CN103492596A - 2xxx系铝锂合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了厚形变2xxx铝锂合金产品。所述形变铝合金产品具有至少12.7mm的厚度，并且含有3.00-3.80wt％的Cu、0.05-0.35wt％的Mg、0.975-1.385wt％的Li，其中-0.3*Mg-0.15Cu+1.65≤Li≤-0.3*Mg-0.15Cu+1.85，0.05-0.50wt％的至少一种晶粒组织控制元素，其中所述晶粒组织控制元素选自Zr、Sc、Cr、V、Hf、其它稀土元素、以及它们的组合，至多1.0wt％％的Zn、至多1.0wt％的Mn，至多0.12wt％的Si，至多0.15wt％的Fe，至多0.15wt％的Ti，至多0.10wt％的任何其它元素，这些其它元素的总和不超过0.35wt％，余量是铝。

Description

2XXX系铝锂合金
相关申请的交叉引用
本专利申请要求美国临时专利申请61/444，093的优先权，并通过引用将其全部并入本文，该美国临时专利申请的名称为“2xxx系铝锂合金”，2011年2月17日提交。
背景技术
铝合金在很多应用中都有用。然而，在改善铝合金的一种性能的同时不使另一种性能劣化通常被证明是难以掌握的。例如，提高合金的强度而不降低合金的韧性是困难的。铝合金的其它受关注的性能包括耐腐蚀性和抗疲劳裂纹扩展速率性，仅举两例。
发明内容
宽泛地讲，本专利申请涉及具有改善性能的厚形变2xxx铝锂合金产品。一般来说，所述厚形变2xxx铝锂合金产品具有3.0-3.8wt％的Cu、0.05-0.35wt％的Mg、0.975-1.385wt％的Li，其中-0.3*Mg-0.15Cu+1.65≤Li≤-0.3*Mg-0.15Cu+1.85，0.05-0.50wt％的晶粒组织控制元素，所述晶粒组织控制元素选自Zr、Sc、Cr、V、Hf、其它稀土元素、以及它们的组合，至多1.0wt％的Zn、至多1.0wt％的Mn、至多0.15wt％的Ti、最多0.12wt％的Si、至多0.15wt％的Fe、至多0.10wt％的任何其它元素，这些其它元素的总和不超过0.35wt％，余量是铝。纳入该合金组成的厚形变产品实现了改善的强度和韧性的组合。根据本发明的教导，一些有用合金的组成范围公开在下表1a-1c中(数值为重量百分比)。
表1a-合金的实施例组成
Figure BPA0000180079430000021
表1b-合金的实施例组成
合金 Mn 晶粒组织控制 Ti Zn
宽泛 0-1.0 0.05-0.50 0-0.15 0-1.0
优选(1) 0.10-0.80 0.05-0.20Zr 0-0.10 0-1.0
优选(2) 0.20-0.60 0.07-0.14Zr 0.01-0.06 0-1.0
优选(3) 0.20-0.40 0.08-0.13Zr 0.01-0.03 0-1.0
表1c-合金的实施例组成
Figure BPA0000180079430000022
厚形变铝合金产品是那些具有至少12.7mm的横截面厚度的形变产品。在一个实施方案中，厚形变铝合金产品具有至少为25.4mm的厚度。在另一个实施方案中，厚形变铝合金产品具有至少50.8mm的厚度。本文中所描述的改善的性能可对具有至多177.8mm、或至多152.4mm、或至多127mm、或至多101.6mm厚度的厚形变产品获得。如在本段中使用的，厚度意指所述产品的最小厚度，要明白，所述产品的一些部分可以实现比所述最小厚度稍大的厚度。
所述新合金包括铜(Cu)，并且一般在3.0wt％-3.8％Cu范围内。在一个实施方案中，所述新合金包括至少3.1wt％的Cu。在其它实施方案中，该新合金可以包括至少3.2wt％的Cu，或至少3.3wt％的Cu，或至少3.35wt％的Cu，或至少3.4wt％的Cu。在一个实施方案中，该新合金包括不大于3.75wt％的Cu。在其它实施方案中，该新合金可以包括不大于3.7wt％的Cu，或不大于3.65wt％的Cu，或不大于3.6wt％的Cu。
所述新合金包括镁(Mg)，并一般在0.05wt％-0.35wt％Mg的范围内。在一个实施方案中，该新合金包括至少0.10wt％的镁。在其它实施方案中，该新合金可以包括至少0.15wt％的镁。在一个实施方案中，该新合金包括不大于0.35wt％的镁。在其它实施方案中，该新合金可以包括不大于0.30wt％的Mg，或不大于0.25wt％的Mg。
所述新合金包括锂(Li)，并一般在0.975wt％-1.385的范围内。在一个实施方案中，该新合金包括至少1.005wt％的Li。在其它实施方案中，该新合金可包括至少1.035wt％的Li，或至少1.050wt％的Li，或至少，或至少1.065wt％的Li，或至少1.080wt％的Li，或至少1.100wt％的Li，或至少1.125wt％的Li，或至少1.150wt％。在一个实施方案中，该新合金包括不大于1.355wt％的Li。在其它实施方案中，该新合金包括不大于1.325wt％的Li，或不大于1.310wt％，或不大于1.290wt％的Li，或不大于1.270wt％的Li，或不大于1.250wt％的Li。
