas de alta tolerância ao dano AA2x24-T351 (veja, por exemplo, a US-5.213.639 ou a EP-1026270-A1), ou contendo Cu AA6xxx-T6 (veja, por exemplo, US-4.589.932, US-5.888.320, US-2002/0039664-A1 ou EP-1143027-A1), seriam escolhas preferidas dos produtores de aeronaves civis.

[007] Para a parte externa da asa inferior, um equilíbrio similar de propriedades é desejado, mas alguma tenacidade é sacrificada de forma permissível para uma maior resistência mecânica à tração. Por esta razão, a AA2x24 na têmpera T39 ou T8x são consideradas como sendo escolhas lógicas (veja, por exemplo, a US-5.865.914, a US-5.593.516, ou a EP-1114877-A1), embora a AA7x75 na mesma têmpera seja algumas vezes também aplicada.

[008] Para a asa superior, onde a carga compressiva é mais importante que a carga de tração, a resistência mecânica compressiva, fadiga (fadiga SN, ou tempo de vida) e tenacidade à fratura são as propriedades críticas mais importantes. Atualmente, a escolha preferida seria AA7150, AA7055, AA7449 ou AA7x75 (veja, por exemplo, a US-5.221.377, US-5.865.911, US-5.560.879 ou US-5.312.496). Essas ligas têm alto limite de elasticidade compressivo com resistência à corrosão e tenacidade à fratura atualmente aceitáveis, embora os projetistas de aeronaves dessem boas vindas a melhorias nessas combinações de propriedades.

[009] Para seções espessas tendo uma espessura de mais de 7,62 cm (3 polegadas) ou peças produzidas a partir dessas seções espessas, um equilíbrio de propriedades confiável através da espessura é importante. Atualmente, AA7050 ou AA7010 ou AA7040 (veja US-6.027.582) ou C80A (veja US-2002/0150498-A1) são usadas para esse tipo de aplicação. Uma sensibilidade reduzida à têmpera, isto é, deterioração das propriedades através da espessura com uma menor velocidade de têmpera ou produtos mais espessos, é um maior desejo dos produtores de aeronaves. Especialmente as propriedades na direção ST são uma maior preocupação dos projetistas e produtores de peças estruturais.

[0010] Um melhor desempenho da aeronave, isto é, custo de produção reduzido e custo de operação reduzido, pode ser alcançada melhorando-se o equilíbrio de propriedades das ligas de alumínio usadas nas peças estruturais e, preferivelmente, usando-se apenas um tipo de liga para reduzir o custo de uma liga e reduzir o custo na reciclagem da sucata e dejetos de alumínio.

[0011] Consequentemente» acredita-se que há uma demanda para uma liga de alumínio capaz de alcançar o equilíbrio adequado de propriedades melhoradas em toda forma relevante de produto.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção é direcionada para uma liga de alumínio AA7xxx tendo a capacidade de alcançar um equilíbrio de propriedades em qualquer produto relevante que seja melhor que o equilíbrio de propriedades da variedade de ligas de alumínio comerciais (AA2xxx» ΑΑβχχχ» AA7xxx) atualmente usadas para aqueles produtos.

[0013] Uma composição preferida da liga da presente invenção compreende ou consiste essencialmente em, % em peso, cerca de 6,5 a 9,5 de zinco (Zn), cerca de 1,2 a 2,2% de magnésio (Mg), cerca de 1 »0 a 1,9% de cobre (Cu), cerca de 0 a 0,5% de zircônio {Zr), cerca de 0 a 0,7% de escândio (Sc), cerca de 0 a 0,4% de cromo {Cr), cerca de 0 a 0,3% de háfnio (Hf), cerca de 0 a 0,4% de titânio (Ti), cerca de 0 a 0,8% de manganês (Μη), o saldo sendo alumínio (Al) e outros elementos incidentaís. Preferivelmente (0,9 Mg - 0,6) < Cu < (0,9 Mg + 0,05).

[0014] Uma composição de liga mais preferida conforme a invenção consiste essencialmente em» % em peso» cerca de 6,5 a 7,9% de Zn» cerca de 1,4 a 2,10% de Mg, cerca de 1 »2 a 1,80% de Cu, e preferivelmente onde (0,9 Mg - 0,5) < Cu < 0,9 Mg, cerca de 0 a 0,5% de Zr» cerca de 0 a 0,7% de Sc, cerca de 0 a 0,4% de Cr, cerca de 0 a 0,3% de Hf, cerca de 0 a 0,4% de Ti» cerca de 0 a 0,8% de Μη, o saldo sendo Al e outros elementos incidentais.

[0015] Uma composição de liga mais preferida de acordo com a invenção consiste essencialmente em, % em peso, cerca de 6,5 a 7»9% de Zn, cerca de 1,4 a 1 »95% de Mg» cerca de 1 »2 a 1,75% de Cu, e preferivelmente onde (0,9 Mg - 0,5) < Cu < (0,9 Mg - 0,1), cerca de 0 a 0,5% de Zr, cerca de 0 a 0,7% de Sc, cerca de 0 a 0,4% de Cr, cerca de 0 a 0,3% de Hf, cerca de 0 a 0,4% de Ti, cerca de 0 a 0,8% de Μη, o saldo sendo alumínio e outros elementos incidentais.

[0016] Em uma modalidade mais preferida, o limite inferior para o teor de Zn é de 6,7% e mais preferivelmente de 6,9%.

[0017] Em uma modalidade mais preferida, o limite inferior para o teor de Mg é de 1,90%, e mais preferivelmente de 1,92%. Esse limite inferior para o teor de Mg é em particular preferido quando o produto da liga está sendo usado para um produto folha, por exemplo, folha de fuselagem, e quando usada em seções feitas de chapas espessas.

[0018] As ligas de alumínio acima mencionadas podem conter impurezas ou adições incidentais ou intencionais, tais como, por exemplo, até 0,3% de Fe, preferivelmente até 0,14% de Fe, até 0,2% de silício (Si) e preferivelmente até 0,12% de Si, até 1% de prata (Ag), até 1% de germânio (Ge), até 0,4% de vanádio (V). As outras adições são geralmente administradas pelas faixas de 0,05-0,15% em peso conforme definido na Aluminum Association, assim cada impureza inevitável em uma faixa de < 0,05%, e o total de impurezas < 0,15%.

[0019] Os teores de ferro e silício deve ser mantido significativamente baixo, por exemplo, não excedendo cerca de 0,08% de Fe e cerca de 0,07% de Si, ou menos. Em qualquer caso, é concebível que ainda níveis levemente maiores de ambas as impurezas, até cerca de 0,14% de Fe e até cerca de 0,12% de Si podem ser tolerados, embora, em uma base menos preferida aqui, em particular para as modalidades de chapas de moldes ou chapas de ferramentas, níveis ainda mais altos de até 0,3% de Fe e até 0,2% de Si, ou menos, são toleráveis.

