RU2815234C2 - Alloys based on aluminium and lithium of 2xxx series - Google Patents
Alloys based on aluminium and lithium of 2xxx series Download PDFInfo
- Publication number
- RU2815234C2 RU2815234C2 RU2021114083A RU2021114083A RU2815234C2 RU 2815234 C2 RU2815234 C2 RU 2815234C2 RU 2021114083 A RU2021114083 A RU 2021114083A RU 2021114083 A RU2021114083 A RU 2021114083A RU 2815234 C2 RU2815234 C2 RU 2815234C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- product
- another embodiment
- aluminum
- 2xxx series
- Prior art date
Links
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 249
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 249
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 91
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 34
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 6
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 title abstract description 6
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 235000012438 extruded product Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 72
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 47
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 26
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 74
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 59
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 39
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 37
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 28
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 25
- 229910001148 Al-Li alloy Inorganic materials 0.000 description 24
- JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N [Li].[Al] Chemical compound [Li].[Al] JFBZPFYRPYOZCQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 22
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 17
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 13
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 13
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 12
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 12
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 8
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 6
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002970 Calcium lactobionate Substances 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018575 Al—Ti Inorganic materials 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N beryllium atom Chemical compound [Be] ATBAMAFKBVZNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 238000004512 die casting Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000009415 formwork Methods 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕFIELD OF TECHNOLOGY TO WHICH THE INVENTION RELATES
[001] Настоящее изобретение относится к сплавам на основе алюминия и лития серии 2xxx и к изделиям, выполненным из них.[001] The present invention relates to 2xxx series aluminum and lithium alloys and products made therefrom.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[002] Сплавы на основе алюминия являются пригодными в различных способах применения. Однако улучшение одного свойства сплава на основе алюминия без ухудшения другого свойства часто оказывается трудным. Например, сложно увеличить прочность сплава без уменьшения ударной вязкости сплава. Другие представляющие интерес свойства сплавов на основе алюминия включают коррозионную стойкость и сопротивление росту усталостных трещин, в качестве двух примеров.[002] Aluminum-based alloys are useful in a variety of applications. However, improving one property of an aluminum-based alloy without compromising another property often proves difficult. For example, it is difficult to increase the strength of an alloy without reducing the toughness of the alloy. Other properties of aluminum-based alloys of interest include corrosion resistance and fatigue crack growth resistance, as two examples.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION
[003] В целом, данная заявка на патент относится к новым сплавам на основе алюминия и лития серии 2xxx. Обычно новые сплавы на основе алюминия и лития серии 2xxx содержат (и в некоторых случаях состоят по сути или состоят из указанного) от 2,5 до 3,9 вес. % Cu, от 0,82 до 1,20 вес. % Li, от 0,5 до 2,0 вес. % Zn, от 0,10 до 0,60 вес. % Mn, от 0,05 до 0,35 вес. % Mg; от 0,05 до 0,50 вес. % по меньшей мере одного элемента для контроля структуры зерна, где по меньшей мере один элемент для контроля структуры зерна выбран из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, V, Hf, других редкоземельных элементов и их комбинаций, не более 0,22 вес. % Ag, не более 0,15 вес. % Fe, не более 0,12 вес. % Si и не более 0,15 вес. % Ti, при этом остальная часть представляет собой алюминий, второстепенные элементы и примеси. Изделия, включающие композиции на основе такого сплава, могут характеризоваться улучшенным сочетанием, например, двух или более из прочности, удлинения, вязкости разрушения и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением. [003] In general, this patent application relates to the new 2xxx series aluminum and lithium based alloys. Typically, the new 2xxx series aluminum and lithium based alloys contain (and in some cases consist essentially or consist of) 2.5 to 3.9 wt. % Cu, 0.82 to 1.20 wt. % Li, from 0.5 to 2.0 wt. % Zn, from 0.10 to 0.60 wt. % Mn, from 0.05 to 0.35 wt. % Mg; from 0.05 to 0.50 wt. % of at least one grain structure control element, wherein the at least one grain structure control element is selected from the group consisting of Zr, Sc, Cr, V, Hf, other rare earth elements and combinations thereof, not more than 0.22 wt . % Ag, no more than 0.15 wt. % Fe, no more than 0.12 wt. % Si and not more than 0.15 wt. % Ti, with the remainder being aluminum, minor elements and impurities. Products incorporating compositions based on such an alloy may have an improved combination of, for example, two or more of strength, elongation, fracture toughness, and stress corrosion cracking resistance.
i. Составi. Compound
[004] Как указано выше, в сплав включена медь (Cu), и она обычно присутствует в диапазоне от 2,5 вес. % до 3,9 вес. % Cu. Более конкретные варианты осуществления, которые относятся к меди, представлены ближе к концу данного раздела.[004] As stated above, copper (Cu) is included in the alloy and is typically present in the range of 2.5 wt. % up to 3.9 wt. % Cu. More specific embodiments that relate to copper are presented towards the end of this section.
[005] Как указано выше, в новый сплав включен литий (Li), и он обычно присутствует в диапазоне от 0,82 вес. % до 1,20 вес. %. В одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,85 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,875 вес. % Li. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,90 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,925 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,95 вес. % Li. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 1,15 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 1,10 вес. % Li. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 1,075 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 1,050 вес. % Li. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 1,025 вес. % Li. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 1,000 вес. % Li. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,980 вес. % Li.[005] As stated above, lithium (Li) is included in the new alloy and is typically present in the range of 0.82 wt. % up to 1.20 wt. %. In one embodiment, the new alloy includes at least 0.85 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.875 wt. % Li. In yet another embodiment, the new alloy includes at least 0.90 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.925 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.95 wt. % Li. In one embodiment, the new alloy includes no more than 1.15 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes no more than 1.10 wt. % Li. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 1.075 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes no more than 1.050 wt. % Li. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 1.025 wt. % Li. In another embodiment, the new alloy includes no more than 1,000 wt. % Li. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.980 wt. % Li.
[006] В новый сплав обычно включен цинк (Zn), и он обычно присутствует в диапазоне от 0,50 вес. % Zn до 2,0 вес. % Zn. Более конкретные варианты осуществления, которые относятся к цинку, представлены ближе к концу данного раздела. [006] Zinc (Zn) is typically included in the new alloy and is typically present in the range of 0.50 wt. % Zn up to 2.0 wt. %Zn. More specific embodiments that relate to zinc are presented towards the end of this section.
[007] Весовое соотношение меди и цинка в сплаве может быть связано с его улучшенными свойствами (например, с чувствительностью к закалке). В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия серии 2xxx демонстрирует весовое соотношение меди и цинка, составляющее не более 4,25:1 (Cu:Zn). [007] The weight ratio of copper to zinc in an alloy may be related to its improved properties (eg, quench sensitivity). In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-based alloy exhibits a copper to zinc weight ratio of no more than 4.25:1 (Cu:Zn).
[008] В новый сплав обычно включен марганец (Mn), и он обычно присутствует в диапазоне от 0,10 вес. % до 0,60 вес. % Mn. В одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,125 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,15 вес. % Mn. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,175 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,20 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,225 вес. % Mn. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,25 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,27 вес. % Mn. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,55 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,50 вес. % Mn. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,45 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,425 вес. % Mn. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,40 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,375 вес. % Mn. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,35 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,325 вес. % Mn. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,30 вес. % Mn. В области легирования марганец может считаться как легирующим ингредиентом, так и элементом для контроля структуры зерна - марганец, удерживаемый в твердом растворе, может улучшать механические свойства сплава (например, прочность и/или ударную вязкость), тогда как марганец в форме частиц (например, в виде Al6Mn, Al12Mn3Si2, Al20Cu2Mn3 - иногда называемых дисперсными частицами) может способствовать контролю структуры зерна и также улучшать свойства, связанные с допустимыми повреждениями, такие как вязкость разрушения. Однако, поскольку Mn отдельно определен со своими пределами содержания в составе в данной заявке на патент, он не входит в определение «элемента для контроля структуры зерна» (описанное ниже) для целей данной заявки на патент.[008] Manganese (Mn) is typically included in the new alloy and is typically present in the range of 0.10 wt. % up to 0.60 wt. % Mn. In one embodiment, the new alloy includes at least 0.125 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.15 wt. % Mn. In yet another embodiment, the new alloy includes at least 0.175 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.20 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.225 wt. % Mn. In yet another embodiment, the new alloy includes at least 0.25 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.27 wt. % Mn. In one embodiment, the new alloy includes no more than 0.55 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.50 wt. % Mn. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.45 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.425 wt. % Mn. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.40 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.375 wt. % Mn. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.35 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.325 wt. % Mn. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.30 wt. % Mn. In the field of alloying, manganese can be considered both an alloying ingredient and a grain structure control element—manganese held in solid solution can improve the alloy's mechanical properties (e.g., strength and/or toughness), while manganese in particulate form (e.g. in the form of Al 6 Mn, Al 12 Mn 3 Si 2 , Al 20 Cu 2 Mn 3 - sometimes called dispersed particles) can help control grain structure and also improve damage tolerance properties such as fracture toughness. However, since Mn is specifically defined with its composition limits in this patent application, it is not included in the definition of “grain structure control element” (described below) for purposes of this patent application.
[009] В новый сплав включен магний (Mg), и он обычно присутствует в диапазоне от 0,05 вес. % до 0,35 вес. % Mg. Более конкретные варианты осуществления, которые относятся к магнию, представлены ближе к концу данного раздела.[009] Magnesium (Mg) is included in the new alloy and is typically present in the range of 0.05 wt. % up to 0.35 wt. % Mg. More specific embodiments that relate to magnesium are presented towards the end of this section.
[0010] Сплав может включать от 0,05 до 0,50 вес. % по меньшей мере одного элемента для контроля структуры зерна, выбранного из группы, состоящей из циркония (Zr), скандия (Sc), хрома (Cr), ванадия (V), и/или гафния (Hf), и/или других редкоземельных элементов, и при этом элемент(элементы) для контроля структуры зерна присутствует(присутствуют) в количествах ниже максимальной растворимости. При использовании в данном документе «элемент для контроля структуры зерна» означает элементы или соединения, специально добавляемые при легировании с целью образования частиц вторичных фаз, обычно в твердом состоянии, для обеспечения контроля изменений структуры зерна в твердом состоянии во время термических процессов, таких как восстановление и перекристаллизация. Для целей данной заявки на патент элементы для контроля структуры зерна включают Zr, Sc, Cr, V, Hf и другие редкоземельные элементы, в качестве нескольких примеров, но не включают Mn.[0010] The alloy may include from 0.05 to 0.50 wt. % of at least one grain structure control element selected from the group consisting of zirconium (Zr), scandium (Sc), chromium (Cr), vanadium (V), and/or hafnium (Hf), and/or other rare earths elements, and wherein the grain structure control element(s) are present in amounts below maximum solubility. As used herein, "grain structure control element" means elements or compounds specifically added during alloying to form secondary phase particles, typically in the solid state, to provide control of changes in grain structure in the solid state during thermal processes such as reduction and recrystallization. For purposes of this patent application, grain structure control elements include Zr, Sc, Cr, V, Hf and other rare earth elements, as a few examples, but do not include Mn.