Cu、Mg和Li的组合量与改善性能的实现相关。在一个实施方案中，铝合金按照下面的表达式包括满足上述要求的Cu、Mg和Li：
(1)-0.3*Mg-0.15Cu+1.65≤Li≤-0.3*Mg-0.15Cu+1.85
也就是：
(2)Limin=1.65-0.3(Mg)-0.15(Cu)和
(3)Limax=1.85-0.3(Mg)-0.15(Cu)
Cu、Mg和Li的总量落入上述表达式范围的铝合金产品可以实现改善的性能组合(例如，改善的强度-韧性的关系)。
所述新合金可以任选地包括锌(Zn)并且至多为1.0wt％的Zn。在一个实施方案中，该新合金包括至少0.20wt％的锌。在一个实施方案中，该新合金包括至少0.30wt％的锌。在一个实施方案中，该新合金包括不大于0.50wt％的锌。在另一个实施方案中，该新合金包括不大于0.40wt％的锌。
所述新合金可以任选地包括锰(Mn)，并且以最多为1.0wt％的量。在一个实施方案中，该新合金包括至少0.05wt％的锰。在其它实施方案中，该新合金包括至少0.10wt％的Mn，或至少0.15wt％的Mn，或至少0.2wt％的锰。在一个实施方案中，该新合金包括不大于0.8wt％的锰。在其它实施方案中，该新合金包括不大于0.7wt％的Mn，或不大于0.6wt％的Mn，或不大于0.5wt％的Mn，或不大于0.4wt％的Mn。在合金工业中，可将锰可视为合金成分和晶粒组织控制元素——保留在固溶体中的锰可提高合金的机械性能(例如强度)，而特殊形式的锰(例如，作为Al6Mn、Al12Mn3Si2——有时被称为弥散体)可有助于晶粒组织控制。然而，由于在本专利申请中以其自身的组分限制单独限定了Mn，因此它不在本专利申请目的的“晶粒组织控制元素”(记载于下文中)的定义中。
所述合金可以包括0.05-0.50wt％的至少一种晶粒组织控制元素，所述晶粒组织控制元素选自锆(Zr)、钪(Sc)、铬(Cr)、钒(V)和/或铪(Hf)，和/或其它稀土元素组成，使得一种或多种使用的晶粒组织控制元素保持低于最大溶解度。本文所用的“晶粒组织控制元素”是指这样元素或化合物，所述元素或化合物是以形成第二相颗粒(通常在固态中)为目的而特意使用的合金化添加剂，从而在热处理过程期间，例如回复和再结晶期间，控制固态晶粒组织的变化。对于本专利申请的目的而言，晶粒组织控制元素包括Zr、Sc、Cr、V、Hf和其它稀土元素等，但不包括Mn。
用于合金中的晶粒组织控制材料的量通常取决于用于晶粒组织控制的材料种类和/或合金生产方法。在一个实施方案中，晶粒组织控制元素是Zr，该且合金包括0.05wt％-0.20wt％的Zr。在另一个实施方案中，该合金包括0.05wt％-0.15wt％的Zr。在另一个实施方案中，该合金包括0.07-0.14wt％的Zr。在另一个实施方案中，该合金包括0.08-0.13wt％的Zr。在一个实施方案中，所述铝合金包括至少0.07wt％的Zr。在另一个实施方案中，所述铝合金包括至少0.08wt％的Zr。在一个实施方案中，所述铝合金包括不大于0.18wt％的Zr。在另一实施方案中，所述铝合金包括不大于0.15wt％的Zr。在另一实施方案中，所述铝合金包括不大于0.14wt％的Zr。在另一个实施方案中，所述铝合金包含不大于0.13wt％的Zr。
所述合金可以包括用于晶粒细化和/或其它目的的累计至多0.15wt％的Ti。晶粒细化剂是在合金凝固期间中引晶新晶粒的孕育剂或核。晶粒细化剂的一个例子是包含96％的Al、3％的钛(Ti)和1％的硼(B)的9.525mm的棒材，其中几乎所有的硼都以良好分散的TiB2颗粒存在。在铸造期间，晶粒细化棒被在线加入至以受控速率流入铸坑的熔融合金中。合金中包含的晶粒细化剂的量通常取决于用于晶粒细化的材料的种类和所述合金的生产方法。晶粒细化剂的实例包括与B(例如TiB2)或碳(TiC)相结合的钛，虽然还可利用其它的晶粒细化剂，如Al-Ti母合金。一般来说，根据所需的铸态晶粒尺寸，晶粒细化剂以0.0003wt％-0.005wt％的量加入到合金中。此外，根据产品形式，可以向合金中单独加入至多0.15wt％的量的Ti以提高晶粒细化剂的效果，并且通常为0.01-0.03wt％的Ti。当所述合金包括Ti时，其通常以0.01-0.10wt％的量存在。在一个实施方案中，所述铝合金包括晶粒细化剂，且所述晶粒细化剂是TiB2和TiC中的至少一种，其中合金中Ti的wt％为0.01-0.06wt％，或0.01-0.03wt％。
