ES2457221T3

ES2457221T3 - Productos de aleación aluminio-cobre-litio

Info

Publication number: ES2457221T3
Application number: ES09764268.0T
Authority: ES
Inventors: Fabrice Heymes; Frank Eberl; Gaëlle POUGET
Original assignee: Constellium France SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2014-04-25
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: FR2938553A1; US8366839B2; BRPI0921819B1; US10190200B2; US20130255839A1; CA2743353C; FR2938553B1; EP2364378B1; DE09764268T1; EP2364378A1; US20190136356A1; CN102224267B; BRPI0921819A2; WO2010055225A1; CN102224267A; US20100126637A1; CA2743353A1

Abstract

Procedimiento de fabricación de un producto extruido, laminado y/o forjado a base de aleación de aluminio en el que: a) se elabora un baño de metal líquido que comprende del 2,0 al 3,1% en peso de Cu, del 1,4 al 1,8% en peso de Li, del 0,1 al 0,5% en peso de Ag, del 0,1 al 1,0% en peso de Mg, del 0,05 al 0,18% en peso de Zr, del 0,2 al 0,6% en peso de Mn y por lo menos un elemento elegido entre Cr, Sc, Hf y Ti, la cantidad del correspondiente elemento, de ser elegido, siendo del 0,05 al 0,3% en peso para Cr y Sc, del 0,05 al 0,5% en peso para Hf y del 0,01 al 0,15% en peso para Ti, 10 siendo el resto aluminio e impurezas inevitables; ajustándose la composición de tal modo que se obtiene una densidad a temperatura ambiente inferior a los 2,67 g/cm3, b) se cuela una forma bruta a partir del correspondiente baño de metal líquido; c) se homogeneiza la correspondiente forma bruta a una temperatura comprendida entre 515°C y 525°C, de modo que el tiempo equivalente para la homogeneización esté comprendido entre 5 y 20 horas, donde T (en kelvin) es la temperatura instantánea de tratamiento, que 20 evoluciona con el tiempo t (en horas), y Tref es una temperatura de referencia fijada en 793 K; d) se deforma en caliente, y de forma opcional en frío, la correspondiente forma bruta en un producto extruido, laminado y/o forjado; e) se disuelve y templa el correspondiente producto; f) se tracciona de manera controlada el correspondiente producto con una deformación permanente del 1 al 5% y preferentemente de por lo menos el 2%; g) se realiza un revenido del correspondiente producto mediante calentamiento de 140 a 170°C durante 5 a 70 horas, de modo que el correspondiente producto tenga un límite elástico convencional medido al 0,2% de alargamiento de por lo menos 440 MPa y preferentemente de por lo menos 460 MPa.

Description

Productos de aleacion aluminio-cobre-litio

Antecedentes de la invenci6n

La invencion se refiere a los productos modelados de aleaciones aluminio-cobre-litio en general y mas particularmente a dichos productos en forma de perfiles destinados a realizar refuerzos para la construccion aeronautica.

Estado de la tecnica

Se realiza un esfuerzo de investigacion continuo para desarrollar materiales que puedan simultaneamente reducir el peso y aumentar la eficacia de las estructuras de aviones de alto rendimiento. Las aleaciones de aluminio que contienen litio son muy interesantes al respecto, porque el litio puede reducir la densidad del aluminio del 3% y aumentar el modulo de elasticidad del 6% por cada por ciento en peso de litio anadido. Para que se elijan estas aleaciones para los aviones, su rendimiento debe alcanzar el de las aleaciones que suelen usarse, especialmente en terminos de compromiso entre propiedades de resistencia mecanica estatica (limite elastico, resistencia a la rotura) y propiedades de tolerancia a los danos (tenacidad, resistencia a la propagacion de grietas por fatiga), aunque dichas propiedades suelan ser antinomicas. Estas aleaciones tambien deben presentar una resistencia a la corrosion suficiente, poder conformarse segun los procedimientos habituales y presentar tensiones residuales pequenas para poder mecanizarse de forma integral. La patente US 5 032 359 describe una amplia familia de aleaciones aluminio-cobre-litio en las que la adicion de magnesio y plata, en particular del 0,3 al 0,5 por ciento en peso, permite aumentar la resistencia mecanica. Estas aleaciones suelen conocerse con el nombre comercial quot;Weldalite™quot;. La patente US 5 198 045 describe una familia de aleaciones Weldalite™ que comprenden (en % en peso) (2,4-3,5) Cu, (1,35-1,8) Li, (0,25-0,65) Mg, (0,25-0,65) Ag, (0,08-0,25) Zr. Los productos modelados fabricados con estas aleaciones combinan una densidad inferior a los 2,64 g/cm3 y un compromiso interesante entre resistencia mecanica y tenacidad. La patente US 7 229 509 describe una familia de aleaciones Weldalite™ que comprenden (en % en peso) (2,5-5,5) Cu, (0,1-2,5) Li, (0,2-1,0) Mg, (0,2-0,8) Ag, (0,2-0,8) Mn, (hasta 0,4) Zr u otros agentes de afino tales como Cr, Ti, Hf, Sc y V. Los ejemplos presentados tienen un compromiso mejorado entre resistencia mecanica y tenacidad pero su densidad es superior a los 2,7 g/cm3 . La solicitud de patente W02007/080267 describe una aleacion Weldalite™ que no contiene circonio, destinada a chapas del fuselaje y que comprende (en % en peso) (2,1-2,8) Cu, (1,1-1,7) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag, (0,2-0,6) Mn. La patente EP1891247 describe una aleacion Weldalite™ poco cargada de elementos de aleacion y destinada asimismo a la fabricacion de chapas del fuselaje, que comprende (en % en peso) (2,7-3,4) Cu, (0,8-1,4) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag y por lo menos un elemento elegido entre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf, Ti. La solicitud de patente W02006/131627 describe una aleacion destinada a chapas del fuselaje que comprende (en % en peso) (2,7-3,4) Cu, (0,8-1,4) Li, (0,2-0,6) Mg, (0,1-0,8) Ag y por lo menos un elemento elegido entre Zr, Mn, Cr, Sc, Hf y Ti, en la que las proporciones de Cu y Li cumplen con la condicion Cu + 5/3 Li lt; 5,2. La patente US 5 455 003 describe un procedimiento de produccion de aleaciones aluminio-cobre-litio que presentan propiedades mejoradas de resistencia mecanica y tenacidad a temperatura criogenica. Este procedimiento se aplica especialmente a una aleacion que comprende (en % en peso) (2,0-6,5) Cu, (0,2-2,7) Li, (0-4,0) Mg, (0-4,0) Ag, (03,0) Zn. Se conoce tambien la aleacion AA2196 que comprende (en % en peso) (2,5-3,3) Cu, (1,4-2,1) Li, (0,25-0,8) Mg, (0,25-0,6) Ag, (0,04-0,18) Zr y 0,35 Mn como maximo. Por lo general, fue admitido en estas patentes o solicitudes de patente que una alta homogeneizacion, es decir a una temperatura de por lo menos 527quot;C y durante por lo menos 24 h, permitia alcanzar las propiedades optimas de la aleacion. En ciertos casos de aleaciones poco cargadas (EP1891247) o libres de circonio (W02007/080267), se usaron condiciones de homogeneizacion mucho menos altas, es decir a una temperatura inferior a los 510quot;C. Sin embargo, permanece una necesidad en materia de productos de aleacion Al-Cu-Li de baja densidad con propiedades mejoradas aun mas, particularmente en terminos de compromiso entre resistencia mecanica por una parte, y tolerancia a los danos, tenacidad y resistencia a la propagacion de grietas por fatiga en particular, por otra parte, mientras que las otras propiedades de uso sigan satisfactorias, la resistencia a la corrosion en particular.