[0011] Количество материала для контроля структуры зерна, используемого в сплаве, обычно зависит от типа материала, используемого для обеспечения контроля структуры зерна, и/или от способа получения сплава. В одном подходе элемент для контроля структуры зерна представляет собой Zr, и сплав включает от 0,05 вес. % до 0,20 вес. % Zr. В одном варианте осуществления сплав на основе алюминия включает по меньшей мере 0,06 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав на основе алюминия включает по меньшей мере 0,07 вес. % Zr. В еще одном варианте осуществления сплав на основе алюминия включает по меньшей мере 0,08 вес. % Zr. В одном варианте осуществления сплав на основе алюминия включает не более 0,18 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав на основе алюминия включает не более 0,16 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав на основе алюминия включает не более 0,15 вес. % Zr. В еще одном варианте осуществления сплав на основе алюминия включает не более 0,14 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав на основе алюминия включает не более 0,13 вес. % Zr. В одном варианте осуществления сплав включает от 0,05 вес. % до 0,15 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав включает от 0,07 вес. % до 0,14 вес. % Zr. В другом варианте осуществления сплав включает от 0,08 вес. % до 0,13 вес. % Zr. [0011] The amount of grain structure control material used in the alloy generally depends on the type of grain structure control material used and/or the method for producing the alloy. In one approach, the grain structure control element is Zr, and the alloy includes from 0.05 wt. % up to 0.20 wt. % Zr. In one embodiment, the aluminum-based alloy includes at least 0.06 wt. % Zr. In another embodiment, the aluminum-based alloy includes at least 0.07 wt. % Zr. In yet another embodiment, the aluminum-based alloy includes at least 0.08 wt. % Zr. In one embodiment, the aluminum-based alloy includes no more than 0.18 wt. % Zr. In another embodiment, the aluminum-based alloy includes no more than 0.16 wt. % Zr. In another embodiment, the aluminum-based alloy includes no more than 0.15 wt. % Zr. In yet another embodiment, the aluminum-based alloy includes no more than 0.14 wt. % Zr. In another embodiment, the aluminum-based alloy includes no more than 0.13 wt. % Zr. In one embodiment, the alloy includes from 0.05 wt. % up to 0.15 wt. % Zr. In another embodiment, the alloy includes from 0.07 wt. % up to 0.14 wt. % Zr. In another embodiment, the alloy includes from 0.08 wt. % up to 0.13 wt. % Zr.
[0012] Сплав может включать не более 0,15 вес. % Ti суммарно для уменьшения размера зерна и/или других целей. Добавки для уменьшения размера зерна представляют собой модификаторы или центры кристаллизации для образования новых зерен во время затвердевания сплава. Примером добавки для уменьшения размера зерна является пруток диаметром 9,525 мм, содержащий 96% алюминия, 3% титана (Ti) и 1% бора (B) (все в процентах по весу), где практически весь бор представлен в виде тонкодисперсных частиц TiB2. Во время литья пруток добавки для уменьшения размера зерна можно подавать в потоке в расплавленный сплав, поступающий в литейную яму с контролируемой скоростью. Количество добавки для уменьшения размера зерна, включенной в сплав, обычно зависит от типа материала, используемого для обеспечения уменьшения размера зерна, и от способа получения сплава. Примеры добавок для уменьшения размера зерна включают Ti в сочетании с B (например, TiB2) или с углеродом (TiC), но можно использовать и другие добавки для уменьшения размера зерна, такие как лигатуры Al-Ti. Обычно добавки для уменьшения размера зерна добавляют в сплав в количестве, находящемся в диапазоне от 0,0003 вес. % до 0,005 вес. %, в зависимости от необходимого размера зерна в литом состоянии. Кроме того, Ti можно добавлять в сплав отдельно в количестве не более 0,15 вес. %, в зависимости от формы изделия, для увеличения эффективности добавки для уменьшения размера зерна, и обычно в диапазоне от 0,005 до 0,15 вес. % Ti. Если Ti включен в сплав, он обычно присутствует в количестве от 0,01 до 0,10 вес. %. В одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,005 вес. % Ti. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,01 вес. % Ti. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,015 вес. % Ti. В другом варианте осуществления новый сплав включает по меньшей мере 0,020 вес. % Ti. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,10 вес. % Ti. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,08 вес. % Ti. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,07 вес. % Ti. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,06 вес. % Ti. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,05 вес. % Ti. В одном варианте осуществления сплав на основе алюминия включает добавку для уменьшения размера зерна, и добавка для уменьшения размера зерна представляет собой по меньшей мере одно из TiB2 и TiC, где вес. % Ti в сплаве составляет от 0,01 до 0,06 вес. %, или от 0,01 до 0,03 вес. %.[0012] The alloy may include no more than 0.15 wt. % Ti total for grain size reduction and/or other purposes. Grain size reduction additives are modifiers or nucleators for the formation of new grains during solidification of the alloy. An example of a grain size reduction additive is a 9.525 mm diameter rod containing 96% aluminum, 3% titanium (Ti) and 1% boron (B) (all percent by weight), where virtually all of the boron is in the form of fine TiB 2 particles. During casting, a rod of grain size reduction additive can be fed in a stream into the molten alloy entering the casting pit at a controlled rate. The amount of grain size reduction additive included in the alloy generally depends on the type of material used to provide grain size reduction and the method of producing the alloy. Examples of grain size reduction additives include Ti in combination with B (eg TiB 2 ) or with carbon (TiC), but other grain size reduction additives such as Al-Ti master alloys can also be used. Typically, grain size reduction additives are added to the alloy in amounts ranging from 0.0003 wt. % up to 0.005 wt. %, depending on the required grain size in the cast state. In addition, Ti can be added to the alloy separately in an amount of no more than 0.15 wt. %, depending on the product shape, to increase the effectiveness of the grain size reduction additive, and typically in the range of 0.005 to 0.15 wt. % Ti. When Ti is included in an alloy, it is typically present in an amount of 0.01 to 0.10 wt. %. In one embodiment, the new alloy includes at least 0.005 wt. % Ti. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.01 wt. % Ti. In yet another embodiment, the new alloy includes at least 0.015 wt. % Ti. In another embodiment, the new alloy includes at least 0.020 wt. % Ti. In one embodiment, the new alloy includes no more than 0.10 wt. % Ti. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.08 wt. % Ti. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.07 wt. % Ti. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.06 wt. % Ti. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.05 wt. % Ti. In one embodiment, the aluminum-based alloy includes a grain size reduction additive, and the grain size reduction additive is at least one of TiB 2 and TiC, wherein wt. % Ti in the alloy ranges from 0.01 to 0.06 wt. %, or from 0.01 to 0.03 wt. %.
[0013] Новый сплав на основе алюминия может включать железо (Fe). Содержание железа в новом сплаве обычно не превышает 0,15 вес. %. В одном варианте осуществления новый сплав может включать по меньшей мере 0,01 вес. % Fe. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,12 вес. % Fe. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,10 вес. % Fe. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,08 вес. % Fe. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,06 вес. % Fe. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,04 вес. % Fe.[0013] The new aluminum-based alloy may include iron (Fe). The iron content in a new alloy usually does not exceed 0.15 wt. %. In one embodiment, the new alloy may include at least 0.01 wt. % Fe. In one embodiment, the new alloy includes no more than 0.12 wt. % Fe. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.10 wt. % Fe. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.08 wt. % Fe. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.06 wt. % Fe. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.04 wt. % Fe.
[0014] Новый сплав на основе алюминия может включать кремний (Si). Содержание кремния в новом сплаве обычно не должно превышать 0,12 вес. %. В одном варианте осуществления новый сплав может включать по меньшей мере 0,01 вес. % Si. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,10 вес. % Si. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,08 вес. % Si. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,06 вес. % Si. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,04 вес. % Si.[0014] The new aluminum-based alloy may include silicon (Si). The silicon content in a new alloy should usually not exceed 0.12 wt. %. In one embodiment, the new alloy may include at least 0.01 wt. %Si. In one embodiment, the new alloy includes no more than 0.10 wt. %Si. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.08 wt. %Si. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.06 wt. %Si. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.04 wt. %Si.
[0015] Как указано выше, новый сплав на основе алюминия может необязательно включать серебро, причем в количестве, составляющем не более 0,22 вес. %. В одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,20 вес. % Ag. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,15 вес. % Ag. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,10 вес. % Ag. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,05 вес. % Ag. В еще одном варианте осуществления новый сплав включает не более 0,01 вес. % Ag. В другом варианте осуществления новый сплав включает не более 0,005 вес. % Ag и/или, или он не поддается выявлению в новом сплаве. [0015] As stated above, the new aluminum-based alloy may optionally include silver in an amount of no more than 0.22 wt. %. In one embodiment, the new alloy includes no more than 0.20 wt. % Ag. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.15 wt. % Ag. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.10 wt. % Ag. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.05 wt. % Ag. In yet another embodiment, the new alloy includes no more than 0.01 wt. % Ag. In another embodiment, the new alloy includes no more than 0.005 wt. % Ag and/or, or it is not detectable in the new alloy.