所述铝合金可包括通常作为杂质的铁(Fe)和硅(Si)。该新合金的铁含量一般不应超过0.15wt％。在一个实施方案中，所述合金的铁含量不大于0.12wt％。在其它实施方案中，铝合金包括不大于0.10wt％的Fe，或不大于0.08wt％的Fe，或不大于0.05wt％的Fe，或不大于0.04wt％的铁。类似地，该新合金的硅含量一般应不超过0.12wt％。在一个实施方案中，所述合金的硅含量不大于0.10wt％的Si，或不大于0.08wt％的Si，或不大于0.06wt％的Si，或不大于0.04wt％的Si，或不大于0.03wt％的Si。
在本专利申请的一些实施方案中，将银(Ag)认为是杂质，并且在这些实施方案中，将银(Ag)包括在下文限定的“其它元素”的定义中，即，以0.10wt％或更小的杂质水平，这取决于施加于合金中的“其它元素”。在其它实施方案中，将银有目的地包括于合金中的(例如为了强度)，并且以0.11wt％-0.50wt％的量。
该新2xxx铝锂合金一般含有少量的“其它元素”(例如，硅和铁之外的铸造助剂和杂质)。本文中所使用的“其它元素”意指周期表中除了铝和上述铜、镁、锂、锌、锰、晶粒组织控制元素(即Zr、Sc、Cr、V、Hf和其它稀土元素)、上文所述的铁和/或硅(如适用)之外的任何其它元素。在一个实施方案中，该新2xxx铝锂合金中包含不超过0.10wt％的每种任何其它元素，这些其它元素的总结合量不超过0.35wt％。在另一个实施方案中，所述2xxx的铝锂合金中的这些其它元素的每一种均未单独地超过0.05wt％，且2xxx铝锂合金中的这些其它元素的总结合量不超过0.15wt％。另一个实施方案中，所述2xxx的铝锂合金中的这些其它元素的每一种均未单独地超过0.03wt％，且2xxx铝锂合金中的这些其它元素的总量不超过0.10wt％。
该新合金可用于所有形变产品形式，包括板材、锻件和挤压件。
通过或多或少的常规处理，包括将铝合金直接冷硬(DC)铸造为铸锭形式，可将所述新合金制备成为形变形式和适当的状态。在常规修整(scalping)、车削(lathing)、粗加工(peeling)(如果需要的话)和均质化后，可通过加热加工该产品对这些铸锭进行进一步的处理，所述均质化可以在修整之前或之后完成。然后所述产品可任选地进行冷加工、任选地进行退火、固溶热处理、淬火、和最终冷加工。在最终冷加工步骤后，可对产品进行人工时效。因此，所述产品可被制备为T3或T8状态。
除非另有说明，否则下列定义适用于本申请：
“形变铝合金产品”意指铸造后经过热加工的铝合金产品，且包括轧制产品(板材)、锻造产品和挤压产品。
“锻造铝合金产品”意指经过模锻或手工锻的形变铝合金产品。
“固溶热处理”意指将铝合金暴露于升高的温度下，出于使(一种或多种)溶质进入固溶的目的。
“热加工”意指在升高的温度，一般至少为250°F下加工铝合金产品。
“冷加工”意指在不被视为热加工温度的温度，一般低于约250°F下加工铝合金产品。
“人工时效”意指将铝合金高暴露于升高的温度下，出于析出(一种或多种)溶质的目的。人工时效可在一个或多个步骤中进行，所述可步骤包括改变温度和/或暴露时间。
这种新技术的这些和其它方面、优点和新颖的特征将在下面的说明书中阐述，并且通过对下述说明和附图的研究，或者通过实施由本申请所提供的该技术的一个或多个实施方案进行学习，其对本领域的技术人员来说将是更显而易见的。
附图说明
图1-4是说明实施例1的不同铝合金产品的性能的图。
图5-6a和图7-8是说明实施/例2的不同铝合金产品的性能的图。
图6b是说明提供了由本发明铝合金制备的50.8-76.2mm的产品的最小性能线的一个实施例的图。
图9-10是说明实施例1-2的不同铝合金产品的性能的图。
图11-12是说明实施例3的不同铝合金产品的性能的图。
图13a-13b是说明实施例1-3的不同铝合金产品的性能的图。
图14a-14c是说明实施例1-3的不同铝合金产品的性能的图。
图15a-5c是说明根据本发明的有用的不同铝合金的组成的图。
具体实施方案
实施例1-板材测试
将不同Al-Li合金铸造为矩形铸锭并均质化。所述经修整的铸锭具有368.3m的厚度。下表2a示出了每个锭的组成。合金A-B是本发明的合金，合金C-D不是本发明的合金。
表2a-合金组成
合金 Si Fe Cu Mg Mn Zn Ti Zr Li
A 0.018 0.027 3.50 0.21 0.30 0.35 0.019 0.130 1.18
B 0.015 0.027 3.48 0.21 0.29 0.34 0.017 0.127 1.17
C 0.02 0.03 3.86 0.19 0.35 0.46 0.02 0.11 1.40
D 0.02 0.03 3.75 0.20 0.35 0.46 0.02 0.11 1.37
每种合金的余量为铝和其它元素，其中没有一种其它元素超过0.05wt％，并且这些其它元素的总量不超过0.15wt％。将所述合金进行热轧、固溶热处理、淬火以及拉伸约6％。将合金C和D轧制为两种不同的尺寸。下表2b中提供了近似的最终尺寸。
表2b-合金和最终尺寸
合金 最终尺寸(m) 最终尺寸(英寸)
