ES2102376T5 - Metodo de producir un producto en hojas de aleacion a base de aluminio. - Google Patents

Abstract

SE DESCRIBE UN METODO PARA PRODUCIR UN LAMINADO DE UN PRODUCTO QUE TIENE NIVELES PERFECCIONADOS DE INCREMENTO DE LA RESISTENCIA A LA RUPTURA Y FATIGA MIENTRAS QUE MANTIENE UNA ALTA TOLERANCIA, QUE CONSISTE EN SUMINISTRAR A LA BASE DE LA ALEACION DE ALUMINIO CON 4,0 A 4,5% EN PESO DE CU, 1,2 A 1,5% EN PESO DE MG, 0,4 A 0,6% EN PESO DE MN, 0,12% EN PESO MAXIMO DE FE, 0,005% EN PESO MAXIMO DE SI, AL ALUMINIO RESTANTE, ELEMENTOS INCIDENTALES E IMPUREZAS Y CALENTANDO LA ALEACION A TEMPERATURAS SUPERIORES A 170 F PARA DISOLVER LOS CONSTITUYENTES SOLUBLES. A CONTINUACION, LA ALEACION ES LAMINADA EN CALIENTE ENTRE 600 A 900 F, SOMETIDA A UN TRATAMIENTO POR CALOR DE SOLUCION DURANTE MENOS DE 15 MINUTOS A LA TEMPERATURA DE TRATAMIENTO, Y ENFRIADO RAPIDAMENTE PARA SUMINISTRAR UN PRODUCTO LAMINADO CON NIVELES MEJORADOS DE RESISTENCIA A LA FATIGA MIENTRAS QUE MANTIENE UNA RESISTENCIA MAXIMA.

Description

Método de producir un producto en hojas de aleación a base de aluminio.

Esta invención se refiere a un método para producir un producto de hojas de aleación de aluminio que tiene un revestimiento de aluminio y que es apropiado para usar en aplicaciones de aeronaves y que tiene una resistencia mejorada al crecimiento de grietas por fatiga y tenacidad a la fractura y es apropiado para usar como capa exterior de aeronaves.

El diseño de aeronaves comerciales requiere diferentes series de propiedades para diferentes tipos de estructuras en los aviones. En muchas piezas, la resistencia a la propagación de grietas tanto en forma de tenacidad a la fractura como al crecimiento de grietas por fatiga es esencial. Por tanto, muchos beneficios importantes se pueden realizar mejorando la tenacidad a la fractura y la propagación de grietas por fatiga.

Un material nuevo con tenacidad mejorada, por ejemplo, tendría un nivel más alto de tolerancia al deterioro. En aeronaves, esto se traduce en mayor seguridad para los pasajeros y tripulación y en ahorro de peso en la estructura, lo que permite más ahorro de combustible, un radio de acción de vuelo más largo, mayor capacidad de carga útil o la combinación de todo ello.

Una carga cíclica se produce en aviones a reacción comerciales durante el despegue/aterrizaje cuando el interior del avión está presurizado. Típicamente, los aviones pueden experimentar hasta 100.000 ciclos de presurización durante su vida de servicio normal. Por tanto, se advertirá que gran beneficio se deriva de mejores tenacidad a la fractura y resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, las cuales están relacionadas con la carga cíclica.

La presente invención se define en la reivindicación 1.

Las realizaciones preferidas del método reivindicado se dan en las reivindicaciones anexas.

El Documento EP-A-0 038 605 describe un método de producir una aleación de aluminio de serie 2000 que tiene alta resistencia mecánica, alta resistencia a la fatiga y alta tenacidad a la fractura para componentes estructurales de aeronaves. Los productos en plancha se producen a partir de una aleación de aluminio colada de serie 2000, que se trabaja en caliente, se trata térmicamente para solubilización a una temperatura del orden de 493ºC, se enfría, se preenvejece, se lamina en frío, se estira y se envejece naturalmente.

El Documento GB-A-1 122 912 describe el mejoramiento de las propiedades en la dirección transversal menor de la plancha de aleación de aluminio trabajando en caliente un lingote antes de la laminación en caliente.

La Patente de EE.UU. 4.336.075 describe el uso de aleación de aluminio del tipo AA2000 para alas de aeronaves.