[0020] Os elementos formadores de dispersóides como, por exemplo, Zr, Sc, Hf, Cr, e Mn são adicionados para controlar a estrutura de grão e a sensibilidade à têmpera. Os níveis ótimos de formado- res de dispersóides dependem do processamento, mas quando um único componente químico dos elementos principais (Zn, Cu e Mg) é escolhido dentro da abertura preferida e que o componente químico será usado para todas as formas de produto relevantes, então os níveis de Zr são preferivelmente menores do que 0,11%.

[0021] Um nível máximo preferido para o Zr é um máximo de 0,15%. Uma faixa adequada do nível de Zr é uma faixa de 0,04 a 0,15%. Um limite superior mais preferido para a adição de Zr é 0,13%, e ainda mais preferivelmente não mais do que 0,11%.

[0022] A adição de Sc é preferivelmente não mais do que 0,3%, e preferivelmente não mais do que 0,18%. Quando combinado com Sc, a soma de Sc+Zr deve ser menor do que 0,3%, preferivelmente menor do que 0,2%, e mais preferivelmente a um máximo de 0,17%, em particular onde a razão de Zr e Sc estiver entre 0,7 e 1,4.

[0023] Um outro formador de dispersóide que pode ser adicionado, sozinho ou com outro formador de dispersóide, é o Cr. Os níveis de Cr devem estar preferivelmente abaixo de 0,3%, e mais preferivelmente a um máximo de 0,20%, e ainda mais preferivelmente 0,15%. Quando combinado com Zr, a soma de Zr+Cr não deve estar acima de 0,20%, e preferivelmente não mais do que 0,17%.

[0024] A soma preferida de Sc+Zr+Cr não deve estar acima de 0,4%, e mais preferivelmente não mais do que 0,27%.

[0025] O Mn também pode ser adicionado sozinho ou em combinação com um dos outros formadores de dispersóides. Um máximo preferido para a adição de Mn é de 0,4%. Uma faixa adequada para a adição de Mn está na faixa de 0,05 até 0,40%, e preferivelmente na faixa de 0,05 a 0,30%, e ainda mais preferivelmente de 0,12 a 0,30%. Um limite inferior preferido para a adição de Mn é de 0,12%, e mais preferivelmente de 0,15%. Quando combinado com Zr, a soma de Mn+Zr deve ser de menos de 0,4%, preferivelmente menos de 0,32%, e um mínimo adequado é de 0,14%.

[0026] Em uma outra modalidade do produto da liga de alumínio conforme a invenção a liga é isenta de Mn, em termos práticos isto significaria que o teor de Mn é < 0,02%, e preferivelmente < 0,01%, e mais preferivelmente a liga é essencialmente isenta ou substancialmente isenta de Mn. Com "substancialmente isenta" ou "essencialmente isenta" queremos dizer que nenhuma adição intencional desse elemento de ligação foi feita à composição, mas que devido às impurezas e/ou lixiviação a partir do contato com o equipamento de produção, traços desse elemento podem, todavia, encontrar uma maneira de entrar no produto final da liga.

[0027] Em uma modalidade particular do produto liga fundida conforme esta invenção, a liga consiste essencialmente em, em percentual em peso: Zn 7,2 a 7,7, e tipicamente cerca de 7,43 Mg 1,79 a 1,92, e tipicamente cerca de 1,83 Cu 1,43 a 1,52, e tipicamente cerca de 1,48 Zr ou Cr 0,04 a 0,15, preferivelmente 0,06 a 0,10, e tipicamente 0,08 Mn, opcionalmente, em uma faixa de 0,05 a 0,19, e preferivelmente 0,09 a 0,19, ou em uma modalidade alternativa < 0,02, preferivelmente < 0,01.

Si < 0,07, e tipicamente cerca de 0,04 Fe < 0,08, e tipicamente cerca de 0,05 Ti < 0,05, e tipicamente cerca de 0,01 [0028] o saldo sendo alumínio e as inevitáveis impurezas, cada um < 0,05, no total < 0,15.

[0029] Em outra modalidade particular do produto liga fundida conforme esta invenção, a liga consiste essencialmente em, em percentual em peso: Ζη 7,2 a 7,7, e tipicamente cerca de 7,43 Mg 1,90 a 1,97, preferivelmente 1,92 a 1,97, e tipicamente cerca de 1,94 Cu 1,43 a 1,52, e tipicamente cerca de 1,48 Zr ou Cr 0,04 a 0,15, preferivelmente de 0,06 a 0,10, e tipicamente 0,08 Mn opcionalmente em uma faixa de 0,05 a 0,19, e preferivelmente de 0,09 a 0,19 ou em uma modalidade alternativa < 0,02, preferivelmente < 0,01 Si < 0,07, e tipicamente cerca de 0,05 Fe < 0,08, e tipicamente cerca de 0,06 Ti < 0,05, e tipicamente cerca de 0,01 [0030] o saldo sendo alumínio e as inevitáveis impurezas cada um < 0,05, no total < 0,15.

[0031] O produto liga conforme a invenção pode ser preparado por fusão convencional e pode ser lingotado (têmpera direta, D.C.) na forma de lingotes. Refinadores de grãos, tais como boreto de titânio ou carboneto de titânio, podem também ser usados. Após a fresagem e a possível homogeneização, os lingotes são também processados, por exemplo, por extrusão, ou forjamento, ou laminação a quente, em uma ou mais etapas. Esse processamento pode ser interrompido por um recozimento intermediário. Outro processamento pode ser o trabalho a frio, que pode ser a laminação a frio ou o estiramento. O produto é submetido ao tratamento térmico de solubilização e temperado por imersão em água fria ou por pulverização com água fria, ou têmpera rápida, até uma temperatura menor do que 95Ό. O produto pode posteriormente ser processado, por exemplo, por laminação ou estiramento, por exemplo, até 8%, ou pode ser aliviado do estresse por estiramento ou compressão até cerca de 8%, por exemplo, de cerca de 1% a 3% e/ou envelhecido até uma têmpera final ou intermediária. O pro- duto pode ser conformado ou trabalhado para a estrutura final ou intermediária» antes ou após o envelhecimento final ou mesmo antes do tratamento térmico de solubilização.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0032] O projeto de uma aeronave comercial requer diferentes grupos de propriedades para diferentes tipos de peças estruturais, Uma liga quando processada para várias formas de produtos {isto é, folhas, chapas, chapas espessas, perfis forjados ou extrudados, etc.) e para ser usada em uma ampla variedade de peças estruturais com diferentes sequências de carga na vida de serviço e, consequentemente» atingindo diferentes requerimentos dos materiais para todas aquelas formas de produtos, deve ser ineditameníe versátil.

