Улучшенные алюминий-магний-литиевые сплавы и способы их изготовления
Изобретение относится к алюминий-магний-литиевым сплавам и может быть использовано в различных областях промышленности. Алюминиевый сплав содержит, мас.%: 2,0-3,9 Mg, 0,1-1,8 Li, 0,4-2,0 Zn, 0,35-1,5 Cu, до 1,0 Ag, до 1,5 Mn, до 0,5 Si, до 0,35 Fe, необязательно по меньшей мере один вспомогательный элемент, выбранный из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов, в следующих количествах: до 0,20 Zr, до 0,30 Sc, до 0,50 Cr, до 0,25 каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов, до 0,10 Ti, остальное - алюминий. Способ получения заготовок из алюминиевого сплава включает разливку алюминиевого сплава, горячую прокатку, охлаждение полуфабриката до температуры не более чем 400°F, холодную прокатку до окончательной толщины, при этом толщину полуфабриката уменьшают на величину от 2% до 22%, или растяжение полуфабриката на 1-10 %, причем температуру сплава между охлаждением и холодной прокаткой или растяжением поддерживают при температуре не более чем 400°F. Изобретение направлено на достижение оптимального сочетания прочности, пластичности и коррозионной стойкости алюминий-магний-литиевых сплавов. 4 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 пр., 14 табл., 21 ил.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[001] Алюминиевые сплавы пригодны для применения в различных областях. Однако улучшение одного свойства алюминиевого сплава без ухудшения другого свойства труднодостижимо. Например, трудно повысить прочность сплава без снижения вязкости сплава. Другие свойства, представляющие интерес для алюминиевых сплавов, включают прежде всего коррозионную стойкость и сопротивление усталости.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[002] В широком смысле данная патентная заявка относится к новым алюминий-магний-литиевым сплавам и способам их изготовления. Эти сплавы в общем содержат 2,0-3,9 мас.% Mg, 0,1-1,8 мас.% Li, до 1,5 мас.% Cu, до 2,0 мас.% Zn, до 1,0 мас.% Ag, до 1,5 мас.% Mn, до 0,5 мас.% Si, до 0,35 мас.% Fe, 0,05-0,50 мас.% регулирующего зеренную структуру элемента (определен ниже), до 0,10 мас.% Ti, до 0,10 мас.% любого другого элемента, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,35 мас.%, остальное – алюминий.
[003] Новые алюминий-магний-литиевые сплавы в общем содержат 2,0-3,9 мас.% Mg. Магний может способствовать повышению прочности, но слишком большое количество магния может ухудшить коррозионную стойкость. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 2,25 мас.% Mg. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 2,5 мас.% Mg. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 2,75 мас.% Mg. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 3,75 мас.% Mg. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 3,5 мас.% Mg. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 3,25 мас.% Mg.
[004] Новые алюминий-магний-литиевые сплавы в общем содержат 0,1-1,8 мас.% Li. Литий способствует снижению плотности и может способствовать повышению прочности, но слишком большое количество лития может снизить пластичность. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,4 мас.% Li. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,6 мас.% Li. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,8 мас.% Li. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 1,0 мас.% Li. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 1,05 мас.% Li. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 1,10 мас.% Li. В еще одном варианте осуществления эти новые сплавы содержат по меньшей мере 1,20 мас.% Li. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,5 мас.% Li. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,45 мас.% Li. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,4 мас.% Li.
[005] Новые сплавы могут содержать до примерно 1,5 мас.% Cu. Медь может улучшить прочность, но повышает плотность. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,0 мас.% Cu. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,9 мас.% Cu. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,6 мас.% Cu. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,5 мас.% Cu. В вариантах осуществления, где используют медь, новые сплавы в общем содержат по меньшей мере 0,05 мас.% Cu. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,10 мас.% Cu. В вариантах осуществления, где медь не используют, новые сплавы содержат менее чем 0,05 мас.% Cu.