[0016] Как указано выше, новые сплавы обычно включают изложенные легирующие ингредиенты, при этом остальная часть представляет собой алюминий, необязательные второстепенные элементы и примеси. При использовании в данном документе «второстепенные элементы» означают элементы или материалы, отличные от вышеперечисленных элементов, которые необязательно можно добавлять в сплав для облегчения получения сплава. Примеры второстепенных элементов включают вспомогательные вещества для литья, такие как добавки для уменьшения размера зерна и раскислители. Необязательные второстепенные элементы можно включать в сплав в суммарном количестве, составляющем не более 1,0 вес. %. В качестве одного неограничивающего примера, в сплав можно добавлять один или более второстепенных элементов во время литья для уменьшения или ограничения (и в некоторых случаях устранения) трещиноватости слитка, вызванной, например, складкой оксида, точечной коррозией и пятнами оксида. Такие типы второстепенных элементов обычно называются в данном документе раскислителями. Примеры некоторых раскислителей включают Ca, Sr и Be. Если кальций (Ca) включен в сплав, он обычно присутствует в количестве, составляющем не более чем приблизительно 0,05 вес. %, или не более чем приблизительно 0,03 вес. %. В некоторых вариантах осуществления Ca включен в сплав в количестве, составляющем приблизительно 0,001-0,03 вес. % или приблизительно 0,05 вес. %, например, 0,001-0,008 вес. % (или от 10 до 80 ppm). В сплав может быть включен стронций (Sr) в качестве заменителя Ca (полностью или частично) и, таким образом, он может быть включен в сплав в количестве, аналогичном или близком к таковому для Ca. Традиционно добавление бериллия (Be) способствовало уменьшению склонности к трещиноватости слитка, но по причинам охраны окружающей среды, охраны здоровья и безопасности некоторые варианты осуществления сплава по сути не предусматривают Be. Если Be включен в сплав, он обычно присутствует в количестве, составляющем не более чем приблизительно 20 ppm. Второстепенные элементы могут присутствовать в незначительных количествах или могут присутствовать в значительных количествах и могут сами по себе придавать необходимые или другие характеристики без отступления от сути сплава, описанного в данном документе, при условии, что сплав сохраняет необходимые характеристики, описанные в данном документе. Однако следует понимать, что объем настоящего изобретения не следует/запрещено обходить путем простого добавления элемента или элементов в количествах, которые не оказывают какого-либо влияния на необходимые и полученные сочетания свойств в данном документе. [0016] As stated above, new alloys typically include the alloying ingredients set forth, with the balance being aluminum, optional minor elements and impurities. As used herein, "minor elements" means elements or materials other than the above elements that may optionally be added to the alloy to facilitate the production of the alloy. Examples of minor elements include casting aids such as grain size reducers and deoxidizing agents. Optional minor elements can be included in the alloy in a total amount of not more than 1.0 weight. %. As one non-limiting example, one or more minor elements may be added to the alloy during casting to reduce or limit (and in some cases eliminate) cracking of the ingot caused by, for example, oxide folding, pitting, and oxide staining. These types of minor elements are generally referred to herein as deoxidizers. Examples of some deoxidizing agents include Ca, Sr and Be. When calcium (Ca) is included in the alloy, it is typically present in an amount of no more than about 0.05 weight. %, or not more than about 0.03 wt. %. In some embodiments, Ca is included in the alloy in an amount of approximately 0.001 to 0.03 wt. % or approximately 0.05 wt. %, for example 0.001-0.008 wt. % (or from 10 to 80 ppm). Strontium (Sr) may be included in the alloy as a substitute for Ca (in whole or in part) and thus may be included in the alloy in an amount similar to or similar to that of Ca. Traditionally, the addition of beryllium (Be) has helped reduce the cracking tendency of the ingot, but for environmental, health and safety reasons, some embodiments of the alloy are essentially Be-free. If Be is included in the alloy, it is typically present in an amount of no more than about 20 ppm. Minor elements may be present in minor quantities or may be present in significant quantities and may themselves provide the required or other characteristics without departing from the essence of the alloy described herein, provided that the alloy retains the necessary characteristics described herein. However, it should be understood that the scope of the present invention should not be circumvented by simply adding an element or elements in amounts that do not have any effect on the desired and obtained property combinations herein.
[0017] Новые сплавы на основе алюминия серии 2xxx обычно содержат небольшие количества примесей. В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия серии 2xxx включает в сумме не более 0,15 вес. % примесей, и при этом сплав на основе алюминия серии 2xxx включает не более 0,05 вес. % каждой из примесей. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия серии 2xxx включает в сумме не более 0,10 вес. % примесей, и при этом сплав на основе алюминия серии 2xxx включает не более 0,03 вес. % каждой из примесей.[0017] The new 2xxx series aluminum-based alloys typically contain small amounts of impurities. In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-based alloy includes a total of no more than 0.15 wt. % of impurities, and at the same time the aluminum-based alloy of the 2xxx series includes no more than 0.05 wt. % of each impurity. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-based alloy includes a total of no more than 0.10 wt. % of impurities, and the alloy based on aluminum of the 2xxx series includes no more than 0.03 wt. % of each impurity.
a. Иллюстративная первая версия нового сплава на основе алюминия серии 2xxxa. Illustrative first version of the new 2xxx series aluminum alloy
[0018] В одном варианте осуществления первая версия нового сплава на основе алюминия серии 2xxx включает первый набор специально подобранных количеств меди, магния и цинка. В одном подходе первая версия включает от 3,1 до 3,8 вес. % меди, от 0,5 до 2,0 вес. % Zn и от 0,05 до 0,35 вес. % Mg. [0018] In one embodiment, the first version of the new 2xxx series aluminum-based alloy includes a first set of tailored amounts of copper, magnesium and zinc. In one approach, the first version includes 3.1 to 3.8 wt. % copper, from 0.5 to 2.0 wt. % Zn and from 0.05 to 0.35 wt. % Mg.
[0019] В одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 3,2 вес. % Cu. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 3,3 вес. % Cu. В одном варианте осуществления первая версия включает не более 3,75 вес. % Cu. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 3,7 вес. % Cu. В одном варианте осуществления первая версия включает не более 3,65 вес. % Cu. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 3,6 вес. % Cu.[0019] In one embodiment, the first version includes at least 3.2 wt. % Cu. In another embodiment, the first version includes at least 3.3 wt. % Cu. In one embodiment, the first version includes no more than 3.75 wt. % Cu. In another embodiment, the first version includes no more than 3.7 wt. % Cu. In one embodiment, the first version includes no more than 3.65 wt. % Cu. In another embodiment, the first version includes no more than 3.6 wt. % Cu.
[0020] В одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,6 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,7 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,75 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,8 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,85 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,9 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,95 вес. % Zn. В одном варианте осуществления первая версия включает не более 1,8 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 1,6 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает не более 1,4 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 1,3 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает не более 1,2 вес. % Zn. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 1,1 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления первая версия включает не более 1,05 вес. % Zn.[0020] In one embodiment, the first version includes at least 0.6 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes at least 0.7 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.75 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes at least 0.8 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.85 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes at least 0.9 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.95 wt. %Zn. In one embodiment, the first version includes no more than 1.8 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes no more than 1.6 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes no more than 1.4 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes no more than 1.3 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes no more than 1.2 wt. %Zn. In another embodiment, the first version includes no more than 1.1 wt. %Zn. In yet another embodiment, the first version includes no more than 1.05 wt. %Zn.
[0021] Как указано выше, весовое соотношение меди и цинка в сплаве может быть связано с его улучшенными свойствами (например, с чувствительностью к закалке). В одном варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 4,25:1 (Cu:Zn), т. е. (вес. % Cu) / (вес. % Zn) в сплаве составляет не более 4,25. В другом варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 4,10:1. В еще одном варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 4,00:1. В другом варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,90:1. В еще одном варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,80:1. В другом варианте осуществления первая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,78:1. [0021] As stated above, the weight ratio of copper to zinc in an alloy may be related to its improved properties (eg, quench sensitivity). In one embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 4.25:1 (Cu:Zn), i.e. (wt% Cu) / (wt% Zn) in the alloy is no more than 4.25. In another embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 4.10:1. In yet another embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 4.00:1. In another embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.90:1. In yet another embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.80:1. In another embodiment, the first version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.78:1.
[0022] В одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,10 вес. % Mg. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,125 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,15 вес. % Mg. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,175 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,20 вес. % Mg. В другом варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,21 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления первая версия включает по меньшей мере 0,22 вес. % Mg. В одном варианте осуществления первая версия включает не более 0,325 вес. % Mg. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 0,30 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления первая версия включает не более 0,29 вес. % Mg. В другом варианте осуществления первая версия включает не более 0,28 вес. % Mg. [0022] In one embodiment, the first version includes at least 0.10 wt. % Mg. In another embodiment, the first version includes at least 0.125 wt. % Mg. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.15 wt. % Mg. In another embodiment, the first version includes at least 0.175 wt. % Mg. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.20 wt. % Mg. In another embodiment, the first version includes at least 0.21 wt. % Mg. In yet another embodiment, the first version includes at least 0.22 wt. % Mg. In one embodiment, the first version includes no more than 0.325 wt. % Mg. In another embodiment, the first version includes no more than 0.30 wt. % Mg. In yet another embodiment, the first version includes no more than 0.29 wt. % Mg. In another embodiment, the first version includes no more than 0.28 wt. % Mg.
[0023] Различные варианты осуществления первой версии сплава серии 2xxx представлены ниже.[0023] Various embodiments of the first version of the 2xxx series alloy are presented below.
ТАБЛИЦА 1a. Иллюстративные сплавы в соответствии с первой версией (в процентах по весу)TABLE 1a. Illustrative alloys according to version 1 (percentage by weight)
ТАБЛИЦА 1b. Иллюстративные сплавы в соответствии с первой версией (в процентах по весу) (прод.)TABLE 1b. Illustrative alloys according to version one (percentage by weight) (cont.)
всего)Total)
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
*GSC=контроль структуры зерна.*GSC=Grain Structure Control.
**Необяз. второст. элем. = необязательные второстепенные элементы.**Optional second growth elem. = optional minor elements.