A 63.5 2.5
B 101.6 4.0
C-1 68.6 2.7
C-2 101.6 4.0
D-1 76.2 3.0
D-2 119.4 4.7
对所述合金完成了不同的两步人工时效处理，第一步在290°F(143.3℃)下处理不同时间完成，其时间提供于下表3-4中，第二步为225°F(107.2℃)下处理12小时。根据ASTM E8和B557测量经时效的铝合金板材的各种机械性能，其结果提供于下表3中。还测量了断裂韧性性能，其结果提供于下表4中。
表3-板材的强度和伸长率性能
Figure BPA0000180079430000081
Figure BPA0000180079430000091
表4-板材-T/2的断裂韧性性能
Figure BPA0000180079430000092
Figure BPA0000180079430000101
图1-4说明了所述合金的机械性能。相比于非本发明合金，实施例1的本发明合金，围绕约3.5wt％的Cu、0.20wt％的Mg和约1.20wt％的Li，实现了明显更好的强度-韧性性能。
根据ASTM G47对多种合金的耐应力腐蚀开裂性能进行了测试。除了合金A的一个样品(该样品在第一步时效步骤期间进行了31小时的时效)，所有本发明合金A-B都实现了在100天的测试时间内在241.3MPa或310.3MPa的净应力下没有失效。合金C和D在同样的测试条件下在同样的时间内出现了多种失效。这是因为合金C和D需要时效不足来达到良好的韧性，这使它们容易腐蚀。为了进一步改善腐蚀，可以对合金C和D进行时效，但是韧性会下降。相反，本发明合金A和B实现了所有三个性能(强度、韧性和腐蚀)的良好结合。
也在379.2MPa下测试一个合金A的样品(60小时的第一步时效)与一个合金A的样品(44小时的第一步时效)和两个合金B的样品(44小时和60小时的第一步时效)。除了一个合金A的试样(60小时的第一步时效)，所有这些合金也都通过了379.2MPa净应力下的测试，上述合金A的那个试样在暴露94天后失效。使用海岸暴露的试验并以净应力241.3、310.3和379.2MPa也对多种发明合金进行了耐应力腐蚀开裂的测试。经过至少250天的暴露后，没有一个所述合金在海岸试验中失效。
实施例2-附加板材测试
将各种Al-Li合金铸造为矩形锭并均质化，每个合金均制造两个铸锭。经修整的锭具有298mm的厚度。每个锭的组成示于下表5中。合金E-F为本发明合金。合金G是非本发明合金，且与美国专利5259897中公开的合金XXI类似，其含有3.5wt％的Cu、1.3wt％的Li、0.4wt％的Mg、0.14wt％的Zr、0.03wt％的Ti，余量为铝和杂质。
表5-合金的组成
合金 Si Fe Cu Mg Mn Zn Ti Zr Li
E 0.03 0.04 3.27 0.25 0.24 0.38 0.02 0.11 1.21
F 0.03 0.04 3.27 0.26 0.24 0.31 0.02 0.11 1.19
G 0.02 0.03 3.48 0.39 0.01 0.02 0.02 0.11 1.29
每种合金的余量为铝和其它元素，没有一种其它元素超过0.05wt％，并且这些其它元素的总量不超过0.15wt％。将所述合金进行热轧、固溶热处理、淬火以及拉伸约6％。将合金E和G轧制为两种不同的尺寸。下表6提供了近似的最终尺寸。
表6-合金和最终尺寸
合金 最终尺寸(mm) 最终尺寸(英寸)
E-1 63 2.48
E-2 102 4.02
F 125 4.92
G-1 63 2.48
G-2 102 4.02
使所述合金完成了各种两步人工时效实践，第一步在290°F(143.3℃)下以不同时间完成，如下表7中所提供，第二步在225°F(107.2℃)下经过12小时完成。根据ASTM E8和B557测量经时效的铝合金板材的各种机械性能，其结果提供于下表7、9和11中。还测量了断裂韧性性能，其结果提供于下表8、10和12中。
表7-63毫米板材的屈服强度性能
Figure BPA0000180079430000121
表8-63毫米板材的断裂韧性性能
Figure BPA0000180079430000131
表9-102毫米板材的屈服强度性能
Figure BPA0000180079430000141
表10-102毫米板材的断裂韧性性能
Figure BPA0000180079430000151
表11-125毫米板材的屈服强度性能
Figure BPA0000180079430000152
表12-125毫米板材的断裂韧性性能
Figure BPA0000180079430000153
如图5和7中所示，相对于现有技术的合金G，本发明合金E实现了改善的LT方向的强度-韧性曲线。如图6a和8所示，相对于现有技术的合金G，本发明合金E实现了改善的ST方向的强度-韧性曲线。如图6a中所示，关于ST方向，在大致相同强度下合金E相比于合金G实现了大约17％的韧性改善。在大致相同的韧性下合金E相比于合金G实现了大约5％的更好的强度。厚度102mm的板材获得了类似的结果(图8)。