[0033] As propriedades importantes do material para um produto folha de fuselagem são as propriedades de tolerância ao dano sob cargas de tração {isto é, FCGR, tenacidade à fratura e resistência à corrosão).

[0034] As propriedades importantes do material para uma parte externa da asa inferior em uma aeronave a jato comercial de alta capacidade são similares àquelas para um produto folha de fuselagem, mas tipicamente uma maior resistência mecânica à tração é desejada pelo produtor de aeronaves. Também a vida de fadiga torna-se uma propriedade mais importante do material.

[0035] Porque a aeronave voa em altas altitudes onde é frio, a tenacidade à fratura a -18Ό {- 6511) é uma preocupaç ão em novos projetos de aeronaves comerciais. Características adicionais desejáveis incluem conformabílidade no envelhecimento, onde o material pode ser conformado durante o envelhecimento artificial, juntamente com um bom desempenho de corrosão nas áreas de resistência mecânica à fratura por corrosão, por estresse, e resistência à corrosão por esfo-liação.

[0036] As propriedades importantes do material para um produto da parte externa da asa superior são as propriedades sob carga com-pressiva, isto é, limite de elasticidade compressivo, vida de fadiga e resistência à corrosão.

[0037] As propriedades importantes do material para peças trabalhadas de chapas espessas dependem da peça trabalhada. Mas, em geral, o gradiente nas propriedades do material através da espessura deve ser muito pequeno e as propriedades do material, tais como resistência mecânica, tenacidade à fratura, fadiga e resistência à corrosão, devem ser de um alto nível.

[0038] A presente invenção é direcionada para uma composição de liga quando processada para uma variedade de produtos, tais como, mas não limitado a, folha, chapas, chapas espessas, etc., alcançará ou excederá as propriedades desejadas do material. O equilíbrio de propriedades do produto terá melhor qualidade do que o equilíbrio de propriedades do produto feito a partir das ligas atualmente usadas comercialmente.

[0039] Foi revelada, muito surpreendentemente, uma abertura química dentro da abertura AA7000, não explorada anteriormente, que preenche essa capacidade única.

[0040] A presente invenção resultou de uma investigação do efeito dos níveis de Cu, Mg e Zn, combinados com vários níveis e tipos de formadores de dispersóides (por exemplo, Zr, Cr, Sc, Mn) nas fases formadas durante o processamento. Algumas dessas ligas foram processadas para folhas e chapas e testadas quanto à resistência mecânica, tenacidade Kahn-tear e resistência à corrosão. As interpretações desses resultados levam a uma percepção surpreendente de que uma liga de alumínio com uma composição química dentro de uma certa abertura, apresentará excelentes propriedades, tanto para folhas, quanto para chapas, quanto para chapas espessas, quanto para ex- trusões, quanto para forjamentos.

[0041] Em outro aspecto da invenção é fornecido um método para produção de um produto de liga de alumínio conforme a invenção. O método de produção de um produto da liga da série AA7000 com alta resistência mecânica e alta tenacidade tendo uma boa resistência à corrosão, compreende as etapas de processamento de: a) lingotar um lingote tendo uma composição conforme especificado na presente descrição; b) homogeneizar e/ou pré-aquecer o lingote após o lingo- tamento; c) trabalhar o lingote a quente em um produto pré-trabalhado por um ou mais métodos selecionado(s) do grupo consistindo em: laminação, extrusão ou forjamento; d) aquecer, opcionalmente, o produto pré-trabalhado e também, e) laminar a quente e/ou trabalhar a frio até uma forma de peça de trabalho desejada; f) submeter ao tratamento térmicode solubilização (SHT) a peça de trabalho conformada a uma temperatura e a um tempo suficientes para colocar em solução sólida essencialmente todos os constituintes solúveis na liga; g) temperar a peça de trabalho submetida ao tratamento térmico de solubilização por uma têmpera por pulverização, ou têmpera por imersão em água, ou outro meio de têmpera; h) opcionalmente, estirar, ou comprimir a peça de trabalho temperada, ou de outra forma trabalhar a frio para aliviar estresses, por exemplo, nivelamento dos produtos folha. i) Envelhecer artificial mente a peça de trabalho temperada e opcionalmente estirada ou comprimida para alcançar um tratamento desejado, por exemplo, as têmperas selecionadas do grupo compre- endendo: T6, T74, T76, T751, Τ7451, Τ7651, Τ77 e Τ79.

[0042] Os produtos de liga da presente invenção são convencionalmente preparados por fusão e podem ser lingotados por têmpera direta (DC) em lingotes ou outras técnicas de lingotamento. O tratamento de homogeneização é executado tipicamente em uma ou múltiplas etapas, cada etapa tendo uma temperatura preferivelmente na faixa de 460 a 490Ό. A temperatura de preaquecimen to envolve o aquecimento do lingote de laminação até a temperatura de entrada do laminador a quente, que está tipicamente na temperatura de 400 a 460^. Trabalhar a quente o produto liga pode ser feito por um ou mais métodos selecionados do grupo consistindo em laminação, ex-trusão, ou forjamento. Para a presente liga, a laminação a quente está sendo preferida. O tratamento térmico de solubilização é tipicamente executado na mesma faixa de temperatura usada para homogeneização, embora os tempos de imersão possam ser escolhidos como um tanto mais curtos.

[0043] Em uma modalidade do método conforme a invenção, a etapa de envelhecimento artificial i) compreende uma primeira etapa de envelhecimento a uma temperatura na faixa de 105Ό a 135^, preferivelmente por 2 a 20 horas, e uma segunda etapa a uma temperatura em uma faixa de '\35'O a 21OO preferivelmente po r 4 a 20 horas. Em uma outra modalidade, uma terceira etapa de envelhecimento pode ser aplicada a uma temperatura na faixa de 105Ό a 135^ e preferivelmente por 20 a 30 horas.