La presente invención proporciona productos de hojas de aleación a base de aluminio y un método de fabricar productos en hoja a partir de un cuerpo de la aleación. Además, la invención proporciona productos de hojas de aleación de aluminio apropiados para aplicaciones en aeronaves tales como capas exteriores de las alas y paneles del fuselaje de la aeronave, hojas que pueden ser revestidas con una capa exterior protectora contra la corrosión.

Un objeto principal de la invención es proporcionar un método para producir una aleación de aluminio y un producto en hojas que tiene un revestimiento de aluminio y que tiene una tenacidad a la fractura y una resistencia al crecimiento de grietas por fatiga mejoradas, al tiempo que conserva altas propiedades de resistencia mecánica y de resistencia a la corrosión.

Estos y otros objetos se harán evidentes a partir de la lectura de la memoria descriptiva y reivindicaciones y de la inspección a las reivindicaciones anexas.

De acuerdo con estos objetos se proporciona un método de producir un producto en hoja que tiene mejores niveles de tenacidad y de resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, al tiempo que conservan alta resistencia mecánica, comprendiendo el método proporcionar un cuerpo de una aleación a base de aluminio que comprende 4,1 a 4,5% en peso de Cu, 1,2 a 1,45% en peso de Mg, 0,4 a 0,7% en peso de Mn, 0,12% en peso como máximo de Fe, 0,1% en peso como máximo de Si, el resto aluminio, elementos casuales e impurezas. El método comprende además calentar un cuerpo de la aleación por encima de 488ºC para disolver los constituyentes solubles. Después, el cuerpo se lamina en caliente en el intervalo de 315 a 482ºC, se trata térmicamente para solubilización durante un tiempo menor que aproximadamente 15 minutos, por ejemplo, a la temperatura de tratamiento térmico para solubilización, luego se enfría rápidamente y se envejece naturalmente para proporcionar un producto en hoja con mejores niveles de resistencia al crecimiento de grietas por fatiga y tenacidad a la fractura, pero conservando altos niveles de resistencia
mecánica.

La Figura 1 representa gráficamente la tenacidad a la fractura frente al límite elástico de material mejorado, elaborado de acuerdo con la invención.

La Figura 2 es una gráfica que representa la velocidad de crecimiento de grietas por fatiga con respecto a la longitud de las grietas para la aleación 2024 de Aluminum Association en el temple T3 (AA2024-T3) tratada en caliente para solubilización, trabajada en frío y envejecida naturalmente y para el producto mejorado de acuerdo con la invención.

La Figura 3 es una curva de calorimetría diferencial de 2024-T3.

La Figura 4 es una curva de calorimetría diferencial de un producto de aleación de aluminio de acuerdo con la invención.

Como se ha indicado, la aleación de la presente invención comprende 4,0 a 4,5% en peso de Cu, 1,2 a 1,5% en peso de Mg, 0,4 a 0,7% en peso de Mn, 0,02 a 0,5% en peso de Fe, 0,001 a 0,5% en peso de Si, el resto aluminio, elementos casuales e impurezas. Las impurezas se limitan preferiblemente a 0,05% de cada una y la combinación de impurezas preferiblemente no debería exceder de 0,15%. La suma total de elementos casuales e impurezas preferiblemente no exceden de 0,45%.

Una aleación preferida debería comprender 4,1 a 4,4% en peso de Cu, 1,2 a 1,45% en peso de Mg, 0,4 a 0,6% en peso de Mn, 0,1% en peso como máximo de Fe, 0,1% en peso como máximo de Si, el resto aluminio, elementos casuales e impurezas. Elementos tales como Zn preferiblemente tienen un máximo de 0,2% en peso y 0,2% en peso de Cr, y 0,5% en peso de Zr, siendo el intervalo para el Zr de 0,05 a 0,25% en peso, si se desea fabricar un producto no recristalizado. Por no recristalizado se quiere decir que no más que 20% en volumen del producto está recristalizado. Una composición de aleación típica comprendería aproximadamente 4,25% en peso de Cu, 1,35% en peso de Mg, 0,5% en peso de Mn, 0,12% en peso como máximo de Fe y 0,1% en peso como máximo de Si, no sumando el Fe más Si más de 0,20 y preferiblemente no más de 0,15.