图6b中说明了50.8-76.2mm厚的产品的示例性最低ST性能线。该示例性最低性能线基于合金E的63.5mm ST数据。如图6b所示，最低性能线要求50.8-76.2mm厚的铝合金板材产品满足下列表达式中的强度-韧性关系：
FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+116
其中TYS-ST是按照ASTM标准E8和ASTM B557测量的以MPa计的所述板的ST拉伸屈服强度，且其中FT是按照ASTM E399测量的以MPa√m计的所述板材的S-L平面应变断裂韧性(KIC)。所述最小性能线要求形变铝合金产品达到至少400MPa的TYS-ST，和至少22MPa√m的FT-SL。在一个实施方案中，该最小性能线的截距为116.5。在另一实施方案中，该最小性能线的截距为117。在又一实施方案中，该最小性能线的截距为117.5。在另一实施方案中，该最小性能线的截距为118。
如图9-10中所示，更厚的合金产品也获得了改善的性能。相比于厚度为119.4mm的板材形式的非发明合金D-2，厚度为125mm的板材形式的本发明合金F获得了改善的强度-韧性组合。
按照ASTM G47测试了本发明板材合金E-F在ST方向在中等厚度的耐应力腐蚀开裂性能。所有发明合金E-F在310.3MPa和379.2MPa的净应力下在60天的测试时间中没有失效。
实施例3-锻造产品
将Al-Li合金铸造为矩形铸锭并均质化，该Al-Li合金的组成示于下表13中。经修整的铸锭具有356mm的厚度。合金H是本发明合金。
表13-合金的组成
合金 Si Fe Cu Mg Mn Zn Ti Zr Li
H 0.02 0.03 3.50 0.21 0.30 0.35 0.02 0.13 1.18
合金的余量为铝和其它元素，没有一种其它元素超过0.03wt％，并且这些其它元素的总量不超过0.12wt％。由铸锭制成一些模锻件，其在T582状态(即热锻至尺寸，固溶热处理、淬火、冷加工约6％、以及随后时效)，之后测量其机械性能。其结果提供于下表14中。
表14-模锻合金的性能
Figure BPA0000180079430000171
如图11-12所示，本发明合金实现了良好的强度-韧性组合。如图13a-14b所示，本发明合金在模锻形式和板材形式方面都实现了类似的性能(包括实施例1-3)。图13a-13b说明了63mm板材和50.8mm模锻件之间的性能。如图所示，趋势是类似的。因此，预期由本发明合金制备的锻造和挤压形变产品实现与由本发明合金制备的具有类似尺寸的板材产品类似的性能。因此，预期图6b的最小性能线适用于厚度从50.8mm至76.2mm的所有形变产品。图13c说明了与非发明合金C-1和G相比的50.8mm锻件和63m板材的组合性能。图14a-14b分别说明了101.6mm的本发明板材和锻件的性能。图14c说明了与非发明合金C-2和G相比的101.6mm的本发明板材和锻件的组合性能。
实施例1-3的结果表明应该调节Cu、Mg和Li的量使得合金组成满足下列表达式：
(1)-0.3*Mg-0.15Cu+1.65≤Li≤-0.3*Mg-0.15Cu+1.85
这说明在图15a-15c中。随着Cu和/或Mg增加，合金可能倾向于更加淬火敏感。可以使用的Li的量可能会受到淬火敏感性的影响，且该式考虑了Cu和Mg的变化，从而有助于生产具有良好的强度-韧性性能的厚产品。
根据ASTM G47测试了合金H在ST方向在50.8mm和101.6mm厚的锻件的中等厚度的应力腐蚀开裂性能。这些锻件在241.3MPa和310.3MPa的净应力下在100天的测试时间内中没有失效。还测试同样的锻件在241.3MPa和310.3MPa的净应力下经受海岸环境SCC试验时的耐应力腐蚀开裂性能。在至少150天的暴露后，没有合金在海岸试验中失效。在固定应变夹具(constant strainfixtures)中测试(例如类似于用于加速试验室SCC测试的那些)用于海岸环境SCC试验中的试样。所述海岸SCC测试条件包括通过架子将样品连续暴露在海岸的环境下，其中样品离地面约1.5米，样品与水平面呈45°朝向，并将样品的面朝向盛行风。所述样品位于离海岸线约100米处。在一个实施方案中，海岸为岩质，盛行风吹向试样，从而提供了一种侵蚀性的盐雾暴露(例如，类似于海岸曝露站的位置，Pt，Judith，R.I.，美国铝业公司)。
虽然已详细描述了本申请公开的各种实施方案，但是，那些实施方案的修改和调整对于本领域的技术人员是显而易见的。但是，需要明确理解的是，这样的修改和调整都在本申请公开的精神和范围之内。

Claims (53)

1.一种具有至少为12.7mm的厚度的形变铝合金产品，所述铝合金的组成为：
3.00-3.80wt％的Cu；