[0044] Um equilíbrio de propriedades surpreendentemente excelente foi obtido em qualquer espessura que seja produzida. Na faixa de espessura da folha de até 3,81 centímetros (1,5 polegada) as propriedades serão excelentes para folhas de fuselagem e preferivelmente a espessura é de até 2,54 centímetros (1 polegada). Na faixa de espessuras da chapa fina de 1,78 a 7,62 centímetros (0,7 a 3 polegadas), as propriedades serão excelentes para chapas de asas, por exemplo, chapa de asa inferior, A faixa de espessura da chapa fina pode ser usada também para traves ou para formar um painel inteiro de asa e trave para uso em uma estrutura de asa de avião. Material envelhecido ao máximo (“peak-aged') dará uma excelente chapa de asa superior, enquanto que material levemente mais sobre-envelhecido dará excelentes propriedades para chapa de asa inferior. Quando processadas para bitolas mais espessas ou de mais de 6,35 centímetros {2,5 polegadas) até cerca de 27,94 centímetros (11 polegadas) ou mais, serio obtidas excelentes propriedades para peças inteiras trabalhadas de chapas, ou para formar uma trave inteira para uso na estrutura da asa de uma aeronave, ou na forma de uma longarina para uso na estrutura da asa de uma aeronave. Os produtos de bitola mais espessa podem ser usados também como chapas para ferramentas ou chapas de molde, por exemplo, molde para produção de produtos conformados de plástico, por exemplo, através da fundição sob pressão ou molda-gem por injeção. Quando as faixas de espessura são aqui fornecidas anteriormente, será imediata mente aparente para uma pessoa versada que esta é a espessura do ponto mais espesso da seção transversal no produto da liga feito de tal foiha, chapa fina, ou chapa grossa. Os produtos da liga conforme a invenção podem também ser fornecidos na forma de uma extrusâo escalonada ou uma trave extrudada para uso em uma estrutura de aeronave, ou na forma de uma trave forjada para uso em uma estrutura de asa de aeronave. Surpreendente mente, todos esses produtos com excelentes propriedades podem ser obtidos de uma liga com um único componente químico.

[0045] Na modalidade segundo a qual, por exemplo, longarinas são feitas a partir do produto da liga conforme a invenção, tendo uma espessura de 6,35 centímetros (2,5 polegadas) ou mais, o componente aumentou o alongamento se comparado com sua contraparte da liga de alumínio AA7050. Em particular, o alongamento (ou A50), no teste na direção ST, é de 5% ou mais, e no melhor dos resultados de 5,5% ou mais.

[0046] Além disso, na modalidade segundo a qual componentes estruturais são feitos do produto da liga conforme a invenção, tendo uma espessura de 6,35 centímetros (2,5 polegadas) ou mais, o componente tem uma tenacidade à fratura Kapp na direção de teste L-T à temperatura ambiente e quando medido em S/4 conforme a ASTM E561, usando-se painéis de centro fendido M(T) ou CC(T) de 40,64 centímetros (16 polegadas), apresenta uma melhoria de pelo menos 20% se comparado com sua contraparte da liga de alumínio AA7050, e nos melhores exemplos uma melhoria de 25% ou mais foi revelada.

[0047] Na modalidade onde o produto da liga foi extrudado, preferivelmente os produtos da liga foram extrudados em perfis, tendo em seu ponto mais espesso da seção transversal em uma faixa de até 10 mm e preferivelmente na faixa de 1 a 7 mm. Entretanto, na forma ex-trudada o produto da liga pode também substituir material de chapa espessa, que é convencionalmente trabalhado através de equipamento de alta velocidade ou técnica de moagem em um componente estrutural conformado. Nesta modalidade, o produto da liga extrudado tem, preferivelmente, em seu ponto mais espesso da seção transversal uma espessura na faixa de 5,08 a 15,24 centímetros (2 a 6 polegadas).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0048] A figura 1 é um diagrama Mg-Cu especificando a faixa de Cu-Mg para a liga conforme esta invenção, juntamente com as faixas mais estreitas preferidas;

[0049] A figura 2 é um diagrama comparando a tenacidade à fratura versus o limite de elasticidade para o produto da liga conforme a invenção contra várias referências;

[0050] A figura 3 é um diagrama comparando a tenacidade à fratura versus o limite de elasticidade para o produto da liga conforme a invenção em uma bitola de 30 mm contra duas referências;

[0051] A figura 4 é um diagrama comparando a tenacidade à fratura por esforço plano versus o limite de elasticidade para os produtos da liga conforme a invenção usando-se diferentes rotas de processo, [0052] A figura 1 apresenta, esquematicamente, as faixas para o Cu e o Mg para a liga, conforme a presente invenção, em suas modalidades preferidas, conforme especificado nas reivindicações dependentes 2 e 4. Também são mostradas as duas faixas estreitas mais preferidas. As faixas podem também ser identificadas usando-se os pontos de ângulo em uma caixa hexagonal A, B, C, D, E e F. As faixas preferidas são identificadas por A' a F’, e as faixas mais preferidas por A" a F”. As coordenadas estão listadas na Tabela 1, Na figura 1, também as composições da liga, conforme esta invenção, conforme mencionado nos exemplos a seguir, são ilustradas como pontos individuais.

Tabela 1 [0053] Coordenadas (% em peso) para os pontos de ângulo das faixas de Cu-Mg para as faixas preferidas do produto da liga conforme a invenção.

EXEMPLOS

Exemplo 1 [0054] Em uma escala de laboratório, ligas foram lingotadas para provar o princípio da presente invenção e processadas em uma folha de 4,0 mm ou uma chapa de 30 mm. As composições da liga estão listadas na Tabela 2, para todos os lingotes Fe < 0,06, Si < 0,04, Ti 0,01, o saldo sendo alumínio. Blocos de laminação de aproximadamente 80 x 80 x 100 mm (altura x largura x comprimento) foram serrados a partir dos lingotes de abas arredondadas de cerca de 12 kg. Os lingotes foram homogeneizados a 460 ± 50 por cerca de 24 horas, e consequentemente temperados lentamente ao ar para imitar o processo de homogeneização industrial. Os lingotes de laminação foram pré-aquecidos por cerca de 6 horas a 410 ± 50. A uma faixa de espessuras intermediárias de cerca de 40 até 50 mm, os blocos foram reaque-cidos a 410 ± 50. Alguns blocos foram laminados a quente até a bitola final de 30 mm, outros foram laminados a quente até a bitola final de 4,0 mm. Durante todo o processo de laminação a quente, foi tomado cuidado para imitar uma laminação a quente em escala industrial. Os produtos laminados a quente foram submetidos ao tratamento térmico de solubilização e temperados. A maioria foi temperada em água, mas alguns foram também temperados em óleo para imitar a taxa de têmpera a um meio e um quarto da espessura de uma chapa de 15,24 centímetros (6 polegadas) de espessura. Os produtos foram estirados a frio por cerca de 1,5% para aliviar o estresse residual. O comportamento do envelhecimento foi investigado. Os produtos finais foram so-bre-envelhecidos até próximo à resistência mecânica máxima de envelhecimento (por exemplo, têmperas T76 ou T77).