El Mn contribuye o ayuda en el control del tamaño de grano durante las operaciones que provocan que el metal recristalice. Los granos muy grandes son perjudiciales para propiedades tales como tenacidad a la fractura, aptitud para ser conformado y resistencia a la corrosión.

Los niveles de Fe y Si se conservan bajos para limitar la formación de las fases de los constituyentes Al_{7}Cu_{2}Fe y Mg_{2}Si que son perjudiciales para la tenacidad a la fractura y la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga. Estas fases tienen poca solubilidad en aleación de Al y una vez formadas no se pueden eliminar por tratamientos térmicos. La formación de las fases Al_{7}Cu_{2}Fe y Mg_{2}Si puede rebajar también la resistencia mecánica del producto debido a que su formación reduce la cantidad de Cu y Mg disponible para formar precipitados reforzantes. Es particularmente importante evitar constituyentes tales como Al_{7}Cu_{2}Fe y Mg_{2}Si, ya que no se pueden disolver; por tanto, el hierro se mantiene a un nivel muy bajo para evitar tales constituyentes. Es decir, la disminución de Fe y de Si incrementa la tenacidad y la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga. Por tanto, en la presente invención, se prefiere controlar el Fe por debajo de 0,10% en peso y el Si por debajo de 0,10% en peso.

El Cu y el Mg se deben controlar cuidadosamente para mantener buena resistencia mecánica, al tiempo que proporciona los beneficios de tenacidad y fatiga. Los niveles de Cu y de Mg deben ser suficientemente bajos para permitir la disolución de las fases de los constituyentes Al_{2}CuMg y Al_{2}Cu ligeramente solubles durante la elaboración a alta temperatura aun suficientemente alta para maximizar la cantidad de Cu y Mg libres disponibles para formar las fases de precipitados reforzantes. Esto permite un intervalo muy estrecho de composiciones de Cu y Mg que producirían las propiedades deseadas en el producto final.

Las ecuaciones siguientes se pueden usar para calcular el "Cu libre" y el "Mg libre", es decir, la cantidad de Cu y de Mg que está disponible para formar fases reforzantes.

Cu_{Libre} = Cu_{Total} - 2,28Fe - 0,74(Mn - 0,2)

Mg_{Libre} = Mg_{Total} - 1,73(Si - 0,05)

Además de proporcionar el producto de aleación con cantidades controladas de elementos de aleación según se describe en la presente memoria descriptiva, se prefiere que la aleación se prepare de acuerdo con las etapas del método específicas con el fin de proporcionar las características más deseables de resistencia mecánica, tenacidad a la fractura, resistencia a la corrosión y resistencia al crecimiento de grietas por fatiga según de requiere, por ejemplo, para uso como capas exteriores o paneles para aeronaves. La aleación según se describe en la presente memoria descriptiva se puede proporcionar en forma de lingote o plancha gruesa para la fabricación de un producto elaborado apropiado por técnicas de colada empleadas corrientemente en la técnica para productos colados, prefiriéndose colada continua. También se pueden usar las planchas gruesas que resultan de máquinas fundidoras de cinta o máquinas fundidoras de rodillos.

El lingote o plancha gruesa de la aleación de la invención se proporciona con un revestimiento y después se elabora de acuerdo con la invención. Tales productos de revestimiento utilizan un núcleo de la aleación a base de aluminio de la invención y un revestimiento de aleación de más alta pureza que protege al núcleo contra la corrosión. El revestimiento incluye esencialmente aluminio no aleado o aluminio que comprende como máximo 0,1 o 1% de todos los otros elementos. Sin embargo, Zn puede estar presente como en AA7072, por ejemplo. Por tanto, el revestimiento sobre el núcleo se puede elegir a partir de las aleaciones de Aluminum Association 1100, 1200, 1260, 1139, 1235, 1435, 1145, 1345, 1250, 1350, 1170, 1175, 1180, 1185, 1285, 1188, 1199 o 7072.