Objeto de la invenci6n

La invencion definida segun la reivindicacion 1 tiene por objeto un procedimiento de fabricacion de un producto extruido, laminado y/o forjado a base de aleacion de aluminio en el que:

5 a) se elabora un bano de metal liquido que comprende del 2,0 al 3,5% en peso de Cu, del 1,4 al 1,8% en peso de Li, del 0,1 al 0,5% en peso de Ag, del 0,1 al 1,0% en peso de Mg, del 0,05 al 0,18% en peso de Zr, del 0,2 al 0,6% en peso de Mn y por lo menos un elemento elegido entre Cr, Sc, Hf y Ti, la cantidad del correspondiente elemento, de ser elegido, siendo del 0,05 al 0,3% en peso para Cr y Sc, del 0,05 al 0,5% en peso para Hf y del 0,01 al 0,15% en peso para Ti,

siendo el resto aluminio e impurezas inevitables;

b) se cuela una forma bruta a partir del correspondiente bano de metal liquido;

15 c) se homogeneiza la correspondiente forma bruta a una temperatura comprendida entre 515quot;C y 525quot;C, de modo que el tiempo equivalente para la homogeneizacion

este comprendido entre 5 y 20 horas, donde T (en kelvin) es la temperatura instantanea de tratamiento, que evoluciona con el tiempo t (en horas), y Tref es una temperatura de referencia fijada en 793 K;

d) se deforma en caliente, y de forma opcional en frio, la correspondiente forma bruta en un producto extruido, laminado y/o forjado;

25 e) se disuelve y templa el correspondiente producto;

f) se tracciona de manera controlada el correspondiente producto con una deformacion permanente del 1 al 5% y preferentemente de por lo menos el 2%;

g) se realiza un revenido del correspondiente producto mediante calentamiento de 140 a 170quot;C durante 5 a 70 horas, de modo que el correspondiente producto tenga un limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento de por lo menos 440 MPa y preferentemente de por lo menos 460 MPa.

35 La invencion tambien tiene por objeto un producto extruido, laminado y/o forjado de aleacion de aluminio de densidad inferior a los 2,67 g/cm3, susceptible de obtenerse mediante el procedimiento segun la invencion.

0tro objeto de la invencion es un elemento de estructura que integre por lo menos un producto segun la invencion.

Descripci6n de las figuras

Figura 1. Forma del perfil W del ejemplo 1. Las cotas se indican en mm. Las muestras utilizadas para las caracterizaciones mecanicas se tomaron en la zona indicada en linea punteada. El espesor de la suela es de 16 mm.

45 Figura 2. Forma del perfil X del ejemplo 2. Las cotas se indican en mm. El espesor de la suela es de 26,3 mm.

Figura 3. Forma del perfil Y del ejemplo 2. Las cotas se indican en mm. El espesor de la suela es de 18 mm.

Figura 4. Compromiso entre tenacidad y resistencia mecanica obtenido para los perfiles X del ejemplo 2.

Figura 5. Compromiso entre tenacidad y resistencia mecanica obtenido para los perfiles Y del ejemplo 2; 5a: suela y direccion longitudinal; 5b: suela y direccion transversal larga.

55 Figura 6. Curva de Wohler que representa la formacion de grietas por fatiga para los perfiles Y del ejemplo 2.

Figura 7. Forma del perfil Z del ejemplo 3. Las cotas se indican en mm. Las muestras utilizadas para las caracterizaciones mecanicas se tomaron en la zona indicada en linea punteada. El espesor de la suela es de 20 mm.

Figura 8. Forma del perfil P del ejemplo 4. Las cotas se indican en mm.

Figura 9. Forma del perfil o del ejemplo 5. Las cotas se indican en mm.

Descripci6n de la invenci6n

Salvo indicacion contraria, todas las indicaciones relativas a la composicion quimica de las aleaciones se expresan como un porcentaje en peso basado en el peso total de la aleacion. La denominacion de las aleaciones se hace en virtud de lo dispuesto en los reglamentos de The Aluminum Association, conocidos por el especialista. La densidad depende de la composicion y se determina mas bien por calculo que por un metodo de medida de peso. Los valores se calculan en virtud del proceso de The Aluminum Association, que se describe en las paginas 2-12 y 2.13 de quot;Aluminum Standards and Dataquot;. Las definiciones de los estados metalurgicos se indican en la norma europea EN

515.

Salvo indicacion contraria, las caracteristicas mecanicas estaticas, en otros terminos la resistencia a la rotura Rm, el limite elastico convencional al 0,2% de alargamiento Rp0,2 (quot;limite elasticoquot;) y el alargamiento de rotura A, se determinan mediante un ensayo de traccion segun la norma EN 10002-1, toma de muestras y direccion del ensayo definiendose por la norma EN 485-1.

El factor de intensidad de tension (Ko) se determina segun la norma ASTM E 399. Asi, la proporcion de probetas definida en la seccion 7.2.1 de dicha norma siempre se verifica, asi como el procedimiento general definido en la seccion 8. En las secciones 9.1.3 y 9.1.4, la norma ASTM E 399 da criterios que permiten determinar si Ko es un valor valido de K1C. Asi, un valor K1C es siempre un valor Ko, sin embargo lo contrario no es verdad. En el marco de la invencion, no siempre se verifican los criterios de las secciones 9.1.3 y 9.1.4 de la norma ASTM E399, sin embargo para una geometria de probeta dada, los valores de Ko presentados siempre pueden compararse entre si, no siendo siempre accesible la geometria de probeta que permite obtener un valor valido de K1C habida cuenta de las tensiones vinculadas a las dimensiones de las chapas o perfiles.

El ensayo MASTMAASIS (Modified ASTM Acetic Acid Salt Intermittent Spray) se efectua segun la norma ASTM G85. Salvo indicacion contraria, se aplican las definiciones de la norma EN 12258. El espesor de los perfiles se define segun la norma EN 2066:2001: la seccion transversal se divide en rectangulos elementales de dimensiones A y B; A siendo siempre la mayor dimension del rectangulo elemental y B pudiendo considerarse como el espesor del rectangulo elemental. La suela es el rectangulo elemental que presenta la mayor dimension A.