[0055] As propriedades de tração foram testadas de acordo com a EN 10.002. Os espécimes do ensaio de tração da folha com 4 mm de espessura foram espécimes planos da EURO-NORM com 4 mm de espessura. Os espécimes do ensaio de tração da chapa de 30 mm fo- ram espécimes do ensaio de tração redondos tirados da espessura média. Os resultados dos ensaios de tração na Tabela 1 são na direção L. A tenacidade Khan-tear é testada de acordo com a ASTM B871-96. A direção do teste dos resultados da Tabela 2 é a direção TL. A assim chamada resistência mecânica ao efeito de entalhe pode ser obtida dividindo-se a resistência mecânica ao rompimento, obtida pelo teste Khan-tear, pelo limite de elasticidade ("TS/Rp"). Esse resultado típico do teste Khan-tear é conhecido na técnica como sendo um bom indicador para a verdadeira tenacidade à fratura. A unidade de propagação de energia ("UPE"), também obtida pelo teste Khan-tear, é a energia necessária para o crescimento da fissura. Acredita-se que quanto maior o UPE, mais difícil o crescimento da fissura, que é uma característica desejada do material.

[0056] Para qualificar um bom desempenho de corrosão, a resistência à corrosão por esfoliação ("EXCO"), quando medida de acordo com a ASTM G34-97, deve ser pelo de menos "EA" ou melhor. É preferível que a corrosão intergranular ("IGC"), quando medida conforme MIL-H-6088, esteja ausente. Alguns furos são aceitáveis, mas preferivelmente devem estar ausentes também.

[0057] Para ter uma liga candidata promissora adequada para uma variedade de produtos, ela teve que preencher os seguintes requisitos em escala de laboratório: um limite de elasticidade de pelo menos 510 Mpa, um limite de resistência mecânica à ruptura de pelo menos 560 MPa, uma resistência mecânica ao efeito de entalhe de pelo menos 1,5 e uma UPE de pelo menos 200 kJ/m2. Os resultados para as várias ligas em função de alguns processamentos estão também listados na Tabela 2.

[0058] Para alcançar todas essas propriedades desejadas do material, a composição química da liga tem de ser cuidadosamente equilibrada. De acordo com os presentes resultados, valores muito altos de teores de Cu, Mg e Zn foram revelados como sendo prejudiciais à tenacidade e à resistência à corrosão. Enquanto que valores muito baixos foram revelados como sendo prejudiciais para altos níveis de resistência mecânica.

Tabela 2 Tabela 2 {continuação) 0059] Mas, muito surpreendentemente, um nível mais alto de Zn aumenta a tenacidade e a resistência mecânica ao crescimento da fratura. Portanto, é desejável usar-se um nível maior de Zn e combinar esse com níveis menores de Mg e Cu. Foi revelado que o teor de Zn não deve estar abaixo de 6,5%, e preferivelmente não abaixo de 6,7%, e mais preferivelmente não abaixo de 6,9%. O Mg é necessário para ter níveis aceitáveis de resistência mecânica. Foi revelado que uma razão de Mg/Zn de cerca de 0,27, ou menor, parece dar a melhor combinação resístência-tenacldade. Entretanto, os níveis de Mg não devem exceder 2,2%, e preferivelmente não devem exceder 2,1%, e ainda mais preferivelmente não devem exceder 1,97%, com um mais preferido nível superior de 1,95%. Esse limite superior é menor do que nas aberturas AA convencionais ou nas faixas das ligas comerciais para fins aeroespaciais usadas atualmente, tais como AA7050, AA7010 e AA7075.

[0060] Para ter uma resistência mecânica ao crescimento do grão (ou UPE) desejável mente muito alta, os níveis de Mg devem ser cuidadosamente equilibrados e devem ser preferivelmente da mesma ordem ou levemente maiores que os teores de Cu, e preferivelmente (0,9 x Mg - 0,6) < Cu < (0,9 x Mg + 0,05). O teor de Cu não deve ser muito alto. Foi revelado que o teor de Cu não deve ser maior do que 1,9%, e preferivelmente não deve exceder 1,80%, e mais preferivelmente não exceder 1,75%.

[0061] Os formadores de dispersóides utilizados nas ligas das séries AA7xxx são tipicamente Cr como, por exemplo, na AA7x75, ou Zr como, por exemplo, na AA7x50 e AA7x10. Convencionalmente, acredita-se que o Mn seja prejudicial para a tenacidade, mas para nossa grande surpresa, uma combinação de Mn e Zr mostra um equilíbrio resistência mecânica-tenacidade muito bom.

Exemplo 2 [0062] Uma batelada de lingotes de laminação em tamanho natural com uma espessura de 440 mm em uma escala industrial foram produzidos por lingotamento DC e tendo a composição química (em % em peso): 7,43% Zn, 1,83% Mg, 1,48% Cu, 0,08% Zr, 0,02% Si, e 0,04% Fe, o saldo sendo alumínio e as impurezas inevitáveis. Um desses lingotes foi desbastado, homogeneizado a 12 h/470‘C + 24 Ιι/475Ό + resfriado ao ar até a temperatura ambiente. Esse lingote foi pré-aquecido a 8 ίι/410Ό e então laminado a quente até cerca de 65 mm. O bloco de laminação foi então laminado a frio até uma bitola de 5,0 mm. A folha obtida foi submetida à tratamento térmico de solubili-zação a 475Ό por cerca de 40 minutos, seguido por têmpera por pulverização de água. As folhas resultantes foram aliviadas do estresse por uma operação de estiramento a frio a cerca de 1,8%. Duas variantes de envelhecimento foram produzidas: Variante A: por 5 h/120O + 9 h/155TX e a variante B: por 5 h/120O + 9 h/165° C.

[0063] Os resultados de tração foram medidos conforme a EN 10.002. O limite de elasticidade por compressão ("CYS") foi medido conforme a ASTM E9-89a. A resistência mecânica ao cisalhamento foi medida conforme a ASTM B831-93. A tenacidade à fratura, Kapp, foi medida conforme a ASTM E561-98, em painéis de 40,64 cm (16 polegadas) de largura com centro fendido [M(T) ou CC(T)]. O Kapp foi medido à temperatura ambiente (RT) e a -18Ό (-65^). Como material de referência um material de alta tolerância ao dano ("HDT") AA2x24-T351 também foi testado. Os resultados estão listados na Tabela 3, Tabela 3 Ό064] A resistência à corrosão por esfoliação foi medida conforme a ASTM G34-97. Ambas as variantes A e B apresentaram classifica- ção EA.

[0065] A corrosão intergranular medida conforme a MIL-H-6088 para a variante A foi de cerca de 70 μ m e para a variante B foi de cerca de 45 pm. Ambas são significativa mente menores que os 200 pm típicos conforme medido para a referência AA2x24-T351.