El material de aleación se puede homogeneizar antes de trabajarlo en caliente o se puede calentar y laminar en caliente directamente. Si se usa homogeneización, se puede llevar a cabo a una temperatura del metal en el intervalo de 488 o 493ºC a 515 o 538ºC durante un período de tiempo como mínimo de 1 hora para disolver los elementos solubles y homogeneizar la estructura interna del metal. Un período de tiempo preferido es aproximadamente 4 horas o más en el intervalo de temperaturas de homogeneización. Normalmente, el tiempo necesario para la difusión a la temperatura de homogeneización no se debe extender más allá de 8 horas, si bien tiempos más largos normalmente no son perjudiciales. 4 a 6 horas a la temperatura de homogeneización se ha comprobado que son muy apropiadas. Una temperatura de homogeneización típica es 493ºC.

Para los fines de la presente invención, es preferible laminar en caliente el lingote de revestimiento sin homogeneizar. Por tanto, el lingote se trabaja en caliente o se lamina en caliente para proporcionar un producto de un espesor intermedio. La laminación en caliente se realiza cuando la temperatura inicial para la laminación está en el intervalo de 315 a 482ºC. Cuando el uso de la aleación es para capas exteriores de alas de aeronaves o capas exteriores de fuselajes, por ejemplo, la laminación en caliente se realiza para proporcionar un producto intermedio que tiene un espesor de aproximadamente 7,6 a 20,3 cm.

Después de la laminación en caliente, el producto de espesor intermedio se somete a una etapa de recalentamiento. Es esta etapa de recalentamiento la que es importante para la presente invención, particularmente con respecto a minimizar o evitar partículas de constituyentes solubles o de fases secundarias y su efecto adverso sobre la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga y sobre la tenacidad a la fractura. Por tanto, en la etapa de recalentamiento, el producto de espesor intermedio se calienta a una temperatura por encima de 488 o 493ºC, por ejemplo, por encima de la temperatura de solubilidad de las partículas de fases secundarias, para disolver los constituyentes solubles que permanecen de la colada o que puedan haber precipitado durante la laminación en caliente. Tales partículas de constituyentes incluyen Al_{2}CuMg, y Al_{2}Cu, por ejemplo. El recalentamiento tiene el efecto de poner la mayor parte del Cu y Mg en disolución sólida. El calentamiento puede ser en el intervalo de > 488 a 507ºC, siendo un intervalo preferido mayor que 488 a 499ºC. Para los fines del recalentamiento, el producto de espesor intermedio se puede mantener durante aproximadamente 1 a 40 horas cuando el metal está en el intervalo de temperatura o por encima de la temperatura de solubilización para los constituyentes solubles. Preferiblemente, los tiempos a la temperatura del metal están en el intervalo de 4 a 24 horas. Es importante que el recalentamiento se controle cuidadosamente dentro de los parámetros establecidos. Si la operación de recalentamiento es inferior a 482ºC, por ejemplo, 454ºC, esta situación puede dejar grandes volúmenes de partículas gruesas no disueltas de Al_{2}CuMg y de Al_{2}Cu, por ejemplo, las cuales partículas pueden tener un efecto adverso sobre la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga en el producto final. En realidad, si el recalentamiento es por debajo de la temperatura de solubilización, estas partículas incluso pueden incrementar su tamaño. Es la presencia de tales partículas de los constituyentes la que puede limitar la resistencia a la propagación de grietas en el producto de hoja final.

En productos de revestimiento, la temperatura y duración del recalentamiento es muy importante por otras razones. Esto es, si el tiempo a la temperatura de recalentamiento es excesivo, el cobre puede difundir al interior del revestimiento de aluminio de la más alta pureza, lo cual puede afectar de manera perjudicial a la protección contra la corrosión proporcionada por el revestimiento.

Después del recalentamiento, el producto intermedio se somete a una segunda operación de laminación en caliente. La segunda operación de laminación en caliente se realiza en el intervalo de temperatura de aproximadamente 315 a 482ºC (600 a 900ºF). La laminación en caliente se puede realizar para un espesor final de 6,35 mm o menos. Alternativamente, la etapa de laminación en caliente se puede realizar para proporcionar un segundo producto intermedio que tenga un espesor en el intervalo de 2,5 a 7,6 mm. A continuación, el segundo producto intermedio se puede laminar en frío a un espesor final de 6,35 mm o menos, típicamente en el intervalo de 1,27 a 5,1 mm para producir un producto sustancialmente recristalizado. Si se desea, un recocido intermedio se puede usar antes de la laminación en frío.