En el presente caso, se llama quot;elemento de estructuraquot; o quot;elemento estructuralquot; de una construccion mecanica, una pieza mecanica cuyas propiedades mecanicas estaticas y/o dinamicas son particularmente importantes para el rendimiento de la estructura y para la que suele prescribirse o realizarse un calculo de estructura. Se trata tipicamente de elementos cuyo fallo es susceptible de poner en peligro la seguridad de la correspondiente construccion, de los usuarios o de los demas. Para un avion, estos elementos de estructura comprenden, en particular, los elementos que componen el fuselaje (tales como la piel de fuselaje (fuselage skin en ingles), los refuerzos o largueros de fuselaje (stringers), los tabiques estancos (bulkheads), los fuselajes circulares (circumferential frames), las alas (tales como la piel de ala (wing skin), los refuerzos (stringers o stiffeners), las costillas (ribs) y los largueros (spars)) y las aletas que comprenden, en particular, estabilizadores horizontales y verticales (horizontal or vertical stabilisers), asi como los perfiles de suelo (floor beams), los carriles de asientos (seat tracks) y las puertas.

Los presentes inventores observaron que asombrosamente, para ciertas aleaciones Al-Cu-Li de baja densidad que contienen adicion de plata, magnesio, circonio y manganeso a la vez, la eleccion de condiciones de homogeneizacion especificas permite mejorar muy significativamente el compromiso entre resistencia mecanica y tolerancia a los danos.

El procedimiento segun la invencion permite la fabricacion de un producto extruido, laminado y/o forjado.

En una primera etapa, se elabora un bano de metal liquido de modo que se obtiene una aleacion de aluminio de composicion definida.

La proporcion de cobre de la aleacion para la que se observa el efecto asombroso relacionado con la eleccion de las condiciones de homogeneizacion, esta comprendida entre el 2,0 y el 3,5% en peso, preferentemente entre el 2,45 o 2,5 y el 3,3% en peso. Segun un modo de realizacion ventajoso, la proporcion de cobre esta comprendida entre el 2,7 y el 3,1% en peso.

La proporcion de litio esta comprendida entre el 1,4 y el 1,8%. Segun un modo de realizacion ventajoso, la proporcion de litio esta comprendida entre el 1,42 y el 1,77% en peso.

La proporcion de plata esta comprendida entre el 0,1 y el 0,5% en peso. Los presentes inventores observaron que no se necesita una cantidad importante de plata para obtener la mejora deseada del compromiso entre resistencia mecanica y tolerancia a los danos. Segun una realizacion ventajosa de la invencion, la proporcion de plata esta comprendida entre el 0,15 y el 0,35% en peso. Segun un modo de realizacion de la invencion, que presenta la ventaja de minimizar la densidad, la proporcion de plata es del 0,25% en peso como maximo.

La proporcion de magnesio esta comprendida entre el 0,1 y el 1,0% en peso y es preferentemente inferior al 0,4% en 5 peso.

La combinacion de las condiciones de homogeneizacion especificas y de la adicion simultanea de circonio y manganeso es una caracteristica esencial de la invencion. La proporcion de circonio tiene que estar comprendida entre el 0,05 y el 0,18% en peso y la proporcion de manganeso tiene que estar comprendida entre el 0,2 y el 0,6% en peso. Preferentemente, la proporcion de manganeso es del 0,35% en peso como maximo.

Ademas, la aleacion contiene por lo menos un elemento que puede contribuir al control de tamano de grano, elegido entre Cr, Sc, Hf y Ti, la proporcion del elemento, de ser elegido, siendo del 0,05 al 0,3% en peso para Cr y Sc, del 0,05 al 0,5% en peso para Hf y del 0,01 al 0,15% en peso para Ti.

15 Es preferible limitar la proporcion de impurezas inevitables en la aleacion para alcanzar las propiedades de tolerancia a los danos mas favorables. Las impurezas inevitables comprenden el hierro y el silicio, dichas impurezas tienen preferentemente una proporcion inferior al 0,08% en peso y al 0,06% en peso para el hierro y el silicio, respectivamente, las otras impurezas tienen preferentemente una proporcion inferior al 0,05% en peso cada una y al 0,15% en peso total. Ademas, la proporcion de zinc es preferentemente inferior al 0,04% en peso.

Preferentemente, la composicion se ajusta de tal modo que se obtiene una densidad a temperatura ambiente inferior a los 2,67 g/cm3, mas preferentemente inferior a los 2,66 g/cm3, incluso en ciertos casos inferior a los 2,65 g/cm3 o incluso a los 2,64 g/cm3. La disminucion de la densidad suele asociarse a una degradacion de las propiedades.

25 Asombrosamente, en el marco de la invencion, es posible combinar una baja densidad con un compromiso de propiedades mecanicas muy ventajoso.

El bano de metal liquido se cuela despues en una forma bruta tal como lingote, placa de laminacion o esbozo para forja.

La forma bruta se homogeneiza despues a una temperatura comprendida entre 515quot;C y 525quot;C, de modo que el tiempo equivalente t(eq) a los 520quot;C para la homogeneizacion esta comprendido entre 5 y 20 horas y preferentemente entre 6 y 15 horas. El tiempo equivalente t(eq) a los 520quot;C se define mediante la formula:

35 donde T (en kelvin) es la temperatura instantanea de tratamiento, que evoluciona con el tiempo t (en horas), y Tref la temperatura de referencia fijada en 793 K. t(eq) se expresa en horas. La constante o/R � 26100 K procede de la energia de activacion para la difusion de Mn, o � 217000 �/mol. La formula que da t(eq) toma en cuenta fases de calentamiento y enfriamiento. Segun el modo de realizacion preferente de la invencion, la temperatura de homogeneizacion es de unos 520quot;C y el tiempo de tratamiento esta comprendido entre 8 y 20 horas. Para la homogeneizacion, los tiempos indicados corresponden a tiempos para los que el metal esta efectivamente a temperatura deseada.

En los ejemplos, se evidencia que las condiciones de homogeneizacion segun la invencion permiten mejorar asombrosamente el compromiso entre tenacidad y resistencia mecanica, con respecto a condiciones en las que la

45 combinacion de tiempo y temperatura es mas baja o inferior. Para minimizar el tiempo de homogeneizacion, es comunmente admitido por el especialista que es ventajoso realizar la homogeneizacion a la temperatura mas alta posible que permita evitar la fusion local, a fin de acelerar los procesos de difusion de los elementos y de precipitacion de los dispersoides. Para la composicion de aleacion segun la invencion, los presentes inventores observaron por lo contrario un efecto favorable asombroso de una combinacion de tiempo y temperatura de homogeneizacion mas baja que la de la tecnica anterior.