[0024] В одном варианте осуществления первая версия включает 3,2-3,7 вес. % Cu, 0,85-1,15 вес. % Li, 0,75-1,25 вес. % Zn, где Cu:Zn (весовое соотношение) составляет ≤ 4,25:1, 0,15-0,29 вес. % Mg, (X1, X2, X3, X4 или X5) вес. % Mn, ≤ 0,005 вес. % Ag, 0,05-0,15 вес. % Zr, ≤ 0,10 вес. % Fe, ≤ 0,08 вес. % Si, 0,01-0,10 вес. % Ti, при этом остальная часть представляет собой алюминий, необязательные второстепенные элементы и примеси, где X1 означает 0,15-0,40 (т. е. X1 вес. % Mn означает 0,15-0,40 вес. % Mn), где X2 означает 0,15-0,30, где X3 означает 0,15-0,25, где X4 означает 0,20-0,40, и где X5 означает 0,25-0,35. [0024] In one embodiment, the first version includes 3.2-3.7 wt. % Cu, 0.85-1.15 wt. % Li, 0.75-1.25 wt. % Zn, where Cu:Zn (weight ratio) is ≤ 4.25:1, 0.15-0.29 wt. % Mg, (X1, X2, X3, X4 or X5) wt. % Mn, ≤ 0.005 wt. % Ag, 0.05-0.15 wt. % Zr, ≤ 0.10 wt. % Fe, ≤ 0.08 wt. % Si, 0.01-0.10 wt. % Ti, with the remainder being aluminum, optional minor elements and impurities, where X1 means 0.15-0.40 (i.e. X1 wt % Mn means 0.15-0.40 wt % Mn) where X2 means 0.15-0.30, where X3 means 0.15-0.25, where X4 means 0.20-0.40, and where X5 means 0.25-0.35.
b. Иллюстративная вторая версия нового сплава на основе алюминия серии 2xxxb. Illustrative second version of the new 2xxx series aluminum alloy
[0025] В одном варианте осуществления вторая версия нового сплава на основе алюминия серии 2xxx включает второй набор специально подобранных количеств меди, магния и цинка. В одном подходе вторая версия включает от 2,5 до 3,4 вес. % меди, от 0,5 до 2,0 вес. % Zn и от 0,05 до 0,35 вес. % Mg. [0025] In one embodiment, a second version of the new 2xxx series aluminum-based alloy includes a second set of tailored amounts of copper, magnesium and zinc. In one approach, the second version includes 2.5 to 3.4 weight. % copper, from 0.5 to 2.0 wt. % Zn and from 0.05 to 0.35 wt. % Mg.
[0026] В одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 2,6 вес. % Cu. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 2,7 вес. % Cu. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 2,8 вес. % Cu. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 2,85 вес. % Cu. В одном варианте осуществления вторая версия включает не более 3,35 вес. % Cu. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 3,3 вес. % Cu. В одном варианте осуществления вторая версия включает не более 3,25 вес. % Cu. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 3,2 вес. % Cu. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 3,15 вес. % Cu.[0026] In one embodiment, the second version includes at least 2.6 wt. % Cu. In another embodiment, the second version includes at least 2.7 wt. % Cu. In yet another embodiment, the second version includes at least 2.8 wt. % Cu. In another embodiment, the second version includes at least 2.85 wt. % Cu. In one embodiment, the second version includes no more than 3.35 wt. % Cu. In another embodiment, the second version includes no more than 3.3 wt. % Cu. In one embodiment, the second version includes no more than 3.25 wt. % Cu. In another embodiment, the second version includes no more than 3.2 wt. % Cu. In another embodiment, the second version includes no more than 3.15 wt. % Cu.
[0027] В одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,6 вес. % Zn. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,8 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 1,0 вес. % Zn. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 1,1 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 1,2 вес. % Zn. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 1,3 вес. % Zn. В одном варианте осуществления вторая версия включает не более 1,9 вес. % Zn. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 1,8 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает не более 1,7 вес. % Zn. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 1,6 вес. % Zn. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает не более 1,5 вес. % Zn. [0027] In one embodiment, the second version includes at least 0.6 wt. %Zn. In another embodiment, the second version includes at least 0.8 wt. %Zn. In yet another embodiment, the second version includes at least 1.0 wt. %Zn. In another embodiment, the second version includes at least 1.1 wt. %Zn. In yet another embodiment, the second version includes at least 1.2 wt. %Zn. In another embodiment, the second version includes at least 1.3 wt. %Zn. In one embodiment, the second version includes no more than 1.9 wt. %Zn. In another embodiment, the second version includes no more than 1.8 wt. %Zn. In yet another embodiment, the second version includes no more than 1.7 wt. %Zn. In another embodiment, the second version includes no more than 1.6 wt. %Zn. In yet another embodiment, the second version includes no more than 1.5 wt. %Zn.
[0028] Как указано выше, весовое соотношение меди и цинка в сплаве может быть связано с его улучшенными свойствами (например, с чувствительностью к закалке). В одном варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 4,25:1 (Cu:Zn), т. е. (вес. % Cu) / (вес. % Zn) в сплаве составляет не более 4,00:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,75:1. В еще одном варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,50:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,30:1. В еще одном варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 3,10:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,95:1. В еще одном варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,90:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,75:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,67:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,50:1. В другом варианте осуществления вторая версия демонстрирует соотношение меди и цинка (по весу), составляющее не более 2,42:1.[0028] As stated above, the weight ratio of copper to zinc in an alloy may be related to its improved properties (eg, quench sensitivity). In one embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 4.25:1 (Cu:Zn), i.e. (wt% Cu) / (wt% Zn) in the alloy is no more than 4.00:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.75:1. In yet another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.50:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.30:1. In yet another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 3.10:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.95:1. In yet another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.90:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.75:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.67:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.50:1. In another embodiment, the second version exhibits a copper to zinc ratio (by weight) of no more than 2.42:1.
[0029] В одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,10 вес. % Mg. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,12 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,13 вес. % Mg. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,14 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,15 вес. % Mg. В другом варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,16 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает по меньшей мере 0,17 вес. % Mg. В одном варианте осуществления вторая версия включает не более 0,30 вес. % Mg. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 0,275 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает не более 0,25 вес. % Mg. В другом варианте осуществления вторая версия включает не более 0,24 вес. % Mg. В еще одном варианте осуществления вторая версия включает не более 0,23 вес. % Mg.[0029] In one embodiment, the second version includes at least 0.10 wt. % Mg. In another embodiment, the second version includes at least 0.12 wt. % Mg. In yet another embodiment, the second version includes at least 0.13 wt. % Mg. In another embodiment, the second version includes at least 0.14 wt. % Mg. In yet another embodiment, the second version includes at least 0.15 wt. % Mg. In another embodiment, the second version includes at least 0.16 wt. % Mg. In yet another embodiment, the second version includes at least 0.17 wt. % Mg. In one embodiment, the second version includes no more than 0.30 wt. % Mg. In another embodiment, the second version includes no more than 0.275 wt. % Mg. In yet another embodiment, the second version includes no more than 0.25 wt. % Mg. In another embodiment, the second version includes no more than 0.24 wt. % Mg. In yet another embodiment, the second version includes no more than 0.23 wt. % Mg.
[0030] Различные варианты осуществления второй версии нового сплава серии 2xxx представлены ниже.[0030] Various embodiments of the second version of the new 2xxx series alloy are presented below.
ТАБЛИЦА 2a. Иллюстративные сплавы в соответствии со второй версией (в процентах по весу)TABLE 2a. Illustrative alloys according to version two (percentage by weight)
ТАБЛИЦА 2b. Иллюстративные сплавы в соответствии со второй версией (в процентах по весу) (прод.)TABLE 2b. Illustrative alloys according to version two (percentage by weight) (cont.)
всего)Total)
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,15≤ 0.05 /
≤ 0.15
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
≤ 0,10≤ 0.03 /
≤ 0.10
*GSC=контроль структуры зерна*GSC=Grain Structure Control
**Необяз. второст. элем. = необязательные второстепенные элементы**Optional second growth elem. = optional minor elements
[0031] В одном варианте осуществления вторая версия включает 2,7-3,3 вес. % Cu, 0,85-1,15 вес. % Li, 1,2-1,6 вес. % Zn, где Cu:Zn (весовое соотношение) составляет ≤ 4,25:1, 0,15-0,30 вес. % Mg, (Y1, Y2, Y3, Y4 или Y5) вес. % Mn, ≤ 0,005 вес. % Ag, 0,05-0,15 вес. % Zr, ≤ 0,10 вес. % Fe, ≤ 0,08 вес. % Si, 0,01-0,10 вес. % Ti, при этом остальная часть представляет собой алюминий, необязательные второстепенные элементы и примеси, где Y1 означает 0,15-0,40 (т. е. Y1 вес. % Mn означает 0,15-0,40 вес. % Mn), где Y2 означает 0,15-0,30, где Y3 означает 0,15-0,25, где Y4 означает 0,20-0,40, и где Y5 означает 0,25-0,35. [0031] In one embodiment, the second version includes 2.7-3.3 wt. % Cu, 0.85-1.15 wt. % Li, 1.2-1.6 wt. % Zn, where Cu:Zn (weight ratio) is ≤ 4.25:1, 0.15-0.30 wt. % Mg, (Y1, Y2, Y3, Y4 or Y5) wt. % Mn, ≤ 0.005 wt. % Ag, 0.05-0.15 wt. % Zr, ≤ 0.10 wt. % Fe, ≤ 0.08 wt. % Si, 0.01-0.10 wt. % Ti, the balance being aluminum, optional minor elements and impurities, where Y1 means 0.15-0.40 (i.e. Y1 wt.% Mn means 0.15-0.40 wt.% Mn) where Y2 means 0.15-0.30, where Y3 means 0.15-0.25, where Y4 means 0.20-0.40, and where Y5 means 0.25-0.35.
ii. Формы изделияii. Product forms
[0032] Новые сплавы могут быть полезными в различных формах изделия, включающих, например, слиток или заготовку, формы изделия, полученного при обработке давлением (толстолистовые, кованые и экструдированные изделия), изделия, полученные посредством литья в форму, изделия, полученные посредством аддитивного производства, и изделия порошковой металлургии. [0032] The new alloys may be useful in a variety of product forms, including, for example, ingot or billet, die-formed products (plate, forged, and extruded products), mold-cast products, additively manufactured products. production, and powder metallurgy products.