0.05-0.35wt％的Mg；
0.975-1.385wt％的Li；
其中-0.3*Mg-0.15Cu+1.65≤Li≤-0.3*Mg-0.15Cu+1.85；
0.05-0.50wt％的至少一种晶粒组织控制元素，其中至少一种晶粒组织控制元素选自Zr、Sc、Cr、V、Hf、其他稀土元素、和它们的组合；
至多1.0wt％的Zn；
至多1.0wt％的Mn；
至多0.12wt％的Si；
至多0.15wt％的Fe；
至多0.15wt％的Ti；
至多0.10wt％的任何其它元素，这些其它元素的总和不超过0.35wt％；以及余量为铝。
2.根据前述任一权利要求所述的铝合金，其中所述晶粒组织控制元素至少为Zr，且其中所述合金含有0.05-0.20wt％的Zr。
3.根据前述任一权利要求所述的铝合金，其中所述晶粒组织控制元素至少为Zr，且其中所述合金含有0.05-0.15wt％的Zr。
4.根据前述任一权利要求所述的铝合金，其中所述晶粒组织控制元素至少为Zr，且其中所述合金含有0.07-0.14wt％的Zr。
5.根据前述任一权利要求所述的铝合金，其中所述晶粒组织控制元素至少为Zr，且其中所述合金含有0.08-0.13wt％的Zr。
6.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少3.10wt％的Cu。
7.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少3.20wt％的Cu。
8.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少3.30wt％的Cu。
9.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少3.40wt％的Cu。
10.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过3.75wt％的Cu。
11.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过3.70wt％的Cu。
12.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过3.65wt％的Cu。
13.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过3.60wt％的Cu。
14.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.10wt％的Mg。
15.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.15wt％的Mg。
16.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.30wt％的Mg。
17.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.25wt％的Mg。
18.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少1.005wt％的Li。
19.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少1.035wt％的Li。
20.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少1.080wt％的Li。
21.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少1.150wt％的Li。
22.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过1.355wt％的Li。
23.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过1.325wt％的Li。
24.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过1.310wt％的Li。
25.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过1.250wt％的Li。
26.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.20wt％的Zn。
27.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.30wt％的Zn。
28.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.50wt％的Zn。