Tras homogeneizacion, la forma bruta suele enfriarse hasta la temperatura ambiente, antes de calentarse con vistas a su deformacion en caliente. El precalentamiento tiene por objetivo alcanzar una temperatura preferentemente comprendida entre 400 y 500quot;C y preferentemente del orden de los 450quot;C, que permita la deformacion de la forma

55 bruta. Para placas, el precalentamiento es tipicamente de 20 horas a 520quot;C. Es de notar que contrariamente a la homogeneizacion, los tiempos y temperaturas mencionados para el precalentamiento corresponden al tiempo pasado en el horno y a la temperatura del horno y no a la temperatura efectivamente alcanzada por el metal y al tiempo pasado a dicha temperatura. Para los lingotes destinados a extruirse, es ventajoso el precalentamiento por induccion.

La deformacion en caliente, y de forma opcional en frio, se efectua tipicamente por extrusion, laminacion y/o forjado de modo que se obtiene un producto extruido, laminado y/o forjado. A continuacion, el producto asi obtenido se disuelve, preferentemente por tratamiento termico entre 490 y 530quot;C durante 15 min a 8 h, y se templa, tipicamente en agua a temperatura ambiente o preferentemente agua fria.

El producto se somete despues a una traccion controlada del 1 al 5% y preferentemente de por lo menos el 2%. Segun un modo de realizacion de la invencion, se realiza una laminacion en frio con una reduccion comprendida entre el 5% y el 15% antes de la etapa de traccion controlada. De forma opcional, antes o despues de la traccion controlada, pueden realizarse etapas conocidas tales como el aplanado, el enderezado, la conformacion.

Se realiza un revenido a una temperatura comprendida entre 140 y 170quot;C durante 5 a 70 h para que el producto tenga un limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento de por lo menos 440 MPa y preferentemente de por lo menos 460 MPa. Asombrosamente, los presentes inventores observaron que la combinacion de las condiciones de homogeneizacion segun la invencion, con un revenido preferente realizado por calentamiento entre 148 y 155quot;C durante 10 a 40 horas, permite alcanzar, en ciertos casos, un grado de tenacidad K1C(L-T) particularmente elevado.

Los presentes inventores piensan que los productos obtenidos mediante el procedimiento segun la invencion presentan una microestructura muy peculiar, aunque no hayan podido describirla de forma precisa. En particular, el tamano, la distribucion y la morfologia de los dispersoides que contienen manganeso, parecen ser notables para los productos obtenidos mediante el procedimiento segun la invencion, sin embargo la caracterizacion completa de los dispersoides, cuyo tamano es del orden de los 50 a 100 nm, requiere observaciones mediante microscopia electronica con aumentos x 30 000, cuantificadas y numerosas, lo que explica la dificultad de obtener una descripcion fiable.

Preferentemente, los productos segun la invencion tienen una estructura granular esencialmente no recristalizada. Esencialmente no recristalizada quiere decir que por lo menos el 80% y preferentemente por lo menos el 90% de los granos no esta recristalizado a cuarto y a medio espesor del producto.

Los productos extruidos, y en particular los perfiles extruidos obtenidos mediante el procedimiento segun la invencion, son particularmente ventajosos. Las ventajas del procedimiento segun la invencion se observaron para perfiles finos, cuyo espesor de por lo menos un rectangulo elemental esta comprendido entre 1 mm y 8 mm, y perfiles gruesos, sin embargo los perfiles gruesos, es decir aquellos cuyo espesor de por lo menos un rectangulo elemental es superior a los 8 mm y preferentemente superior a los 12 mm, incluso a los 15 mm, son los mas ventajosos. El compromiso entre resistencia mecanica estatica y tenacidad o resistencia a la fatiga es particularmente ventajoso para los productos extruidos segun la invencion.

Un producto extruido de aleacion de aluminio segun la invencion tiene una densidad inferior a los 2,67 g/cm3, es susceptible de obtenerse mediante el procedimiento segun la invencion y se caracteriza ventajosamente por lo que:

(a): su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) expresada en MPa y su tenacidad K1C(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 129 -0,17 Rp0,2(L), preferentemente Ko(L-T) � 132 - 0,17 Rp0,2(L) y aun mas preferentemente Ko(L-T) � 135 -0,17 Rp0,2(L); y/o

(b): su resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 179 -0,25 Rm(L), preferentemente Ko(L-T) � 182 -0,25 Rm(L) y mas preferentemente Ko(L-T) � 185 - 0,25 Rm(L); y/o

(c): su resistencia a la rotura en direccion TL Rm(TL) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 88 -0,09 Rm(TL), preferentemente Ko(L-T) � 90 -0,09 Rm(TL) y mas preferentemente Ko(L-T) � 92 - 0,09 Rm(TL); y/o

(d): su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) es de por lo menos 490 MPa y preferentemente de por lo menos 500 MPa y su tension maxima para la formacion de grietas por fatiga y un numero de ciclos de rotura de 105 es superior a los 210 MPa, preferentemente superior a los 220 MPa y aun mas preferentemente superior a los 230 MPa para probetas de Kt � 2,3, con R � 0,1.

Preferentemente, la tenacidad Ko(L-T) de los productos extruidos segun la invencion es de por lo menos 43 MPa�m.

Segun el modo de realizacion de la invencion que permite alcanzar, para productos extruidos, una tenacidad Ko(L-T) de por lo menos 52 MPa�m con un limite elastico Rp0,2(L) de por lo menos 490 MPa, o preferentemente una tenacidad Ko(L-T) de por lo menos 56 MPa�m con una resistencia a rotura Rm(L) de por lo menos 515 MPa, una proporcion de cobre comprendida entre el 2,45 y el 2,65% en peso se asocia a una proporcion de litio comprendida entre el 1,4 y el 1,5% en peso.

Segun otro modo de realizacion de la invencion que permite alcanzar, para productos extruidos, una tenacidad Ko(L-T) de por lo menos 45 MPa�m con un limite elastico Rp0,2(L) de por lo menos 520 MPa, una proporcion de cobre comprendida entre el 2,65 y el 2,85% en peso se asocia a una proporcion de litio comprendida entre el 1,5 y el 1,7% en peso.

Preferentemente, la densidad de los productos extruidos segun la invencion es inferior a los 2,66 g/cm3, de manera 5 aun mas preferente inferior a los 2,65 g/cm3 e incluso, en ciertos casos, inferior a los 2,64 g/cm3.

Segun un modo de realizacion ventajoso de la invencion, se realiza un revenido que permite obtener un limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento superior a los 520 MPa, por ejemplo de 30 h a 152quot;C, la resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) expresada en MPa y la tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m entonces son Rm(L) � 550 y Ko(L-T) � 50.

El procedimiento segun la invencion tambien permite obtener productos laminados ventajosos. Entre los productos laminados, son ventajosas las chapas cuyo espesor es de por lo menos 10 mm y preferentemente de por lo menos 15 mm y/o de 100 mm como maximo y preferentemente de 50 mm como maximo.

15 Un producto laminado de aleacion de aluminio segun la invencion tiene una densidad inferior a los 2,67 g/cm3, es susceptible de obtenerse mediante el procedimiento segun la invencion y se caracteriza ventajosamente por lo que su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T es de por lo menos 23 MPa�m y preferentemente de por lo menos 25 MPa�m, su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) es por lo menos igual a 560 MPa y preferentemente por lo menos igual a 570 MPa y/o su resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) es por lo menos igual a 585 MPa y preferentemente por lo menos igual a 595 MPa.