[0033] В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия серии 2xxx представлен в форме изделия повышенной толщины, полученного при обработке давлением. Изделия повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученные при обработке давлением, представляют собой изделия, полученные при обработке давлением, которые характеризуются толщиной поперечного сечения, составляющей по меньшей мере 12,7 мм. Изделия, полученные при обработке давлением, могут представлять собой прокатные изделия, кованые изделия или экструдированные изделия. В одном варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 25,4 мм. В другом варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 50,8 мм. В еще одном варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 76,2 мм. В другом варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 101,6 мм. В еще одном варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 126,0 мм. В другом варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 152,4 мм. Улучшенные свойства, описанные в данном документе, можно получить для изделий повышенной толщины, полученных при обработке давлением, которые характеризуются толщиной, составляющей не более 304,8 мм. В одном варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей не более 254,0 мм. В другом варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей не более 203,2 мм. В еще одном варианте осуществления изделие повышенной толщины из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, характеризуется толщиной, составляющей не более 177,8 мм. При использовании в данном абзаце толщина означает минимальную толщину изделия, с учетом того, что некоторые части изделия могут иметь немного большие значения толщины, чем указанное минимальное. [0033] In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-based alloy is provided in the form of a thickened formwork product. Thick aluminum alloy die-forming products are those formed by forming that have a cross-sectional thickness of at least 12.7 mm. Products produced by forming may be rolled products, forged products, or extruded products. In one embodiment, the aluminum-based alloy thick-formed product has a thickness of at least 25.4 mm. In another embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming has a thickness of at least 50.8 mm. In yet another embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming has a thickness of at least 76.2 mm. In another embodiment, the aluminum-based alloy thickening article produced by forming is characterized by a thickness of at least 101.6 mm. In yet another embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming has a thickness of at least 126.0 mm. In another embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming has a thickness of at least 152.4 mm. The improved properties described herein can be obtained for thicker injection molded products having a thickness of no more than 304.8 mm. In one embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming has a thickness of no more than 254.0 mm. In another embodiment, the aluminum-based alloy heavy-thickness product produced by forming is characterized by a thickness of no more than 203.2 mm. In yet another embodiment, the thick aluminum alloy die-formed product has a thickness of no more than 177.8 mm. As used in this paragraph, thickness means the minimum thickness of the product, with the understanding that some parts of the product may be slightly thicker than the minimum stated.
iii. Обработка давлениемiii. Pressure treatment
[0034] Новому сплаву можно придать форму, полученную при обработке давлением, и подходящую степень твердости с помощью в той или иной степени традиционных практик, включающих литье с прямым охлаждением (DC) сплава на основе алюминия в форму слитка. После традиционных обдирки, токарной обработки или зачистки (при необходимости) и гомогенизации, где гомогенизацию можно выполнять до или после обдирки, такие слитки можно дополнительно обрабатывать путем подвергания изделия обработке при высокой температуре. Затем изделие необязательно можно подвергать обработке при низкой температуре, необязательно отжигу, закалке твердого раствора без полиморфного превращения, закалке и конечной обработке при низкой температуре (например, посредством растяжения или сжатия от 0,5% до 10%). После стадии конечной обработки при низкой температуре изделие можно подвергать искусственному старению. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления изделия можно получать с классами степени твердости T3 или T8. В других вариантах осуществления могут использоваться другие классы степени твердости T (например, любые из классов степени твердости T1, T2, T4, T5, T6, T7 или T9). Классы степени твердости T определены в ANSI H35.1 (2009). [0034] The new alloy can be formed into a formable shape and a suitable degree of hardness using varying degrees of traditional practices involving direct cooled (DC) casting of the aluminum-based alloy into an ingot form. After traditional stripping, turning or stripping (if necessary) and homogenization, where homogenization can be performed before or after stripping, such ingots can be further processed by subjecting the product to high temperature processing. The article may then optionally be subjected to low temperature processing, optionally annealing, non-polymorphic solution quenching, quenching, and low temperature finishing (eg, by stretching or compressing from 0.5% to 10%). After the final processing stage at low temperature, the product can be subjected to artificial aging. Thus, in some embodiments, products can be produced with hardness grades T3 or T8. In other embodiments, other hardness grades T may be used (eg, any of the hardness grades T1, T2, T4, T5, T6, T7, or T9). T hardness grades are defined in ANSI H35.1 (2009).
iv. Свойстваiv. Properties
[0035] Новые сплавы на основе алюминия и лития серии 2xxx обычно демонстрируют улучшенное сочетание по меньшей мере двух из прочности, удлинения, вязкости разрушения и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением.[0035] The new 2xxx series aluminum-lithium alloys typically exhibit an improved combination of at least two of strength, elongation, fracture toughness, and stress corrosion cracking resistance.
[0036] В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует предел текучести при растяжении (ST), составляющий по меньшей мере 440 МПа, при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует предел текучести при растяжении (ST), составляющий по меньшей мере 450 МПа, при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует предел текучести при растяжении (ST), составляющий по меньшей мере 460 МПа, при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует предел текучести при растяжении (ST), составляющий по меньшей мере 470 МПа, при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует предел текучести при растяжении (ST), составляющий по меньшей мере 480 МПа или больше, при степени твердости класса T8. Указанные выше свойства прочности можно обеспечивать для изделий, характеризующихся толщиной, составляющей по меньшей мере 100 мм, или по меньшей мере 125 мм, или по меньшей мере 150 мм, или выше.[0036] In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a tensile strength (ST) of at least 440 MPa at a hardness grade of T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a tensile strength (ST) of at least 450 MPa at a hardness grade of T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a tensile strength (ST) of at least 460 MPa at a hardness grade of T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a tensile strength (ST) of at least 470 MPa at a hardness grade of T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a tensile strength (ST) of at least 480 MPa or greater at a hardness grade of T8. The above strength properties can be achieved for products having a thickness of at least 100 mm, or at least 125 mm, or at least 150 mm, or higher.
[0037] В одном варианте осуществления, новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 20 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 21 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 22 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 23 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 24 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 25 МПа·кв. корень(м), при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC) (S-L), составляющую по меньшей мере 26 МПа·кв. корень(м) или больше, при степени твердости класса T8. Указанные выше свойства вязкости разрушения можно обеспечивать для изделий, характеризующихся толщиной, составляющей по меньшей мере 100 мм, или по меньшей мере 125 мм, или по меньшей мере 150 мм, или выше. [0037] In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 20 MPa kV . root(m), with hardness class T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 21 MPa.sq. root(m), with hardness class T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 22 MPa.sq. root(m), with hardness class T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 23 MPa.sq. root(m), with hardness class T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 24 MPa.sq. root(m), with hardness class T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 25 MPa.sq. root(m), with hardness class T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) (SL) of at least 26 MPa.sq. root(m) or more, with hardness class T8. The above fracture toughness properties can be achieved for products having a thickness of at least 100 mm, or at least 125 mm, or at least 150 mm, or higher.
[0038] В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует удлинение (ST) на по меньшей мере 1,5% при степени твердости класса T8. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует удлинение (ST) на по меньшей мере 2,0% при степени твердости класса T8. В еще одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует удлинение (ST) на по меньшей мере 2,5% при степени твердости класса T8. В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и демонстрирует удлинение (ST) на по меньшей мере 3,0% или больше, при степени твердости класса T8. Указанные выше свойства удлинения можно обеспечивать для изделий, характеризующихся толщиной, составляющей по меньшей мере 100 мм, или по меньшей мере 125 мм, или по меньшей мере 150 мм, или выше. [0038] In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits an elongation (ST) of at least 1.5% at a hardness grade of T8. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits an elongation (ST) of at least 2.0% at a hardness grade of T8. In yet another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits an elongation (ST) of at least 2.5% at a hardness grade of T8. In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and exhibits an elongation (ST) of at least 3.0% or greater, with a hardness grade of T8. The above elongation properties can be achieved for products having a thickness of at least 100 mm, or at least 125 mm, or at least 150 mm, or higher.
[0039] В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx характеризуется толщиной, составляющей по меньшей мере 80 мм, и обладает сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением (определенным ниже) при степени твердости класса T8. Указанные выше свойства сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением можно обеспечивать для изделий, характеризующихся толщиной, составляющей по меньшей мере 100 мм, или по меньшей мере 125 мм, или по меньшей мере 150 мм, или выше.[0039] In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy has a thickness of at least 80 mm and has resistance to stress corrosion cracking (defined below) at a hardness grade of T8. The above-mentioned stress corrosion cracking resistance properties can be provided for products having a thickness of at least 100 mm, or at least 125 mm, or at least 150 mm, or higher.
[0040] В одном подходе новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC), на по меньшей мере 3,0 МПа·кв. корень(м) (МПа·√(м)) большую по сравнению со стандартным изделием из сплава на основе алюминия серии 2070, где оба изделия обработаны с получением одинаковых формы изделия, калибра, предела текучести и степени твердости. Например, если как новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx, так и сплав серии 2070 получены в виде толстолистового изделия с толщиной 150 мм при степени твердости класса T8 (при одинаковой величине растяжения или сжатия, например, с разницей в пределах 0,5% растяжения/сжатия между ними), и если оба сплава подвергали искусственному старению с получением приблизительно одинакового предела текучести при растяжении (например, с разницей в пределах 5 МПа между ними), то в таком подходе вязкость разрушения KIC у нового сплава на основе алюминия и лития серии 2xxx будет на по меньшей мере 3 МПа·кв. корень(м) выше, чем у сплава серии 2070. В одном варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC), на по меньшей мере 4,0 МПа·кв. корень(м) большую по сравнению со стандартным изделием из сплава на основе алюминия серии 2070, где оба изделия обработаны с получением одинаковых формы изделия, калибра, предела текучести и степени твердости. В другом варианте осуществления новый сплав на основе алюминия и лития серии 2xxx демонстрирует вязкость разрушения при плоской деформации (KIC), на по меньшей мере 5,0 МПа·кв. корень(м) большую по сравнению со стандартным изделием из сплава на основе алюминия серии 2070, где оба изделия обработаны с получением одинаковых формы изделия, калибра, предела текучести и степени твердости. Стандартное изделие из сплава на основе алюминия серии 2070 имеет следующий номинальный (расчетный) состав: 3,5 вес. % Cu, 0,30 вес. % Mn, 0,22 вес. % Mg, 0,30 вес. % Zn, 1,15 вес. % Li, 0,30 вес. % Zn, 0,11 вес. % Zr, ≤ 0,04 вес. % Si, ≤ 0,06 вес. % Fe, ≤ 0,03 вес. % Ti, в сумме не более 0,10 вес. %, примесей и не более 0,03 вес. % каждой из примесей, при этом остальная часть представляет собой алюминий. [0040] In one approach, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) of at least 3.0 MPa·sq. root(m) (MPa·√(m)) greater than that of a standard 2070 series aluminum alloy product where both products are processed to the same product shape, gauge, yield strength and hardness grade. For example, if both the new 2xxx series aluminum-lithium alloy and the 2070 series alloy are produced as a 150 mm thick plate with a T8 hardness grade (with the same amount of tension or compression, for example, with a difference of 0.5 % tension/compression between them), and if both alloys were artificially aged to obtain approximately the same tensile yield strength (for example, with a difference of 5 MPa between them), then in this approach the fracture toughness K IC of the new aluminum-based alloy and 2xxx series lithium will be at least 3 MPa sq. root(m) is higher than that of the 2070 series alloy. In one embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) of at least 4.0 MPa·sq. root(m) greater than a standard 2070 Series aluminum alloy product where both products are processed to the same product shape, gauge, yield strength and hardness grade. In another embodiment, the new 2xxx series aluminum-lithium alloy exhibits a plane strain fracture toughness ( KIC ) of at least 5.0 MPa·sq. root(m) greater than a standard 2070 Series aluminum alloy product where both products are processed to the same product shape, gauge, yield strength and hardness grade. A standard 2070 series aluminum alloy product has the following nominal (calculated) composition: 3.5 wt. % Cu, 0.30 wt. % Mn, 0.22 wt. % Mg, 0.30 wt. % Zn, 1.15 wt. % Li, 0.30 wt. % Zn, 0.11 wt. % Zr, ≤ 0.04 wt. % Si, ≤ 0.06 wt. % Fe, ≤ 0.03 wt. % Ti, in total no more than 0.10 wt. %, impurities and no more than 0.03 wt. % of each of the impurities, with the remainder being aluminum.