Después de la laminación en frío, el producto de hoja se somete luego a un tratamiento térmico de solubilización en el intervalo de 488 a 507ºC. Es importante que el tratamiento térmico de solubilización se controle cuidadosamente en su duración. Por tanto, el tratamiento térmico de solubilización se puede conseguir en 5 minutos o incluso menos cuando el metal ha alcanzado la temperatura de solubilización. El tiempo se puede ampliar a 15 minutos o incluso a 60 minutos. Sin embargo, en el producto de revestimiento, se debería tener cuidado contra la difusión de cobre al interior del revestimiento y resultando de ello posibles problemas.

El tratamiento térmico de solubilización de acuerdo con la presente invención se puede llevar a cabo sobre una base continua. Básicamente, efectos de solubilización pueden ocurrir bastante rápidamente. En tratamiento continuo, la hoja se hace pasar continuamente en forma de banda única a través de un horno alargado que incrementa grandemente la velocidad de calentamiento. Largos tiempos de tratamiento térmico de solubilización se pueden usar para disolver los constituyentes solubles tales como Al_{2}CuMg y Al_{2}Cu. Sin embargo, tratamientos térmicos de solubilización de tiempos largos (más de 2 horas) no se deberían usar sobre productos de revestimiento, debido a la excesiva difusión de Cu que puede ocurrir en el revestimiento. El enfoque continuo facilita la práctica de la invención, ya que un calentamiento relativamente rápido y un tiempo corto de residencia a la temperatura de solubilización dan lugar a minimizar la solubilización de cobre en el revestimiento. Consiguientemente, los inventores contemplan un tratamiento térmico de solubilización en tan poco tiempo como 10 minutos, o menos, por ejemplo aproximadamente 0,5 a 4 minutos. Como ayuda adicional para conseguir un tiempo de calentamiento corto, una temperatura del horno o una temperatura de una zona del horno significativamente por encima de las temperaturas deseadas para el metal proporciona una mayor punta de temperatura útil para acelerar los tiempos de calentamiento.

Después del tratamiento térmico de solubilización, es importante que el metal se enfríe rápidamente para evitar o minimizar la precipitación incontrolada de fases secundarias, por ejemplo, Al_{2}CuMg y Al_{2}Cu. Por tanto, se prefiere en la práctica de la invención que la velocidad de enfriamiento sea como mínimo de 55,6ºC/s desde la temperatura de solubilización a la temperatura de 177ºC o más baja. Una velocidad de enfriamiento preferida es como mínimo de 166,8ºC/s en el intervalo de temperatura de 496ºC o más a 177ºC o menos. Velocidades apropiadas se pueden lograr con el uso de agua, por ejemplo, inmersión en agua o chorros de agua. También se pueden emplear aire o chorros de aire. Preferiblemente, el enfriamiento tiene lugar sobre una base continua. La hoja se puede trabajar en frío, por ejemplo, por estiramiento hasta 10% de su longitud original. Típicamente, el trabajo en frío o su equivalente que produce un efecto similar al estiramiento, se puede emplear en el intervalo de 0,5% a 6% de la longitud original del producto.

Después de enfriar rápidamente, el producto en hoja se envejece naturalmente. Envejecimiento natural quiere decir que se incluye envejecimiento a temperaturas de hasta 79ºC.

Someterse a estos controles ayuda en gran manera a la producción de material en hojas que tiene alto límite elástico, mejores niveles de tenacidad a la fractura, mayor resistencia al crecimiento de grietas por fatiga, y más alta resistencia a la corrosión, particularmente usando la composición de aleación de la invención. Es decir, se pueden producir hojas que tienen un límite elástico mínimo en la dirección transversal mayor de 276 o 290 MPa, apropiadamente un mínimo de 303, 317 o 331 MPa y una tenacidad a la fractura mínima de 127, 132 o 137 MPa\surdm. También, la hoja tiene una velocidad de crecimiento de grietas por fatiga de 2,5 x 10^{-4} cm por ciclo en un intervalo de intensidad de esfuerzo cíclico mínimo de 20 MPa\surdm.