Preferentemente, la densidad de los productos laminados segun la invencion es inferior a los 2,66 g/cm3, de manera aun mas preferente inferior a los 2,65 g/cm3 e incluso, en ciertos casos, inferior a los 2,64 g/cm3.

25 Los productos segun la invencion pueden utilizarse de manera ventajosa en elementos de estructura, de avion en particular. Un elemento de estructura que integra por lo menos un producto segun la invencion o fabricado a partir de dicho producto es ventajoso, en particular para la construccion aeronautica. Un elemento de estructura, formado por al menos un producto segun la invencion, en particular un producto extruido segun la invencion utilizado a modo de refuerzo o de estructura, puede usarse ventajosamente para la fabricacion de paneles de fuselaje o de ala de aviones asi como para cualquier otro uso donde las presentes propiedades pueden ser ventajosas.

Para ensamblar las piezas estructurales, pueden usarse todas las tecnicas conocidas y posibles de remache y soldadura adecuadas para aleaciones de aluminio, si se desea. Los inventores observaron que si se elige la

35 soldadura, puede ser preferible usar tecnicas de soldadura por laser o soldadura por friccion-agitacion.

Los productos de la invencion no suelen ocasionar ningun problema particular durante las operaciones ulteriores de tratamiento de superficie clasicamente utilizadas en la construccion aeronautica.

La resistencia a la corrosion de los productos de la invencion suele ser alta; a modo de ejemplo, los resultados del ensayo MASTMAASIS son por lo menos EA y preferentemente P para los productos segun la invencion.

Estos aspectos asi como otros de la invencion se explican mas detalladamente con ayuda de los siguientes ejemplos ilustrativos y no limitativos.

45 Ejemplos

Ejemplo 1.

En este ejemplo, se colaron distintas placas de aleacion Al-Cu-Li cuya composicion se da en el cuadro 1.

Cuadro 1. Composici6n en % en peso y densidad de las aleaciones Al-Cu-Li utilizadas

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

1: 0,06 0,04 2,94 0,01 0,36 0,01 0,02 0,12 1,62 0,34 2,635

2: 0,04 0,05 2,83 0,33 0,36 0,02 0,02 0,11 1,59 0,38 2,641

55 Las placas se homogeneizaron segun la tecnica anterior durante 8 h a 500quot;C y despues 24 h a 527quot;C. Se tomaron muestras de lingotes en las placas. Los lingotes se calentaron a 450quot;C +/-40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles W segun la Figura 1. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron a 524quot;C, se templaron en agua a una temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%. El revenido se efectuo durante 48 h a 152quot;C. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la rotura Rm y alargamiento de rotura (A), diametro de las muestras: 10 mm) asi como su tenacidad (Ko). La localizacion de las tomas de muestras se indica en linea punteada en la Figura 1. Las probetas utilizadas para las medidas de tenacidad tenian como caracteristicas B � 15 mm y W � 30 mm.

Las velocidades de aumento de temperatura de 15quot;C/h y de 50quot;C/h se utilizaron para la homogeneizacion y la 5 disolucion, respectivamente. El tiempo equivalente para la homogeneizacion fue de 37,5 horas.

Los resultados obtenidos se dan en el siguiente cuadro 2.

Cuadro 2. Propiedades mecanicas de los perfiles obtenidos a partir de las aleaciones 1 y 2

Aleaci6n: Direcci6n L Direcci6n LT KQ (K1C) (MPa_m)

Rm (MPa): Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L

1: 571 533 8,7 560 508 10,4 28,5 29,0

2: 556 522 7,9 550 515 8,4 37,6 35,5

Ejemplo 2 En este ejemplo, se compararon tres condiciones de homogeneizacion para dos tipos de perfiles, obtenidos a partir de lingotes tomados en una placa cuya composicion se da en el siguiente cuadro 3.

Cuadro 3. Composici6n en % en peso ydensidad de la aleaci6n Al-Cu-Li utilizada

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

3: 0,03 0,04 2,72 0,31 0,31 0,02 0,03 0,10 1,61 0,34 2,637

Los lingotes se homogeneizaron 8 h a 500quot;C y despues 24 h a 527quot;C (referencia A) u 8 h a 520quot;C (referencia B) u

20 8 h a 500quot;C (referencia C). La velocidad de aumento de temperatura fue de 15quot;C/h para la homogeneizacion y el tiempo equivalente fue de 37,5 horas para la homogeneizacion de referencia A, de 9,5 horas para la homogeneizacion de referencia B y de 4 horas para la homogeneizacion de referencia C. Tras homogeneizacion, los lingotes se calentaron a 450quot;C +/- 40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles X segun la Figura 2 o Y segun la Figura 3. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron a 524quot;C +/- 2quot;C, se templaron en agua a una

25 temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%.

Se utilizaron distintas condiciones de revenido. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la rotura Rm y alargamiento de rotura (A)) asi como su tenacidad (Ko). Las zonas de toma de muestras para el perfil Y se indican en la Figura 3:

30 refuerzo (1), refuerzo/suela (2), suela (3), las probetas utilizadas para las medidas de tenacidad tenian como caracteristicas B � 15 mm y W � 60 mm. Para el perfil X, las tomas de muestras se efectuan en la suela, las probetas utilizadas para las medidas de tenacidad tenian como caracteristicas B � 20 mm y W � 76 mm. Las muestras tomadas tenian un diametro de 10 mm excepto para la direccion T-L para la que las muestras tenian un diametro de 6 mm.

35 Los resultados obtenidos en los perfiles X se dan en el siguiente cuadro 4.

Cuadro 4. Propiedades mecanicas de los perfiles X de aleaci6n 3

Revenido: Homogeneizaci6n Direcci6n L Direcci6n TL KQ (MPa_m)

Rm (MPa): Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L

48 h 152quot;C: A 563 533 8,4 512 484 5,4 39,1 30,9

B: 569 541 9,8 528 500 6,6 40,7 34,2

C: 565 537 7,7 507 477 6,7 37,7 28,9

30 h 152quot;C: A 554 522 8,8 500 470 5,2 42,5 34,1

B: 557 524 10,1 519 486 7,4 53,3 42,9

C: 553 520 8,0 494 457 7,4 40,7 32,9

23 h 145quot;C: A 512 452 9,3 448 390 6,7 47,2 43,8

B: 515 455 10,0 479 414 12,6 47,1 58,9

C: 513 454 8,3 445 377 9,0 45,6 43,2

Estos resultados se ilustran en las Figuras 4a (direccion L) y 4b (direccion TL). Para los perfiles procedentes de lingotes homogeneizados a 520quot;C, el compromiso entre resistencia mecanica y tenacidad resulta muy claramente mejorado. En la direccion longitudinal, la mejora es particularmente clara para un revenido de 30 horas a 152quot;C. Los resultados obtenidos con el perfil Y se dan en el siguiente cuadro 5.