[0041] Хотя указанные выше свойства обычно относятся к толстолистовым изделиям повышенной толщины, подобные свойства также можно обеспечивать для кованого изделия повышенной толщины и экструдированных изделий повышенной толщины. Кроме того, многие из указанных выше свойств можно обеспечивать в сочетании, как показано с помощью примеров ниже. [0041] Although the above properties generally apply to thick plate products, similar properties can also be provided for thick forged products and thick extruded products. Additionally, many of the above properties can be provided in combination, as illustrated by the examples below.
v. Определенияv. Definitions
[0042] Если не указано иное, в данной заявке используются следующие определения.[0042] Unless otherwise indicated, the following definitions are used in this application.
[0043] «Сплавы на основе алюминия серии 2xxx» представляют собой композиции сплавов на основе алюминия, в которых медь является основным легирующим элементом, что соответствует определению от Ассоциации алюминиевой промышленности, приведенному в «International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys», страница 28 (2015). Для целей данной заявки на патент композиции сплава на основе алюминия серии 2xxx можно применять в изделиях, полученных без обработки давлением, таких как изделия, полученные посредством литья в форму, слиток/заготовка и изделия, полученные посредством аддитивного производства, среди прочих. [0043] "2xxx Series Aluminum Alloys" are aluminum alloy compositions in which copper is the primary alloying element, as defined by the Aluminum Industry Association in International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys ", page 28 (2015). For the purposes of this patent application, 2xxx series aluminum-based alloy compositions can be used in non-formed products such as die casting, ingot/blank, and additive manufacturing products, among others.
[0044] «Изделие из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением» означает изделие из сплава на основе алюминия, которое подвергают обработке при высокой температуре после литья, и оно включает прокатные изделия (тонколистовые или толстолистовые), кованые изделия и экструдированные изделия. [0044] “Aluminium-based alloy product by forming” means an aluminum-based alloy product that is processed at high temperature after casting, and it includes rolled products (thin sheet or thick sheet), forged products and extruded products.
[0045] «Кованое изделие из сплава на основе алюминия» означает изделие из сплава на основе алюминия, полученное при обработке давлением, которое подвергали либо ковке в штампах, либо свободной ковке. [0045] “Aluminium-based alloy forged product” means an aluminum-based alloy product produced by forming that has been subjected to either die forging or open forging.
[0046] «Закалка твердого раствора без полиморфного превращения» означает воздействие на сплав на основе алюминия повышенной температуры с целью введения растворенного (растворенных) вещества (веществ) в твердый раствор.[0046] “Solution quenching without polymorphic transformation” means exposing an aluminum-based alloy to an elevated temperature to introduce the dissolved substance(s) into the solid solution.
[0047] «Обработка при высокой температуре» означает подвергание изделия из сплава на основе алюминия обработке при повышенной температуре, обычно по меньшей мере 250°F. [0047] “High temperature processing” means subjecting an aluminum-based alloy article to processing at an elevated temperature, typically at least 250°F.
[0048] «Обработка при низкой температуре» означает подвергание изделия из сплава на основе алюминия обработке при значениях температуры, которые не считаются значениями температуры для обработки при высокой температуре, обычно ниже приблизительно 250°F (например, при температуре окружающей среды). [0048] “Low temperature processing” means subjecting an aluminum-based alloy article to processing at temperatures that are not considered high temperature processing temperatures, typically below about 250°F (eg, ambient temperature).
[0049] «Искусственное старение» означает воздействие на сплав на основе алюминия повышенной температуры с целью выделения растворенного (растворенных) вещества (веществ). Искусственное старение может происходить за одну или множество стадий, которые могут включать различные значения температуры и/или времени воздействия. [0049] “Artificial aging” means exposing an aluminum-based alloy to elevated temperatures to release dissolved substance(s). Artificial aging may occur in one or multiple stages, which may include varying temperatures and/or exposure times.
[0050] Прочность и удлинение измеряют в соответствии с ASTM E8 и B557.[0050] Strength and elongation are measured in accordance with ASTM E8 and B557.
[0051] Вязкость разрушения измеряют в соответствии с ASTM E399.[0051] Fracture toughness is measured in accordance with ASTM E399.
[0052] «Обладает сопротивлением коррозионному растрескиванию под напряжением» означает, что все образцы изделия из сплава на основе алюминия серии 2xxx не разрушаются после 30 дней испытания с попеременным погружением при суммарном напряжении, составляющем 379 МПа, в соответствии с ASTM G44/G47, и при этом для испытания необходимо по меньшей мере 5 образцов. В одном варианте осуществления все образцы изделия из сплава на основе алюминия серии 2xxx не разрушаются после 60 дней испытания с попеременным погружением при суммарном напряжении, составляющем 379 МПа, в соответствии с ASTM G44/G47, и при этом для испытания необходимо по меньшей мере 5 образцов. В другом варианте осуществления все образцы изделия из сплава на основе алюминия серии 2xxx не разрушаются после 90 дней испытания с попеременным погружением при суммарном напряжении, составляющем 379 МПа, в соответствии с ASTM G44/G47, и при этом для испытания необходимо по меньшей мере 5 образцов. Образцы для испытания SCC отбирают таким образом, чтобы они имели центр на срединной плоскости и были ориентированы в направлении ST относительно изначального изделия из сплава.[0052] “Resisting stress corrosion cracking” means that all 2xxx Series aluminum-based alloy product specimens do not fail after 30 days of alternating immersion testing at a total stress of 379 MPa in accordance with ASTM G44/G47, and In this case, at least 5 samples are required for testing. In one embodiment, all samples of a 2xxx series aluminum alloy product fail after 60 days of alternating immersion testing at a total stress of 379 MPa in accordance with ASTM G44/G47, and at least 5 samples are required for testing . In another embodiment, all samples of a 2xxx series aluminum alloy product fail after 90 days of alternating immersion testing at a total stress of 379 MPa in accordance with ASTM G44/G47, and at least 5 samples are required for testing . Specimens for SCC testing are selected such that they are centered on the midplane and oriented in the ST direction relative to the original alloy product.
[0053] При использовании в данном документе « аддитивное производство » означает «способ соединения материалов с образованием объектов на основе данных 3D-модели, обычно слой за слоем, в отличие от методик субтрактивного производства», как определено в ASTM F2792-12a под названием «стандартная терминология в технологии аддитивного производства». Неограничивающие примеры способов аддитивного производства, пригодных при изготовлении изделий из сплава на основе алюминия, включают, например, DMLS (прямо лазерное спекание металлов), SLM (селективный лазерное плавление), SLS (селективное лазерное спекание) и EBM (электронно-лучевое плавление), среди прочих. Можно применять любые подходящие исходные материалы, выполненные из указанных выше новых сплавов на основе алюминия серии 2xxx, в том числе один или более порошков, одну или более проволок, один или более листов и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления исходный материал для аддитивного производства состоит из одного или более порошков, предусматривающих новые сплавы на основе алюминия серии 2xxx. Разновидности стружки представляют собой типы частиц. В некоторых вариантах осуществления исходный материал для аддитивного производства состоит из одной или более проволок, предусматривающих новые сплавы на основе алюминия серии 2xxx. Лента представляет собой тип проволоки. В некоторых вариантах осуществления исходный материал для аддитивного производства состоит из одного или более листов, предусматривающих новые сплавы на основе алюминия серии 2xxx. Фольга представляет собой тип листа.[0053] As used herein, " additive manufacturing " means "a method of combining materials to form objects based on 3D model data, typically layer by layer, as opposed to subtractive manufacturing techniques" as defined in ASTM F2792-12a entitled " standard terminology in additive manufacturing technology.” Non-limiting examples of additive manufacturing methods useful in the manufacture of aluminum-based alloy products include, for example, DMLS (Direct Metal Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting), SLS (Selective Laser Sintering) and EBM (Electron Beam Melting), among others. Any suitable starting materials made from the above-mentioned new 2xxx series aluminum-based alloys may be used, including one or more powders, one or more wires, one or more sheets, and combinations thereof. In some embodiments, the feedstock for additive manufacturing consists of one or more powders comprising the new 2xxx series aluminum-based alloys. Chip varieties represent particle types. In some embodiments, the additive manufacturing feedstock consists of one or more wires incorporating new 2xxx series aluminum-based alloys. Tape is a type of wire. In some embodiments, the additive manufacturing feedstock consists of one or more sheets comprising new 2xxx series aluminum-based alloys. Foil is a type of sheet.
[0054] Такие и другие аспекты, преимущества и новые признаки данной новой технологии изложены частично в описании ниже и станут очевидными специалистам в данной области техники после рассмотрения следующих описания и фигур, или могут быть обнаружены при применении на практике одного или более вариантов осуществления технологии, предусмотренной в настоящем изобретении.[0054] Such and other aspects, advantages and novel features of this new technology are set forth in part in the description below and will become apparent to those skilled in the art upon consideration of the following description and figures, or may be discovered by practice of one or more embodiments of the technology, provided in the present invention.
[0055] Фигуры составляют часть данного описания, и включают иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения, и иллюстрируют различные объекты и их признаки. Кроме того, любые измерения, технические характеристики и т. п., показанные на фигурах, предназначены для иллюстрации, а не для ограничения. Следовательно, конкретные структурные и функциональные детали, раскрытые в данном документе, должны интерпретироваться не как ограничивающие, а исключительно как репрезентативная основа для разъяснения специалисту в данной области техники различного использования настоящего изобретения.[0055] The figures form part of this description, and include illustrative embodiments of the present invention, and illustrate various objects and features thereof. In addition, any measurements, specifications, etc. shown in the figures are for illustration and not limitation. Accordingly, the specific structural and functional details disclosed herein are not to be interpreted as limiting, but solely as a representative basis for elucidating the various uses of the present invention to one skilled in the art.