La hoja fabricada de acuerdo con la invención tiene la ventaja de mantener un límite elástico relativamente alto, por ejemplo, aproximadamente 324 MPa, al tiempo que se incrementa la tenacidad a la fractura de aproximadamente 137 a 150 MPa\surdm. La tenacidad a la fractura del producto desde el punto de vista de mediciones expresadas por K aparente (K ap) usando un panel de 40 cm de anchura puede oscilar entre 80 o 82 y 91 MPa\surdm. Según se presenta en la Figura 2, el nuevo producto tiene una resistencia a la propagación de grietas por fatiga considerablemente mejor que las aleaciones de capas exteriores de fuselaje existentes en ensayos conducidos usando un intervalo del factor de intensidad del esfuerzo cíclico constante de 20 MPa\surdm. Este intervalo del factor de intensidad de esfuerzos cíclicos es importante para el diseño de deterioro tolerante de aviones de transporte tales como aviones de líneas comerciales.

El material en hojas de la invención se caracteriza por la sustancial ausencia de partículas de fases secundarias, por ejemplo, partículas de Al_{7}Cu_{2}Fe, Al6(Fe, Mn), Al_{2}CuMg y Al_{2}Cu. Es decir, el material en hojas de la invención generalmente tiene menos de 1,25% en volumen de partículas mayores que 0,15 \mum^{2} medido por análisis de imagen óptica a través de la sección transversal del producto.

Es decir, el material en hojas de la invención generalmente tiene un pico de calorimetría diferencial de barrido de 500 a 530ºC, menor que 1,0 cal/gramo. Las Figuras 3 y 4 representan una comparación entre el nuevo producto y 2024-T3 que es el material corriente de elección para las capas exteriores del fuselaje de aeronaves de reacción comerciales.

Ejemplo

Un lingote de 40 x 152 cm que tenía la composición de 4,28% de Cu, 1,30% de Mg, 0,50% de Mn, 0,07% de Fe, 0,05% de Si, y el resto aluminio se revistió con AA1145, luego se calentó a aproximadamente 468ºC y se laminó en caliente a un espesor de plancha gruesa de 11,4 cm. La plancha gruesa se calentó luego a una temperatura por encima de 488ºC durante 17 horas y se laminó en caliente a un espesor de 4,5 mm. El metal se laminó en frío a un espesor final de 2,5 mm antes del tratamiento térmico de solubilización durante 10 minutos a 496ºC y 1 a 3% de estiramiento. la hoja se envejeció durante 3 semanas a temperatura ambiente.

Para comparación, 2024-T3, que se usa corrientemente para capas exteriores de fuselajes de aviones de reacción comerciales, que comprende la composición de 4,6% de Cu, 1,5% de Mg, 0,6% de Mn, 0,2% de Fe, 0,2% de Si, y el resto aluminio, se elaboró de la misma manera excepto que no se sometió a recalentamiento a 488ºC.

El producto de la invención tenía una media de tenacidad a la fractura por esfuerzo plano (K_{c} - 142 MPa\surdm) 16% más alta según los datos del nuevo producto en la Figura 1 versus la media de 123 MPa\surdm de los dos puntos más altos de los datos de 2024 T-3 de la Figura 1 y en un intervalo de la intensidad de esfuerzos cíclicos de 20 MPa\surdm, las grietas crecieron un 44% más lentas (da/dn = 13,5 x 10^{-5} cm/ciclo versus 24,2 x 10^{-5} cm/ciclo) según se presenta en la tabla de más abajo. Una explicación posible de las causas metalúrgicas del mejoramiento se puede ver en las Figuras 3 y 4, las cuales presentan curvas de calorimetría diferencial de barrido. El tamaño del pico agudo que se forma en el intervalo de temperatura de 500 a 530ºC (Fig. 3) es indicativo de la cantidad de fase o fases de constituyentes tales como Al_{2}CuMg y Al_{2}Cu presentes. Estas fases contribuyen a rebajar la tenacidad a la fractura y la resistencia al crecimiento de grietas por fatiga. El nuevo producto (Fig. 4) tiene un pico mucho más pequeño, que indica que la fracción en volumen de tal constituyente se ha reducido significativamente de acuerdo con la presente invención.

La fracción en volumen de las partículas grandes totales de las fases de constituyentes (que incluyen partículas que llevan Fe y Si), por ejemplo, más grandes que 0,15 \mum^{2}, era mucho más pequeña para el nuevo producto que para el 2024-T3 tratado convencionalmente. En doce mediciones, la fracción en volumen del nuevo producto oscilaba entre 0,756% y 1,056%. En doce mediciones, la fracción en volumen del constituyente 2024-T3 tratado convencionalmente oscilaba entre 1,429% y 2,185%.