[0066] Da Tabela 3 pode ser visto que hã uma melhoria significativa com a liga conforme a invenção. Um aumento significativo na resistência mecânica a um nível comparável ou até mesmo mais alto de tenacidade à fratura. Também a liga conforme a invenção, a uma temperatura baixa de menos 18*0 (651=), apresenta melh or qualidade do que os padrões atuais de alta tolerância ao dano na fuselagem da liga AA2x24-T351. Note que também a resistência à corrosão da liga da invenção é significativamente melhor do que a AA2x24-T351.

[0067] A taxa de crescimento de fratura por fadiga ("FCGR") foi medida conforme a ASTM E647-99 em painéis de tensão compacta [C(T)] de 10,16 centímetros (4 polegadas) de largura, com uma razão R de 0,1. Na Tabela 3, o da/dn por ciclo a uma faixa de estresse de ΔΚ = cerca de 30 MPa.m0,5 (27,5 ksi.in0,5) da liga da invenção foi comparado à referência de alta tolerância ao dano AA2x24-T351.

[0068] Pode ser claramente visto a partir dos resultados da Tabela 4 que o crescimento da fissura da liga da invenção é melhor do que o da liga de alta tolerância ao dano AA2x24-T351.

Tabela 4 Crescimento da fissura por ciclo em uma faixa de estresse de deltaK = cerca de 30 MPa.m0,5 (27,5 ksi.in0,5) Exemplo 3 [0069] Um outro lingote de tamanho natural tirado do grupo lingo-tado DC do Exemplo 2 foi transformado em uma chapa de 15,24 centímetros (6 polegadas) de espessura. Também esse lingote foi desbas-tado, homogeneizado a 12 11/47013 + 24 11/47513 + res friado ao ar até a temperatura ambiente. O lingote foi pré-aquecido a 8Ιι/41013 e então laminado a quente até cerca de 152 mm. A chapa laminada a quente obtida foi submetida ao tratamento térmico de solubilização a 47513 por cerca de 7 horas seguido de têmpera por pulverização com água. As chapas foram aliviadas de estresse por uma operação de estira-mento a frio de cerca de 2,0%. Vários processos diferentes de envelhecimento de duas etapas foram aplicados.

[0070] Os resultados da tração foram medidos conforme a EN 10.002. Os espécimes foram tirados da posição T/4. A tensão plana da tenacidade à fratura, Kq, foi medida conforme a ASTM E399-90. Se os requisitos de validade, conforme dados pela ASTM E399-90, são atingidos, esses valores de Kq são uma propriedade do material real e chamados K1C. O K1C foi medido à temperatura ambiente ("RT"). A resistência à corrosão por esfoliação foi medida conforme a ASTM G34-97. Os resultados estão listados na Tabela 5. Todas as variantes de envelhecimento mostradas na Tabela 5 apresentaram uma classificação "EA".

[0071] Na Figura 2 é dada uma comparação versus os resultados apresentados na US-2002/0150498-A1, Tabela 2, aqui incorporada como referência. Nesse pedido de patente US é dado um exemplo (Exemplo 1) de um produto similar, mas com um componente químico diferente que é expressado para ser otimizado para sensibilidade à têmpera. Nessa liga da invenção, obteve-se uma tensão similar versus o equilíbrio de tenacidade como no pedido de patente US. Entretanto, nessa liga da invenção apresenta pelo menos uma resistência mecâ- nica EXCO superior.

[0072] Além disso, também o alongamento dessa liga da invenção é superior àquele descrito na US2-2002/0150498-A1, Tabela 2. O completo equilíbrio de propriedades da liga conforme a presente invenção, quando processada em uma chapa de 15,24 cm (6 polegadas) de espessura, é melhor que o descrito na US-2002/0150498-A1. Na Figura 2, também dados documentados para bitolas espessas de 75 a 220 mm são mostrados para a liga AA7050/7010 (veja AIMS 03-02-022, dezembro de 2001), a liga AA7050/7040 (veja AIMS 03-02-019, setembro de 2001), e a liga AA7085 (veja AIMS 03-02-025, setembro de 2002).

Tabela 5 Exemplo 4 [0073] Um outro lingote em tamanho natural tomado do grupo lin-gotado DC do Exemplo 2 foi produzido em chapas de, respectiva mente, 63,5 mm e 30 mm de espessura. O lingote lingotado foi d es bastado, homogeneizado a 1211/47013 + 24h/475'C + resfria do ao ar até a temperatura ambiente. O lingote foi pré-aquecido a 811/41013 e então laminado a quente até, respectiva mente, 63,5 e 30 mm. As chapas laminadas a quente obtidas foram submetidas ao tratamento térmico de solubilização (SHT) a 47513 por cerca de 2 a 4 horas, seguidas de têmpera por pulverização de água. As chapas foram aliviadas de estresse por uma operação de estiramento a frio de, respectivamente, 1,7% e 2,1% para as chapas de 63,5 mm e 30 mm. Vários processos diferentes de envelhecimento em duas etapas foram aplicados.

[0074] Os resultados da tensão foram medidos conforme a EN 10.002. A tensão plana da tenacidade à fratura» Kq, foi medida conforme a ASTM E399-90 nos espécimes CT. Se os requisitos de validade, conforme dados na ASTM E399-90, são atingidos, esses valores Kq são propriedades de um material real e chamados KiC. O K-iC foi medido à temperatura ambiente ("RT"). A resistência à corrosão por esfolí-ação EXCO foi medida conforme a ASTM G34-97. Os resultados estão listados na Tabela 6. Todas as variantes de envelhecimento conforme mostradas na Tabela 6 mostraram classificação "EA’1.

Tabela 6 Ό075] Na Tabea 7 são dados os atuais estados das ligas comerciais de asas superiores, e são dados típicos conforme o fornecedor desse material (chapa da liga 7150-T7751 & extrusões 7150-T7751, Alcoa Mill products, Inc,, ACRP-069-B).

Tabela 7 [0076] Valores típicos da chapa da ALCOA na AA7150-T77 e AA7055-T77, ambas chapas de 25 mm. 0077] Na Figura 3 é dada uma comparação da liga da invenção versus AA7150-T77 e AA7055-T77. Da Figura 3 pode ser claramente visto que a tensão versus o equilíbrio da tenacidade da liga da invenção atual é superior à comercialmente disponível AA7150-T77 e também a AA7055-T77.