[0056] Среди тех преимуществ и улучшений, которые были раскрыты, другие цели и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из представленного ниже описания, подкрепленного сопроводительными фигурами. Подробные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в данном документе; однако следует понимать, что раскрытые варианты осуществления являются исключительно иллюстративными для изобретения, которое может быть реализовано в различных формах. В дополнение каждый из примеров, приведенных в сочетании с различными вариантами осуществления настоящего изобретения, предназначен для иллюстрации, а не ограничения.[0056] Among those advantages and improvements that have been disclosed, other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description when supported by the accompanying drawings. Detailed embodiments of the present invention are disclosed herein; however, it should be understood that the disclosed embodiments are purely illustrative of the invention, which may be embodied in various forms. In addition, each of the examples given in combination with various embodiments of the present invention is intended to be illustrative and not limiting.
[0057] Во всем описании и формуле изобретения следующие термины принимают значения, явно указанные в данном документе, если контекст явно не предусматривает иное. Выражения «в одном варианте осуществления» и «в некоторых вариантах осуществления», которые используются в данном документе, не обязательно относятся к одному и тому же варианту(вариантам) осуществления, хотя такая возможность существует. Кроме того, выражения «в другом варианте осуществления» и «в некоторых вариантах осуществления», которые используются в данном документе, не обязательно относятся к отличному варианту осуществления, хотя такая возможность существует. Таким образом, различные варианты осуществления настоящего изобретения могут быть легко объединены без отступления от объема или сущности настоящего изобретения.[0057] Throughout the specification and claims, the following terms have the meanings expressly given herein unless the context clearly requires otherwise. The expressions “in one embodiment” and “in some embodiments” as used herein do not necessarily refer to the same embodiment(s), although such a possibility exists. In addition, the expressions “in another embodiment” and “in some embodiments” as used herein do not necessarily refer to a different embodiment, although such a possibility exists. Thus, various embodiments of the present invention can be easily combined without departing from the scope or spirit of the present invention.
[0058] Кроме того, при использовании в данном документе термин «или» представляет собой оператор включающее «или» и является эквивалентным термину «и/или», если контекст явно не предусматривает иное (например, «X1, X2, X3, X4 или X5» не значит «и/или» в данном документе, поскольку все из X1 - X5 являются уникальными и отличными друг от друга). Термин «на основе» не является исключительным и позволяет основываться на дополнительных не описанных факторах, если контекст явно не предусматривает иное. Кроме того, по всему описанию формы единственного числа включают ссылки на формы множественного числа, если контекст явно не предусматривает иное. Значение «в» включает «в» и «на», если контекст явно не предусматривает иное.[0058] Additionally, when used herein, the term “or” is an inclusive “or” operator and is equivalent to the term “and/or” unless the context clearly requires otherwise (for example, “X1, X2, X3, X4 or X5" does not mean "and/or" in this document, since all of X1 - X5 are unique and different from each other). The term “based on” is non-exclusive and permits reliance on additional factors not described unless the context clearly requires otherwise. Additionally, throughout the specification, singular forms include references to plural forms unless the context clearly requires otherwise. The meaning of "in" includes "in" and "on" unless the context clearly requires otherwise.
[0059] Хотя описано несколько вариантов осуществления настоящего изобретения, следует понимать, что эти варианты осуществления являются исключительно иллюстративными и не ограничивающими, и что многие модификации будут очевидными для специалиста средней квалификации в данной области техники. Более того, если контекст явно не требует иного, различные стадии можно проводить в любом требуемом порядке, и можно добавлять и/или исключать любые применяемые стадии.[0059] Although several embodiments of the present invention have been described, it should be understood that these embodiments are illustrative and non-limiting only, and that many modifications will be obvious to one of ordinary skill in the art. Moreover, unless the context clearly requires otherwise, the various steps can be carried out in any desired order, and any applicable steps can be added and/or deleted.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВBRIEF DESCRIPTION OF GRAPHIC MATERIALS
[0060] Фиг. 1-2 представляют собой графики, иллюстрирующие характеристики различных изделий из сплава на основе алюминия из примера 1.[0060] FIG. 1-2 are graphs illustrating the characteristics of various aluminum-based alloy products of Example 1.
[0061] Фиг. 3 представляет собой график, иллюстрирующий характеристики различных изделий из сплава на основе алюминия из примера 2.[0061] FIG. 3 is a graph illustrating the characteristics of various aluminum-based alloy products of Example 2.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION
[0062] Пример 1. Испытание толстолистового изделия [0062] Example 1: Testing a Heavy-Plate Product
[0063] Различные сплавы Al-Li выливали в виде слитка и гомогенизировали. Состав каждого слитка показан в таблице 3a ниже. Сплавы A и B представляют собой сплавы по настоящему изобретению. Сплав C и сплав серии 2070 представляют собой сплавы, не относящиеся к настоящему изобретению. Сплав серии 2070 описан, например, в публикации заявки на патент США № 2012/0225271 от настоящего заявителя. [0063] Various Al-Li alloys were cast into an ingot and homogenized. The composition of each ingot is shown in Table 3a below. Alloys A and B are the alloys of the present invention. Alloy C and alloy 2070 series are alloys not covered by the present invention. The 2070 series alloy is described, for example, in US Patent Application Publication No. 2012/0225271 from the present applicant.
ТАБЛИЦА 3a. Состав сплавовTABLE 3a. Alloy composition
Остальная часть каждого из сплавов представляла собой алюминий, второстепенные элементы и примеси, при этом ни одна из примесей не превышала 0,05 вес. %, и при этом общее количество примесей не превышало 0,15 вес. %. После гомогенизации сплавы подвергали высокотемпературному прокату до конечного калибра, закалке твердого раствора без полиморфного превращения, закалке и растягиванию на приблизительно 6%. Примерные конечные калибры представлены в таблице 3b ниже.The remainder of each alloy was aluminum, minor elements and impurities, with none of the impurities exceeding 0.05 wt. %, and the total amount of impurities did not exceed 0.15 wt. %. After homogenization, the alloys were high temperature rolled to final gauge, solution quenched without polymorphic transformation, quenched and stretched to approximately 6%. Approximate final gauges are presented in Table 3b below.
ТАБЛИЦА 3b. Сплавы и конечный калибрTABLE 3b. Alloys and final caliber
(мм)(mm)
(дюйм)(inch)
[0064] В отношении сплавов выполняли различные двухстадийные практики искусственного старения, где первую стадию выполняли при 290°F (143,3°C) в течение различных периодов времени, приведенных в таблице 4 ниже, при этом вторая стадия предусматривала 12 часов при 225°F (107,2°C). Различные механические свойства подвергнутых старению толстолистовых изделий из сплава на основе алюминия измеряли в соответствии с ASTM E8 и B557. Свойства вязкости разрушения некоторых образцов также измеряли в соответствии с ASTM E399. Как показано посредством данных ниже и соответствующих фиг. 1-2, сплавы по настоящему изобретению демонстрировали улучшенное сочетание свойств в поперечном по высоте направлении. [0064] Various two-stage artificial aging practices were performed on the alloys, where the first stage was performed at 290°F (143.3°C) for various periods of time shown in Table 4 below, with the second stage being 12 hours at 225° F (107.2°C). Various mechanical properties of aged aluminum alloy plates were measured in accordance with ASTM E8 and B557. The fracture toughness properties of some samples were also measured in accordance with ASTM E399. As shown by the data below and the corresponding FIGS. 1-2, the alloys of the present invention exhibited an improved combination of properties in the transverse height direction.
ТАБЛИЦА 4. Механические свойства (поперечное по высоте направление)TABLE 4. Mechanical properties (transverse direction along the height)
(МПа)TYS(ST)
(MPa)
(ST) (%)Ext.
(ST) (%)
(МПа·кв. корень(м))K IC (SL)
(MPa square root (m))
* = значение KQ. * = K Q value.
[0065] При толщине 100 мм новые сплавы обычно демонстрируют улучшенную вязкость разрушения при эквивалентной прочности. Например, сплав A-1 по настоящему изобретению демонстрирует прочность, на приблизительно 3 МПа·кв. корень(м) большую таковой у сплава серии 2070, при приблизительно эквивалентной прочности (после 30 часов старения). Сплав A-2 по настоящему изобретению также является улучшенным по сравнению со сплавом серии 2070, и ожидается, что сплав A-2 будет достигать результатов, подобных таковым для сплава A-1, если содержание кремния в сплаве A-2 будет уменьшено до 0,02 вес. %. Сплав B по настоящему изобретению демонстрирует очень высокую вязкость разрушения при пониженных уровнях прочности, но ожидается, что он будет достигать результатов, по меньшей мере соответствующих A-1, если его подвергать старению до эквивалентной прочности. Улучшенные свойства являются еще более выраженными при 150 мм, где все сплавы по настоящему изобретению демонстрируют намного большую вязкость разрушения при эквивалентной прочности. Стоит отметить, что сплавы по настоящему изобретению включают меньше магния, чем сплав C, не относящийся к настоящему изобретению. Сплавы по настоящему изобретению также характеризуются соотношением Cu:Zn (по весу), составляющим не более 4,25:1, при этом сплавы, не относящиеся к настоящему изобретению, демонстрируют более высокие значения соотношения Cu:Zn. Сплавы по настоящему изобретению также содержат больше цинка, чем сплав C и сплав серии 2070, не относящийся к настоящему изобретению. [0065] At 100 mm thickness, the new alloys typically exhibit improved fracture toughness with equivalent strength. For example, the A-1 alloy of the present invention exhibits a strength of approximately 3 MPa.sq. root(m) greater than that of the 2070 series alloy, with approximately equivalent strength (after 30 hours of aging). The A-2 alloy of the present invention is also an improvement over the 2070 series alloy, and the A-2 alloy is expected to achieve results similar to those of the A-1 alloy if the silicon content of the A-2 alloy is reduced to 0. 02 wt. %. Alloy B of the present invention exhibits very high fracture toughness at reduced strength levels, but is expected to achieve results at least equivalent to A-1 if aged to equivalent strength. The improved properties are even more pronounced at 150 mm, where all the alloys of the present invention exhibit much higher fracture toughness for equivalent strength. It is worth noting that the alloys of the present invention include less magnesium than the non-inventive Alloy C. The alloys of the present invention also have a Cu:Zn ratio (by weight) of no more than 4.25:1, with non-inventive alloys exhibiting higher Cu:Zn ratios. The alloys of the present invention also contain more zinc than alloy C and the non-inventive 2070 series alloy.