29.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.40wt％的Zn。
30.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.05wt％的Mn。
31.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.10wt％的Mn。
32.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.15wt％的Mn。
33.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含至少0.20wt％的Mn。
34.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.80wt％的Mn。
35.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.70wt％的Mn。
36.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.60wt％的Mn。
37.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.50wt％的Mn。
38.根据前述任一权利要求所述的铝合金，包含不超过0.40wt％的Mn。
39.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金具有至少25.4mm的厚度。
40.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金具有至少50.8mm的厚度。
41.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金具有不超过177.8mm的厚度。
42.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金具有不超过152.4mm的厚度。
43.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金具有不超过127mm的厚度。
44.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金为板材产品。
45.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金为挤压产品。
46.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中形变铝合金为锻造产品。
47.根据权利要求44-46中任一项所述的形变产品，其中形变产品具有50.8-76.2mm的厚度，并且获得了满足以下表达式的强度-韧性关系：
FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+116
其中TYS-ST是按照ASTM标准E8和ASTM B557测量的以MPa计的所述板材的ST拉伸屈服强度，FT-SL是按照ASTM E399测量的以MPa√m计的所述板材的S-L平面应变断裂韧性(KIC)，其中所述形变铝合金产品达到至少大约400MPa的TYS-ST，且其中形变铝合金产品达到了至少大约22MPa√m的FT-SL。
48.根据权利要求47所述的形变产品，其中形变产品获得了满足表达式FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+116.5的强度-韧性关系。
49.根据权利要求47所述的形变产品，其中形变产品获得了满足表达式FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+117的强度-韧性关系。
50.根据权利要求47所述的形变产品，其中形变产品获得了满足表达式FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+117.5的强度-韧性关系。
51.根据权利要求47所述的形变产品，其中形变产品获得了满足表达式FT-SL≥=-0.199(TYS-ST)+118的强度-韧性关系。
52.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中所述形变铝合金产品通过了在至少45ksi的应力下持续至少90天的ASTM G47测试。
53.根据前述任一权利要求所述的形变铝合金产品，其中所述形变铝合金产品通过了在至少55ksi的应力下持续至少90天的ASTM G47测试。
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