Exemplo 5 [0078] Um outro lingote em tamanho natural do grupo lingotado DC do Exemplo 2 (doravante no Exemplo 5 "Liga A") foi transformado em chapas de 20 mm de espessura. Também outro lingotamento foi feito (designado "Liga B" para esse exemplo) com uma composição química (% em peso):7,39% Zn, 1,66% Mg, 1,59% Cu, 0,08% Zr, 0,03% Si e 0,04% Fe, o saldo sendo alumínio e as inevitáveis impurezas. Esses lingotes foram desbastados, homogeneizados a 12h/470*C + 24h/475‘C + resfriados ao ar até a temperatura am biente. Para promover o processamento, três diferentes rotas foram usadas.

[0079] Rota 1: Os lingotes da ligas A e B foram pré-aquecidos a 6h/420*C e então laminados a quente até cerca de 20 mm.

[0080] Rota 2: O lingote da liga A foi pré-aquecido a 6h/460*C e então laminado a quente até cerca de 20 mm.

[0081] Rota 3: O lingote da liga B foi pré-aquecido a 6h/420*C e então laminado a quente até cerca de 24 mm, subsequentemente essas chapas foram laminadas a frio até 20 mm.

[0082] Assim, quatro variantes foram produzidas e identificadas como: A1, A2, B1 e B3. As chapas resultantes foram submetidas ao tratamento térmico de solubilização a 4750 por cerca de 2 a 4 horas, seguidas de têmpera por pulverização com água. As chapas foram aliviadas de estresse por uma operação de estiramento a frio a cerca de 2,1%. Vários processos diferentes de envelhecimento de duas etapas foram aplicados, onde, por exemplo, "120-5/150-10" significa 5 horas a 1200 seguido de 10 horas a 150*0.

[0083] Os resultados da tensão foram medidos conforme a EN 10.002. A tensão plana da tenacidade à fratura, Kq, foi medida conforme a ASTM E399-90 nos espécimes CT. Se os requisitos de validade, conforme dados na ASTM E399-90, são atingidos, esses valores Kq são propriedades de um material real e chamados K1C ou KIC. Note que a maioria das medições de tenacidade à fratura desse exemplo falharam em atingir os critérios de validade na espessura do espécime. Os valores de Kq relatados são conservadores em relação ao K1C, em outras palavras, os valores de Kq relatados são, de fato, geralmente menores que os valores padrão K1C obtidos quando o tamanho do espécime em relação aos critérios de validade da ASTM E399-90 são satisfeitos. A resistência à corrosão por esfoliação foi medida conforme a ASTM G34-97. Os resultados estão listados na Tabela 8. Todas as variantes de envelhecimento conforme mostrado na Tabela 8 apresentaram classificação "EA" para a resistência mecânica EXCO.

[0084] Os resultados da Tabela 8 estão mostrados graficamente na Figura 4. Na Figura 4 foram colocadas linhas através dos dados para dar uma impressão das diferenças entre A1, A2, B1 e B3. Desse gráfico pode ser claramente visto que as ligas A e B, quando comparadas a A1 e B1, têm um comportamento similar de resistência mecânica versus tenacidade. A melhor resistência mecânica versus tenacidade pode ser obtida ou por B3 (isto é, laminando-se a frio até a espessura final) ou por A2 (isto é, pré-aquecendo-se até uma temperatura mais alta). Note também que os resultados da Tabela 8 mostram uma melhora significativa na resistência mecânica versus equilíbrio da tenacidade que a AA7150-T77 e AA7055-T77 conforme listado na Tabela 7.

Tabela 8 Exemplo 6 [0085] Em uma escala industrial, duas ligas foram lingotadas através do lingotamento DC com uma espessura de 440 mm e processadas em produtos folha de 4 mm de espessura. As composições da liga estão listadas na Tabela 9, onde a liga B representa uma composição de liga conforme uma modalidade preferida da invenção quando o produto da liga está na forma de um produto folha.

[0086] Os lingotes foram des bastados, homogeneizados a 12h/470O + 24h/475<C e então laminados a quente pa ra uma bitola intermediária de 65 mm, e laminados a quente até a bitola final de 9 mm. Finalmente, os produtos intermediários foram laminados a frio até uma bitola de 4 mm. Os produtos folha obtidos foram submetidos ao tratamento térmico de solubilização a 4750 por cerca de 20 minutos, seguidos de têmpera por pulverização de água. As folhas resultantes foram aliviadas do estresse por uma operação de esíiramento a frio de cerca de 2%. As folhas estiradas foram posteriormente envelhecidas por 5h/120°C + 8^165*0. As propriedades mecânicas foram testadas analogamente ao Exemplo 1, e os resultados estão listados na Tabela 10.

[0087] Os resultados totais desse teste confirmam os resultados do Exemplo 1 em que a adição positiva de Mn, na faixa definida, melhora si gnifi cativa mente a tenacidade (tanto a UPE, quanto a Ts/Rp) do produto folha, resultando em um equilíbrio resistência mecâníca-tenacidade muito bom e desejável.

Tabela 9 [0088] Composição química das ligas testadas, equilíbrio entre impurezas e alumínio Tabela 10 [0089] Propriedades mecânicas dos produtos da liga testados em duas direções de teste zxemolo 7 [0090] Em escala industrial, duas ligas foram lingotadas através de lingotamento DC com uma espessura de 440 mm e processadas em um produto placa tendo uma espessura de 152 mm. As composições das ligas estão listadas na Tabela 11, onde a liga C representa uma liga típica caindo dentro da faixa da série AA7050 e a liga D representa uma composição de liga conforme uma modalidade preferida da invenção quando o produto da liga está na forma de chapa, por exemplo, uma chapa espessa.

[0091] Os lingotes foram desbastados, homogeneizados em um ciclo de duas etapas de 1211/47010 + 241ι/47513 e res friados ao ar até a temperatura ambiente. O lingote foi pré-aquecido a 8Ιι/41010 e então laminado a quente até a bitola final. Os produtos chapa obtidos foram submetidos ao tratamento térmico de solubilização a 4750 por cerca de 6 horas, seguido de têmpera por pulverização com água. As chapas resultantes foram estiradas por uma operação de estiramento a frio para cerca de 2%. As chapas estiradas foram envelhecidas usando-se uma prática de duas etapas, a primeira de 511/1200, seguida de 12h/1650. As propriedades mecânicas foram testadas analogamente ao Exemplo 3 em três direções de teste e os resultados estão listados nas Tabelas 12 e 13. Os espécimes foram tirados da posição S/4 da chapa para os testes nas direções L e LT e da posição S/2 para o teste na direção ST. O Kapp foi medido nas posições S/2 e S/4 na direção L-T usando-se painéis tendo uma largura de 160 mm com centro fendido e tendo uma espessura de 6,3 mm após a moagem. Essas medições do Kapp foram executadas à temperatura ambiente de acordo com a ASTM E561. A designação "ok" para o SCO significa que não ocorreu nenhuma falha a 180MPa/45 dias.