[0066] Свойства сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) для многих сплавов тестировали в направлении ST и в соответствии с ASTM G44/G47. Все сплавы по настоящему изобретению при всех условиях старения не демонстрировали разрушения при значениях суммарного напряжения, составляющих от 310 МПа до 379 МПа, в течение периода времени, составляющего 30 дней после испытания, или ожидается, что они не будут его демонстрировать (некоторые сплавы все еще проходят испытание). Для сравнения, сплав C демонстрировал множественные разрушения при значениях суммарного напряжения, составляющих от 310 МПа до 379 МПа, в течение периода времени, составляющего 30 дней, и при таких же условиях испытания. Это может быть результатом того факта, что сплав C включает большое количество магния, что может придавать сплаву C склонность к коррозионному растрескиванию под напряжением. Сплав C можно было бы дополнительно подвергать старению для улучшения свойств, связанных с коррозией, но при этом понизится его и без того неудовлетворительная вязкость разрушения. Для сравнения, сплавы A и B по настоящему изобретению демонстрируют надлежащее сочетание четырех свойств: прочности, удлинения, вязкости разрушения и сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением.[0066] The stress corrosion cracking (SCC) properties of many alloys have been tested in the ST direction and in accordance with ASTM G44/G47. All of the alloys of the present invention, under all aging conditions, have not demonstrated failure at total stress values ranging from 310 MPa to 379 MPa over a period of 30 days after testing, or are not expected to exhibit failure (some alloys still pass the test). In comparison, Alloy C exhibited multiple failures at total stress values ranging from 310 MPa to 379 MPa over a period of 30 days under the same test conditions. This may be a result of the fact that Alloy C includes a large amount of magnesium, which may make Alloy C prone to stress corrosion cracking. Alloy C could be further aged to improve its corrosion properties, but this would reduce its already poor fracture toughness. In comparison, Alloys A and B of the present invention exhibit the proper combination of four properties: strength, elongation, fracture toughness, and stress corrosion cracking resistance.
[0067] Пример 2. Дополнительное испытание толстолистового изделия [0067] Example 2: Additional testing of a plate product
[0068] Три дополнительных сплава Al-Li (все по настоящему изобретению) выливали в виде слитка и гомогенизировали, их состав показан в таблице 5 ниже. [0068] Three additional Al-Li alloys (all of the present invention) were cast as an ingot and homogenized, their composition shown in Table 5 below.
Таблица 5. Состав сплавов из примера 2Table 5. Composition of alloys from example 2
Остальная часть каждого из сплавов представляла собой алюминий, второстепенные элементы и примеси, при этом ни одна из примесей не превышала 0,05 вес. %, и при этом общее количество примесей не превышало 0,15 вес. %. После гомогенизации сплавы подвергали высокотемпературному прокату до конечного калибра, закалке твердого раствора без полиморфного превращения, закалке и затем растягиванию на приблизительно 6%. Затем сплавы подвергали искусственному старению при различных значениях времени и температуры. Условия старения показаны в таблице 6. The remainder of each alloy was aluminum, minor elements and impurities, with none of the impurities exceeding 0.05 wt. %, and the total amount of impurities did not exceed 0.15 wt. %. After homogenization, the alloys were high temperature rolled to final gauge, solution quenched without polymorphic transformation, quenched and then stretched to approximately 6%. Then the alloys were subjected to artificial aging at various times and temperatures. Aging conditions are shown in Table 6.
Таблица 6. Условия старения для сплавов из примера 2Table 6. Aging conditions for alloys from example 2
Сплавы охлаждали до комнатной температуры между стадиями старения. The alloys were cooled to room temperature between aging stages.
[0069] Затем тестировали механические свойства сплавов при различной толщине, результаты чего показаны в таблице 7 ниже. [0069] The mechanical properties of the alloys were then tested at various thicknesses, the results of which are shown in Table 7 below.
Таблица 7. Механические свойства сплавов из примера 2Table 7. Mechanical properties of alloys from example 2
(%)Ext. ST
(%)
(МПа·√(м))K IC SL
(MPa·√(m))
[0070] Как показано на фиг. 3, сплавы 1-2, характеризующиеся толщиной, составляющей приблизительно 60 мм, демонстрируют превосходное сочетание прочности и вязкости разрушения. Сплав 3 демонстрирует закономерность прочность-ударная вязкость, подобную таковой для сплавов из примера 1 при 100 мм.[0070] As shown in FIG. 3, alloys 1-2, characterized by a thickness of approximately 60 mm, exhibit an excellent combination of strength and fracture toughness. Alloy 3 exhibits a strength-impact strength pattern similar to that of the alloys from example 1 at 100 mm.
[0071] Также тестировали свойства сопротивления коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) для многих сплавов в направлении ST, как в примере 1, где суммарное напряжение составляло 310 МПа. Результаты приведены в таблице 8 ниже. [0071] The stress corrosion cracking (SCC) properties of many alloys in the ST direction were also tested, as in Example 1, where the total stress was 310 MPa. The results are shown in Table 8 below.
Таблица 8. Результаты испытания SCC (количество дней подвергания испытанию)Table 8. SCC test results (number of days tested)
1Sample
1
2Sample
2
3Sample
3
T=все еще нет разрушения после 20 дней подвергания испытанию.T=still no failure after 20 days of testing.
[0072] Несмотря на то, что различные варианты осуществления настоящего изобретения были подробно описаны, очевидно, что модификации и адаптации этих вариантов осуществления будут очевидны специалистам в данной области техники. Однако следует четко понимать, что такие модификации и адаптации находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения.[0072] Although various embodiments of the present invention have been described in detail, it will be appreciated that modifications and adaptations to these embodiments will be apparent to those skilled in the art. However, it should be clearly understood that such modifications and adaptations are within the spirit and scope of the present invention.
Claims (38)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US62/756,963 | 2018-11-07 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021114083A RU2021114083A (en) | 2022-12-07 |
RU2815234C2 true RU2815234C2 (en) | 2024-03-12 |
Family
ID=
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2232828C2 (en) * | 1998-12-18 | 2004-07-20 | Корус Алюминиум Вальцпродукте Гмбх | Method of manufacturing products from aluminum/magnesium/lithium alloy |
CN102834502A (en) * | 2010-04-12 | 2012-12-19 | 美铝公司 | 2xxx series aluminum lithium alloys having low strength differential |
RU2560485C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof |
RU2590744C2 (en) * | 2011-02-18 | 2016-07-10 | Констеллиум Иссуар | Semi-finished product from aluminium alloy with improved micro porosity and manufacturing method |
WO2017088914A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Tube for use in conjunction with a deep drilled hole |
WO2017137260A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | Aleris Rolled Products Germany Gmbh | Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn ALLOY WROUGHT PRODUCT |
CN108291281A (en) * | 2015-12-04 | 2018-07-17 | 伊苏瓦尔肯联铝业 | Aluminum bronze lithium alloy with improved mechanical strength and toughness |
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2232828C2 (en) * | 1998-12-18 | 2004-07-20 | Корус Алюминиум Вальцпродукте Гмбх | Method of manufacturing products from aluminum/magnesium/lithium alloy |
CN102834502A (en) * | 2010-04-12 | 2012-12-19 | 美铝公司 | 2xxx series aluminum lithium alloys having low strength differential |
RU2598423C2 (en) * | 2010-04-12 | 2016-09-27 | Алкоа Инк. | Aluminium-lithium alloys of 2xxx series with low difference in strength |
RU2590744C2 (en) * | 2011-02-18 | 2016-07-10 | Констеллиум Иссуар | Semi-finished product from aluminium alloy with improved micro porosity and manufacturing method |
RU2560485C1 (en) * | 2014-06-10 | 2015-08-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | High-strength heat-treatable aluminium alloy and article made thereof |
WO2017088914A1 (en) * | 2015-11-25 | 2017-06-01 | Otto Fuchs - Kommanditgesellschaft - | Tube for use in conjunction with a deep drilled hole |
CN108291281A (en) * | 2015-12-04 | 2018-07-17 | 伊苏瓦尔肯联铝业 | Aluminum bronze lithium alloy with improved mechanical strength and toughness |
WO2017137260A1 (en) * | 2016-02-09 | 2017-08-17 | Aleris Rolled Products Germany Gmbh | Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn ALLOY WROUGHT PRODUCT |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6955483B2 (en) | High-strength aluminum alloy extruded material with excellent corrosion resistance and good hardenability and its manufacturing method | |
JP5345056B2 (en) | Heat-treatable high-strength aluminum alloy | |
RU2716722C2 (en) | Aluminum-lithium alloys with high strength, high deformability and low cost | |
CN106414782B (en) | 6XXX aluminium alloy | |
US20180087133A1 (en) | Formable magnesium based wrought alloys | |
JP6569531B2 (en) | Magnesium alloy and manufacturing method thereof | |
US10900108B2 (en) | Method for manufacturing bent article using aluminum alloy | |
US10358702B2 (en) | Magnesium alloy and production method of the same | |
RU2745433C1 (en) | Improved dense forged alloys based on 7xxx aluminum and methods for their production | |
KR20140010074A (en) | 2xxx series aluminum lithium alloys | |
US10125410B2 (en) | Heat resistant aluminum base alloy and wrought semifinsihed product fabrication method | |
KR20200078343A (en) | Aluminum alloy for compressor sliding part, forged article of compressor sliding part, and manufacturing method thereof | |
JP2007138227A (en) | Magnesium alloy material | |
RU2815234C2 (en) | Alloys based on aluminium and lithium of 2xxx series | |
KR20190120227A (en) | Magnesium alloy excellent in corrosion resistance and its manufacturing method | |
US20210404038A1 (en) | 2xxx aluminum lithium alloys | |
EP3521479A1 (en) | Method for making deformed semi-finished products from aluminium alloys | |
WO2020123096A2 (en) | 2xxx aluminum alloys | |
EP4101941A1 (en) | Aluminium-silicon casting alloy, and castings made from said alloy | |
JP7543161B2 (en) | Aluminum alloy extrusions | |
JP2012167347A (en) | High-rigidity copper alloy forged material | |
JP7126915B2 (en) | Aluminum alloy extruded material and its manufacturing method | |
JP2024090353A (en) | HOT-WORKED CAST PRODUCT OF Al-Mg-Si ALUMINUM ALLOY AND PRODUCTION METHOD THEREFOR | |
AT512120A1 (en) | ALUMINUM ALLOY WITH TANTAL | |
JP2004292892A (en) | High strength aluminum alloy forging material, and forged product obtained by using the same |