Propagación de grietas por fatiga a diferentes intervalos de intensidad de esfuerzos cíclicos

1

\; \DeltaK = Intervalo del factor de intensidad de esfuerzos cíclicos.

\; da/dn = longitud del crecimiento de grietas durante un ciclo de carga/sin carga

\; Ensayo realizado con una relación R (carga mín./carga máx.) igual a 0,33.

La tenacidad a la fractura se midió usando un panel de 40 cm de anchura y 118 cm de longitud. Todos los valores dados se tomaron en la orientación T-L que significa que la carga aplicada era paralela a la dirección transversal de la hoja y la grieta se propagaba paralela a la dirección longitudinal de la hoja. La resistencia al crecimiento de grietas por fatiga se midió como la longitud que una grieta se propaga durante cada ciclo en un intervalo de intensidad de esfuerzos dado. Se ve fácilmente que cuando el factor de intensidad de esfuerzos se incrementa, la extensión del mejoramiento se hace más prominente.

Claims (6)

1. Un método de producir un producto en hoja de aleación a base de aluminio que comprende:

(a) proporcionar un cuerpo de una aleación a base de aluminio que contiene de 4,0 a 4,5% en peso de Cu, 1,2 a 1,5% en peso de Mg, 0,4 a 0,6% en peso de Mn, 0,12% en peso como máximo de Fe, 0,1% en peso como máximo de Si, siendo el resto aluminio, opcionalmente con 0,2% en peso como máximo de Zn, 0,2% en peso como máximo de Cr, 0,5% en peso como máximo de Zr, e impurezas;

(b) laminar en caliente el cuerpo para obtener una plancha gruesa, teniendo el cuerpo o la plancha gruesa un revestimiento de aluminio sobre ellos;

(c) calentar dicha plancha gruesa a una temperatura dentro del intervalo de 488ºC a 507ºC durante un período de 1 a 40 horas para disolver los constituyentes solubles;

(d) laminar en caliente la plancha gruesa dentro de un intervalo de temperaturas de 315 a 482ºC para obtener un producto en hoja;

(e) calentar para tratamiento térmico de solubilización dentro de un intervalo de temperatura de 488ºC a 507ºC durante hasta 60 minutos;

(f) enfriar rápidamente; y

(g) envejecer para producir un producto en hoja que tiene alta resistencia mecánica y niveles mejorados de tenacidad a la fractura y de resistencia al crecimiento de grietas por fatiga,

en el que la hoja tiene un límite elástico mínimo en la dirección transversal mayor de 275 MPa y una tenacidad a la fractura T-L mínima de 127 MPa\surdm, medidos utilizando un panel de 40 cm de ancho y 112 cm de largo.

2. El método de la reivindicación 1, en el que el cuerpo es laminado en caliente en un intervalo de temperatura de 315 a 482ºC previamente a dicho calentamiento y/o el producto en hoja es laminado en frío hasta obtener un calibre final de la hoja tal como de 1,3 a 6,3 mm después de dicha laminación en caliente.

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que:

Cu es 4,1 a 4,5% en peso;

Fe es 0,12% en peso como máximo; y/o

Si es 0,1% en peso como máximo.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el cuerpo proporcionado es un cuerpo de una aleación a base de aluminio que contiene de 4,1 a 4,4% en peso de Cu, 1,2 a 1,45% en peso de Mg, 0,4 a 0,6% en peso de Mn, 0,12% en peso como máximo de Fe, 0,1% en peso como máximo de Si, siendo el resto aluminio e impurezas.

5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en el que la hoja es envejecida naturalmente.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el revestimiento es uno de los siguientes:

(i) es de una aleación de aluminio de mayor pureza que dicho cuerpo;

(ii) el revestimiento es de la serie AA 1000 de la Aluminum Association:

(iii) el revestimiento es de la Aluminum Association AA1100, 1200, 1230, 1135, 1235, 1435, 1145, 1345, 1250, 1350, 1170, 1175, 1180, 1185, 1285, 1188, 1199 o 7072.