Cuadro 5. Propiedades mecanicas de los perfiles Y de aleaci6n 3

Revenido: 30 h 152°C 48 h 152°C

Homogeneizaci6n: A B A B

Direccion L - Refuerzo: Rm (MPa) 527 563 538 573

Rp0,2 (MPa): 500 537 516 551

A (%): 7,5 9,9 8,1 9,6

Direccion L - Refuerzo/suela: Rm (MPa) 534 580 551 590

Rp0,2 (MPa): 510 559 534 572

A (%): 6,6 8,6 7 7,8

Direccion L - Suela: Rm (MPa) 543 536 557 549

Rp0,2 (MPa): 505 494 529 517

A (%): 7,3 9,2 7,2 9,5

Direccion T-L (suela): Rm (MPa) 501 488 513 503

Rp0,2 (MPa): 456 441 472 462

A (%): 8,8 12,3 8,6 11,4

Ko (CT15-W60)(MPa�m): L-T 34,3 45,2 30,5 42,8

T-L: 29,3 42,5 26,4* 37,3

* K1C

10 Estos resultados se ilustran en las Figuras 5a (direccion L) y 5b (direccion TL). Para los perfiles procedentes de lingotes homogeneizados a 520quot;C, el compromiso entre resistencia mecanica y tenacidad tambien resulta claramente mejorado, y eso para las dos condiciones de revenido sometidas a prueba.

Se realizaron ensayos de fatiga en el caso del revenido de 30 h a 152quot;C, en probetas con agujero (Kt � 2,3) con una

15 relacion (carga minima / carga maxima) R � 0,1 y una frecuencia de 80 Hz. Los ensayos se realizaron en el aire ambiente del laboratorio. Estos ensayos se presentan en la Figura 6. Para un numero de ciclos dado, el aumento de la tension maxima esta comprendido entre el 10 y el 25%. La tension maxima para la formacion de grietas por fatiga y un numero de ciclos a rotura de 105 es del orden de los 230 MPa para probetas de Kt � 2,3, con R � 0,1.

20 Ejemplo 3

En este ejemplo, se compararon dos de las condiciones de homogeneizacion del ejemplo 2 para otro tipo de perfiles obtenidos a partir de lingotes tomados en una placa cuya composicion se da en el siguiente cuadro 6:

25 Cuadro 6. Composici6n en % en peso de las aleaciones Al-Cu-Li utilizadas

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

4: 0,03 0,05 3,05 0,01 0,39 0,01 0,03 0,12 1,70 0,35 2,631

5: 0,03 0,04 2,90 0,31 0,40 0,01 0,03 0,1 1,67 0,38 2,635

Los lingotes de aleacion 4 se homogeneizaron 8 h a 500quot;C y despues 24 h a 527quot;C (o sea la homogeneizacion de referencia A) mientras que los lingotes de aleacion 5 se homogeneizaron 8 h a 520quot;C (referencia B). Tras 30 homogeneizacion, los lingotes se calentaron a 450quot;C +/- 40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles Z segun la Figura 7. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron a 524quot;C +/- 2quot;C, se templaron en agua a una temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%. Por ultimo, los perfiles se sometieron a un revenido de 48 h a 152quot;C. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la 35 rotura Rm y alargamiento de rotura (A), diametro de las muestras: 10 mm) asi como su tenacidad (Ko), las probetas utilizadas para las medidas de tenacidad tenian como caracteristicas B � 15 mm y W � 60 mm. De forma general,

las medidas efectuadas en el extremo del perfil permiten obtener las caracteristicas mecanicas mas desfavorables del perfil. La localizacion de las tomas de muestras se indica en linea punteada en la Figura 7. Los resultados obtenidos se dan en el siguiente cuadro 7. Los productos segun la invencion presentan caracteristicas mecanicas un poco superiores y una tenacidad mejorada de mas del 20%.

Cuadro �. Propiedades mecanicas de los perfiles Z de aleaci6n 4 y 5

Direcci6n L: KQ (MPa_m)

Aleaci6n: Rm (MPa) Rp0�2 (MPa) A (%) L-T T-L

4: 576 527 8,4 31,0 31,4

5: 574 536 9,8 38,2 37,8

Ejemplo 4

10 En este ejemplo, se colo un lingote cuya composicion se da en el cuadro 8.

Cuadro 8. Composici6n en % en peso ydensidad de la aleaci6n Al-Cu-Li utilizada

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

6: 0,03 0,05 3,1 0,3 0,4 0,01 0,03 0,11 1,65 0,34 2,639

15 Los lingotes de aleacion 6 se homogeneizaron 8 h a 520quot;C (o sea la homogeneizacion de referencia B). Tras homogeneizacion, los lingotes se calentaron a 450quot;C +/- 40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles P segun la Figura 8. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron, se templaron en agua a una temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y 5%. Por ultimo, los perfiles se sometieron a un revenido de 48 h a 152quot;C. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del

20 perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la rotura Rm y alargamiento de rotura A).

Los resultados obtenidos se dan en el siguiente cuadro 9.

25 Cuadro �. Propiedades mecanicas de los perfiles P de aleaci6n 6

Direcci6n L

Aleaci6n: Rm (MPa) Rp0�2 (MPa) A (%)

6: 562 525 10,1

Se realizaron ensayos de fatiga en probetas con agujero (Kt � 2,3) con una relacion (carga minima / carga maxima) R � 0,1 y una frecuencia de 80 Hz. Los ensayos se realizaron en el aire ambiente del laboratorio. Los resultados de 30 estos ensayos se dan en el cuadro 10.

Cuadro 10. Resultados de los ensayos de fatiga S/N para los perfiles de aleaci6n 6

Carga ma�ima �MPa�: Ciclos

MPa: N

300: 22 120

280: 31 287

260: 46 696

240: 53 462

220: 87 648

200: 113 583

180: 132 003

170: 203 112

160: 232 743

150: 177 733

140: 5 113 237

130: 9 338 654

Ejemplo 5

En este ejemplo, se colo un lingote cuya composicion se da en el cuadro 11.

Cuadro 11. Composici6n en % en peso ydensidad de la aleaci6n Al-Cu-Li utilizada

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

7: 0,03 0,05 3,1 0,3 0,4 0,01 0,04 0,10 1,71 0,36 2,636

10 Los lingotes de aleacion 7 se homogeneizaron 8 h a 520quot;C (o sea la homogeneizacion de referencia B). Tras homogeneizacion, los lingotes se calentaron a 450quot;C +/- 40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles o segun la Figura 9. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron, se templaron en agua a una temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%. Por ultimo, los

15 perfiles se sometieron a un revenido de 48 h a 152quot;C. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la rotura Rm y alargamiento de rotura A).

Los resultados obtenidos se dan en el siguiente cuadro 12. 20

Cuadro 12. Propiedades mecanicas de los perfiles Q de aleaci6n �

Aleaci6n: Direcci6n L

Rm (MPa): Rp0,2 (MPa) A (%)

7: 561 521 8,5

Se realizaron ensayos de fatiga en probetas con agujero (Kt � 2,3) con una relacion (carga minima / carga maxima) 25 R � 0,1 y una frecuencia de 80 Hz. Los ensayos se realizaron en el aire ambiente del laboratorio. Los resultados de estos ensayos se dan en el cuadro 13.