[0092] Dos resultados das Tabelas 12 e 13 pode ser visto que a liga, conforme a invenção, em comparação com a AA7050, tem desempenho de corrosão similar, a resistência mecânica (limite de elasticidade e limite de resistência mecânica à tração) é comparável ou levemente melhor que a AA7050, em particular na direção ST. Mas, mais importante é que a liga da presente invenção mostrou resultados significativamente melhores em alongamento (ou A50) na direção ST. O alongamento (ou A50), em particular o alongamento na direção ST, é um importante parâmetro da engenharia, dentre outras arestas, para uso na estrutura de uma asa de aeronave. O produto da liga, conforme a invenção, também apresenta uma melhoria significativa na tenacidade à fratura (tanto K1C quanto Kapp).

Tabela 11 [0093] Composição química da liga testada, o saldo sendo impurezas e alumínio.

Tabela 12 [0094] Resultados do teste de tração dos produtos de chapa para três direções de teste Tabela 13 [0095] Outras propriedades dos produtos de chapa testados Exemplo 8 [0096] Em uma escala industrial, duas ligas foram lingotadas através de um lingotamento DC com uma espessura de 440 mm e processadas em um produto chapa tendo uma espessura de 63,5 mm. As composições das ligas estão listadas na Tabela 14, onde a liga F representa uma composição de liga conforme uma modalidade preferida da invenção quando o produto da liga está na forma de chapa para asas.

[0097] Os lingotes foram desbastados, homogeneizados em um ciclo de duas etapas de 12^470*0 + 24h/475*C e res friado ao ar até a temperatura ambiente. O lingote foi pré-aquecido a 8Η/410Ο e então laminado a quente até a bitola final. Os produtos chapa obtidos foram submetidos ao tratamento térmico de solubilização a 475Ό por cerca de 4 horas, seguidos de têmpera por pulverização com água. As chapas resultantes foram estiradas por uma operação de estiramento a frio a cerca de 2%. As chapas estiradas foram envelhecidas usando-se uma prática de envelhecimento de duas etapas: a primeira de 5h/120O seguida de 10h/155O, [0098] As propriedades mecânicas testadas analogamente ao Exemplo 3 em três direções de teste estão listadas na Tabela 15. Os espécimes foram tirados da posição T/2. Ambas as ligas tiveram um resultado do teste EXCO de "EB".

[0099] Dos resultados da Tabela 15 pode ser visto que a adição positiva de Mn resulta em um aumento das propriedades de tensão. Mas, mais importante é que as propriedades, e em particular o alongamento (ou ASO), na direção ST, são significativa mente melhoradas. O alongamento (ou ASO) na direção ST é um importante parâmetro da engenharia para peças estruturais de uma aeronave, por exemplo, material de chapa para asas.

Tabela 14 [00100] Composição química das ligas testadas, equilíbrio entre impurezas e alumínio Tabela 15 [00101] Propriedades mecânicas dos produtos testados para as três direções de teste [00102] Tendo agora descrito completamente a invenção, será aparente para alguém versado na técnica que muitas mudanças e modificações podem ser feitas sem sair do âmbito ou do escopo da invenção conforme descrito aqui.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Produto de liga de alumínio com alta resistência mecânica e tenacidade à fratura e uma boa resistência à corrosão, caracterizado pelo fato de que compreende em % em peso: Zn 6,5 a 7,9 Mg 1,92 a 2,1 Cu 1,2 a 1,8 Zr 0,04 a 0,15 Fe < 0,3, preferivelmente <0,14 Si < 0,20, preferivelmente <0,12 Mn 0,05 a 0,30 opcionalmente, um ou mais entre Sc < 0,7 Cr < 0,4 Hf < 0,3 Ti < 0,4 V <0,4 e outras impurezas ou elementos incidentais, cada um < 0,05, e no total < 0,15, e o restante sendo alumínio.

2. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que [(0,9xMg)-0,6] < Cu < [(0,9xMg)+0,05].

3. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que [(0,9xMg) - 0,5] < Cu < [0,9xMg].

4. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que [(0,9xMg) - 0,5] < Cu < [(0,9xMg) -0,1].

5. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que Zn 6,5 a 7,9 Mg 1,92 a 1,95 Cu 1,2 a 1,75.

6. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o limite inferior para o teor de Zn é 6,7%, e preferivelmente 6,9%.

7. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o teor de Zr está na faixa de 0,04 a 0,11 %.

8. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o teor de Cr está em uma faixa de até 0,3%, preferivelmente em uma faixa de até 0,15%.

9. Produto de liga de alumínio de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o teor de Cr está na faixa de 0,04 a 0,15%.

10. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que consiste em % em peso Zn 7,2 a 7,7 Mg 1,92 a 1,97 Cu 1,43 a 1,52 Zr 0,04 a 0,15, preferivelmente 0,06 a 0,10 Mn 0,05 a 0,19, preferivelmente 0,09 a 0,19 Si < 0,07 Fe < 0,08 Ti < 0,05, preferivelmente < 0,01, impurezas, cada uma < 0,05, no total < 0,15, e o restante sendo alumínio.

11. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o produ- to tem uma resistência à corrosão por esfoliação EXCO de "EB", ou melhor, e preferivelmente de "EA", ou melhor.

12. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o produto está na forma de uma folha, chapa, forjamento, ou extrusão.

13. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o produto está na forma de uma folha, chapa, forjamento, ou extrusão, como parte de uma peça estrutural de uma aeronave.

14. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o produto é folha de fuselagem, chapa de asa superior, chapa de asa inferior, chapa espessa para peças trabalhadas, forjamento, ou folhas finas para traves.

15. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o produto tem uma espessura na faixa de 1,78 a 7,62 centímetros (0,7 a 3 polegadas) no seu ponto mais espesso da seção transversal.

16. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o produto tem uma espessura de menos do que 3,81 centímetros (1,5 polegada), e preferivelmente tem uma espessura de menos do que 2,54 centímetros (1,0 polegada).

17. Produto de liga de alumínio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o produto tem uma espessura de mais do que 6,35 centímetros (2,5 polegadas), e preferivelmente tem uma espessura na faixa de 6,35 a 27,94 centímetros (2,5 a 11 polegadas).

18. Componente estrutural de liga de alumínio para uma aeronave comercial a jato, caracterizado pelo fato de que é feito de um produto de liga de alumínio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16.

19. Chapa de molde, caracterizada pelo fato de que é feita de uma chapa espessa da liga de alumínio como definida na reivindicação 17.