Cuadro 13. Resultados de los ensayos de fatiga S/N para los perfiles de aleaci6n �

Carga ma�ima �MPa�: Ciclos

MPa: N

300: 22 165

280: 32 214

260: 47 536

240: 59 094

220: 103 407

200: 251 771

190: 254 842

180: 6 508 197

160: 6 130 947

130: 9 383 980

Ejemplo 6

En este ejemplo, se colo una placa cuya composicion se da en el cuadro 14.

Cuadro 14. Composici6n en % en peso ydensidad de la aleaci6n Al-Cu-Li utilizada

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

8: 0,03 0,06 3,1 0,3 0,4 0,01 0,03 0,11 1,77 0,36 2,631

La placa se escalpo y despues se homogeneizo a 520quot;C +/- 5quot;C durante 8 h (o sea la homogeneizacion de

10 referencia B). Tras homogeneizacion, la placa se lamino en caliente para obtener chapas con un espesor de 25 mm. Las chapas se disolvieron a 524quot;C +/- 2quot;C, se templaron en agua fria y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%. Muestras de 10 mm de diametro tomadas en algunas de estas chapas se sometieron despues a un revenido durante un tiempo comprendido entre 20 h y 50 h a 155quot;C. Dichas muestras se sometieron a prueba para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la

15 rotura Rm y alargamiento de rotura (A)) asi como su tenacidad (Ko), con probetas de geometria B � 15 mm, W � 30 mm. Los resultados obtenidos se dan en el siguiente cuadro 15.

Cuadro 15. Propiedades mecanicas de las chapas de aleaci6n 8 sometidas a un revenido en laboratorio

Aleaci6n: Tracci6n Tiempo de revenido a 155°C Rm L (MPa) Rp0�2 L (MPa) KQ L-T (MPa_m)

8: 2,5% 20 557 504 33,9

30: 579 538 28,6

40: 586 550 25,4

50: 589 555 25,8*

8: 4,4% 20 577 543 30,5

30: 589 562 27,2

40: 594 566 23,8*

50: 597 571 23,7

20 * K1c Las chapas se sometieron a un revenido industrial de 48 h a 152quot;C. Los resultados de los ensayos mecanicos (toma de muestras a medio espesor) efectuados en las chapas asi obtenidas se dan en el cuadro 16. 25 Cuadro 16. Propiedades mecanicas de las chapas de aleaci6n 8 sometidas a un revenido industrial

Tracci6n: Rm L (MPa) Rp0�2 L (MPa) A% L Rm TL (MPa) Rp0�2 TL (MPa) A% TL Rm 45° (MPa) Rp0�2 45° (MPa) A% 45° KQ L-T (MPa_m) KQ L-T (MPa_m)

2,5: 594 559 6 568 523 6 522 466 9 26,2 25,1

4: 600 571 6 575 537 6 526 476 10 25,3 24,7

Ejemplo �

30 En este ejemplo, se utilizaron las condiciones de homogeneizacion segun la invencion para dos tipos de perfiles obtenidos a partir de lingotes de dos aleaciones diferentes cuya composicion se da en el siguiente cuadro 17.

Cuadro 1�. Composici6n en % en peso ydensidad de la aleaci6n Al-Cu-Li utilizada

Aleaci6n: Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr Li Ag Densidad (g/cm3)

9: 0,03 0,05 2,49 0,31 0,35 0,01 0,04 0,13 1,43 0,25 2,645

10: 0,03 0,06 2,62 0,30 0,35 0,01 0,04 0,14 1,42 0,25 2,648

Los lingotes se homogeneizaron 8 h a 520quot;C (referencia B). La velocidad de aumento de temperatura fue de 15quot;C/h 5 para la homogeneizacion y el tiempo equivalente fue de 9,5 horas. Tras homogeneizacion, los lingotes se calentaron a 450quot;C +/- 40quot;C y se extruyeron en caliente despues para obtener perfiles X segun la Figura 2 o Y segun la Figura

3. Los perfiles asi obtenidos se disolvieron a 524quot;C +/- 2quot;C, se templaron en agua a una temperatura inferior a los 40quot;C y se traccionaron con un alargamiento permanente comprendido entre el 2 y el 5%.

10 Se utilizaron distintas condiciones de revenido. Se sometieron a prueba muestras tomadas en el extremo del perfil para determinar sus propiedades mecanicas estaticas (limite elastico Rp0,2, resistencia a la rotura Rm y alargamiento de rotura (A)) asi como su tenacidad (Ko). Las tomas de muestras se efectuaron en la suela para los perfiles X e Y. Las muestras tomadas tenian un diametro de 10 mm excepto para la direccion T-L para la que las muestras tenian un diametro de 6 mm. Las probetas utilizadas para las medidas de tenacidad tenian como caracteristicas B � 15 mm

15 yW� 60mm(perfilesY) y B � 20 mmy W� 76mm(perfilesX).

Los resultados obtenidos en los perfiles X e Y se dan en los siguientes cuadros 18 y 19.

Cuadro 18. Propiedades mecanicas de los perfiles X de aleaci6n 8 y �

Aleaci6n: Revenido Direcci6n L Direcci6n TL KQ (MPa_m)

Rm (MPa): Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L

9: 20 h 152quot;C 468 405 12,6 444 388 15,1 60,8 60,2

30 h 152quot;C: 497 450 12,8 465 417 15,1 63,7 52,1

48 h 152quot;C: 517 478 11,0 486 447 12,5 60,3 47,9*

60 h 152quot;C: 526 493 10,9 494 458 12,7 56,5 45,6*

10: 20 h 152quot;C 488 433 10,9 457 397 13,1 61,4 54,1

30 h 152quot;C: 513 470 11,3 486 441 13,2 59,8 47,7

48 h 152quot;C: 532 498 10,1 501 463 12,4 55,2 42,5*

60 h 152quot;C: 536 503 9,9 503 468 9,5 53,6 40,0*

*K1C

Cuadro 1�. Propiedades mecanicas de los perfiles Y de aleaci6n 8 y �

Aleaci6n: Revenido Direcci6n L Direcci6n TL KQ (MPa_m)

Rm (MPa): Rp0,2 (MPa) A (%) Rm (MPa) Rp0,2 (MPa) A (%) L-T T-L

9: 20 h 152quot;C 489 432 12 451 392 15 53,6 53,6

30 h 152quot;C: 517 477 11 478 435 13 57,9 50,8

48 h 152quot;C: 535 501 10 494 457 12 56,9 47,2

60 h 152quot;C: 539 506 10 497 462 12 53,0 45,4*

10: 20 h 152quot;C 496 440 11,9 458 402 14 54,2 50,3

30 h 152quot;C: 523 483 11,1 485 442 13 52,7 46,3

48 h 152quot;C: 539 506 10,5 500 465 11 52,2 39,5

60 h 152quot;C: 546 515 10,3 504 470 11 49,1 38,4*

25 *K1C

El compromiso entre tenacidad y resistencia mecanica obtenido con las aleaciones 9 y 10 es particularmente ventajoso, especialmente para obtener valores de tenacidad muy elevados, con Ko(L-T) superior a los 50 MPa�m e incluso superior a los 55 MPa�m.

30 este comprendido entre 5 y 20 horas, donde T (en kelvin) es la temperatura instantanea de tratamiento, que evoluciona con el tiempo t (en horas), y Tref es una temperatura de referencia fijada en 793 K;

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Procedimiento de fabricacion de un producto extruido, laminado y/o forjado a base de aleacion de aluminio en

el que:

5

a) se elabora un bano de metal liquido que comprende del 2,0 al 3,1% en peso de Cu, del 1,4 al 1,8% en

peso de Li, del 0,1 al 0,5% en peso de Ag, del 0,1 al 1,0% en peso de Mg, del 0,05 al 0,18% en peso de Zr,

del 0,2 al 0,6% en peso de Mn y por lo menos un elemento elegido entre Cr, Sc, Hf y Ti, la cantidad del

correspondiente elemento, de ser elegido, siendo del 0,05 al 0,3% en peso para Cr y Sc, del 0,05 al 0,5% en

peso para Hf y del 0,01 al 0,15% en peso para Ti,

siendo el resto aluminio e impurezas inevitables; ajustandose la composicion de tal modo que se obtiene una densidad a temperatura ambiente inferior a los 2,67 g/cm3 ,

15

b) se cuela una forma bruta a partir del correspondiente bano de metal liquido;

c) se homogeneiza la correspondiente forma bruta a una temperatura comprendida entre 515quot;C y 525quot;C, de

modo que el tiempo equivalente para la homogeneizacion

d) se deforma en caliente, y de forma opcional en frio, la correspondiente forma bruta en un producto extruido, laminado y/o forjado;

25 e) se disuelve y templa el correspondiente producto;

f) se tracciona de manera controlada el correspondiente producto con una deformacion permanente del 1 al 5% y preferentemente de por lo menos el 2%;

g) se realiza un revenido del correspondiente producto mediante calentamiento de 140 a 170quot;C durante 5 a 70 horas, de modo que el correspondiente producto tenga un limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento de por lo menos 440 MPa y preferentemente de por lo menos 460 MPa.

35 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1 en el que la proporcion de cobre del correspondiente bano de metal liquido es de por lo menos el 2,5% en peso y preferentemente de por lo menos el 2,7% en peso.
3.

Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2 en el que la proporcion de litio del correspondiente bano de metal liquido esta comprendida entre el 1,42 y el 1,77% en peso.
4.

Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 en el que las correspondientes impurezas inevitables comprenden el hierro y el silicio, dichas impurezas tienen una proporcion inferior al 0,08% en peso y al 0,06% en peso para el hierro y el silicio, respectivamente, las otras impurezas tienen una proporcion inferior al 0,05% en peso cada una y al 0,15% en peso total.
5.

Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en el que el correspondiente tiempo equivalente para la homogeneizacion esta comprendido entre 6 y 15 horas.
6.

Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 en el que la temperatura de homogeneizacion es de unos 520quot;C y el tiempo de tratamiento esta comprendido entre 8 y 20 horas.
7.

Procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 en el que el correspondiente revenido se realiza por calentamiento entre 148 y 155quot;C durante 10 a 40 horas.

55 8. Producto extruido de aleacion de aluminio de densidad inferior a los 2,67 g/cm3 obtenido mediante el procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por lo que su tenacidad Ko(L-T) es de por lo menos 52 MPa, su limite elastico Rp0,2(L) es de por lo menos 490 MPa, y por lo que su proporcion de cobre esta comprendida entre el 2,45 y el 2,65% en peso y su proporcion de litio esta comprendida entre el 1,4 y el 1,5% en peso, y caracterizado por lo que:

(a)

su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 129 -0,17 Rp0,2(L); y/o

(b)

su resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 179 - 0,25 Rm(L); y/o

(c)

su resistencia a la rotura en direccion TL Rm(TL) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 88 - 0,09 Rm(TL); y/o

(d)

su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) es de por lo menos 490 MPa y preferentemente de por lo menos 500 MPa y su tension maxima para la formacion de grietas por fatiga y un numero de ciclos de rotura de 105 es superior a los 210 MPa para probetas de Kt � 2,3, con R � 0,1.
9.

Producto extruido segun la reivindicacion 8 caracterizado por lo que su tenacidad Ko(L-T) es de por lo menos 56 MPa y su resistencia a rotura Rm(L) es de por lo menos 515 MPa.
10.

Producto extruido de aleacion de aluminio de densidad inferior a los 2,67 g/cm3 obtenido mediante el procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por lo que su tenacidad Ko(L-T) es de por lo menos 45 MPa�m y su limite elastico Rp0,2(L) es de por lo menos 520 MPa, y por lo que su proporcion de cobre esta comprendida entre el 2,65 y el 2,85% en peso y su proporcion de litio esta comprendida entre el 1,5 y el 1,7% en peso, y caracterizado por lo que:

(a)

su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 129 -0,17 Rp0,2(L); y/o

(b)

su resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 179 - 0,25 Rm(L); y/o

(c)

su resistencia a la rotura en direccion TL Rm(TL) expresada en MPa y su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T expresada en MPa�m son tales, que Ko(L-T) � 88 - 0,09 Rm(TL); y/o

(d)

su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) es de por lo menos 490 MPa y preferentemente de por lo menos 500 MPa y su tension maxima para la formacion de grietas por fatiga y un numero de ciclos de rotura de 105 es superior a los 210 MPa para probetas de Kt � 2,3, con R � 0,1.
11.

Producto extruido segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, cuyo espesor de por lo menos un rectangulo elemental es superior a los 8 mm y preferentemente superior a los 12 mm.
12.

Producto laminado de aleacion de aluminio de densidad inferior a los 2,67 g/cm3 obtenido mediante el procedimiento segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7 caracterizado por lo que su tenacidad Ko(L-T) en direccion L-T es de por lo menos 23 MPa�m y su limite elastico convencional medido al 0,2% de alargamiento en direccion L Rp0,2(L) es por lo menos igual a 560 MPa y/o su resistencia a la rotura en direccion L Rm(L) es por lo menos igual a 585 MPa.
13.

Producto laminado segun la reivindicacion 12, cuyo espesor es de por lo menos 10 mm y preferentemente de por lo menos 15 mm.
14.

Elemento de estructura que integra por lo menos un producto segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 13 o fabricado a partir de dicho producto.
15.

Elemento de estructura segun la reivindicacion 14 que comprende por lo menos un producto extruido segun una cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, utilizado a modo de refuerzo o de estructura, caracterizado porque se usa para la fabricacion de paneles de fuselaje o de ala de aviones.