[006] Новые сплавы могут содержать до примерно 2,0 мас.% Zn. Цинк может улучшить прочность, но повышает плотность. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,5 мас.% Zn. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,0 мас.% Zn. В вариантах осуществления, где используют цинк, новые сплавы в общем содержат по меньшей мере 0,20 мас.% Zn. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,4 мас.% Zn. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,5 мас.% Zn. В вариантах осуществления, где цинк не используют, новые сплавы содержат менее чем 0,20 мас.% Zn.
[007] Новые сплавы могут содержать до 1,5 мас.% Mn. Марганец может улучшить прочность, но повышает плотность. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 1,0 мас.% Mn. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,9 мас.% Mn. В еще одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,7 мас.% Mn. В вариантах осуществления, где используют марганец, новые сплавы в общем содержат по меньшей мере 0,05 мас.% Mn. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,20 мас.% Mn. В вариантах осуществления, где марганец не используют, новые сплавы в общем содержат не более чем 0,04 мас.% Mn.
[008] Новые сплавы могут содержать до 1,0 мас.% Ag. Серебро может улучшить прочность, но снижает плотность и имеет высокую стоимость. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,9 мас.% Ag. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,6 мас.% Ag. В вариантах осуществления, где используют серебро, новые сплавы в общем содержат по меньшей мере 0,05 мас.% Ag. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат по меньшей мере 0,20 мас.% Ag. В вариантах осуществления, где серебро не используют, новые сплавы содержат не более чем 0,04 мас.% Ag.
[009] Новые сплавы могут содержать до 0,5 мас.% Si. Кремний может улучшить коррозионную стойкость, но может снизить вязкость разрушения. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,35 мас.% Si. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат не более чем 0,25 мас.% Si. В вариантах осуществления, где используют кремний, новые сплавы в общем содержат по меньшей мере 0,10 мас.% Si. В вариантах осуществления, где кремний не используют, новые сплавы содержат не более чем 0,09 мас.% Si.
[0010] Новые сплавы могут необязательно содержать по меньшей мере один вспомогательный элемент, выбранный из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов. Такие элементы могут быть использованы, например, для облегчения формирования соответствующей зеренной структуры в получившемся продукте из алюминиевого сплава. Эти вспомогательные элементы необязательно могут присутствовать в следующих количествах: до 0,20 мас.% Zr, до 0,30 мас.% Sc, до 0,50 мас.% Cr, до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов, и до 0,10 мас.% Ti. Цирконий (Zr) и/или скандий предпочтительны для регулирования зеренной структуры. При использования циркония его содержание в новых алюминиевых сплавах в общем составляет 0,05-0,20 мас.% Zr. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат 0,07-0,16 мас.% Zr. Скандий (Sc) может быть использован в дополнение к цирконию или в качестве заменителя циркония и, при наличии скандия, его содержание в новых алюминиевых сплавах в общем составляет 0,05-0,30 мас.% Sc. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат 0,07-0,25 мас.% Sc. Хром (Cr) может быть также использован в дополнение к или в качестве заменителя циркония и/или скандия, и при наличии хрома его содержание в новых алюминиевых сплавах в общем составляет 0,05-0,50 мас.% Cr. В одном варианте осуществления новые сплавы содержат 0,05-0,35 мас.% Cr. В другом варианте осуществления новые сплавы содержат 0,05-0,25 мас.% Cr. В других вариантах осуществления любой из элементов – цирконий, скандий и/или хром – может входить в состав сплава в качестве примеси, и в этих вариантах осуществления такие элементы входили бы в состав сплава в количестве менее чем 0,05 мас.%.
[0011] Hf, V и редкоземельные элементы могут содержаться в количестве до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов (может содержаться 0,25 мас.% каждого из любых редкоземельных элементов). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат не более чем 0,05 мас.% каждого из Hf, V и редкоземельных элементов (≤0,05 мас.% каждого из любых редкоземельных элементов).
[0012] Титан является предпочтительным для измельчения зерна в процессе литья, и при наличии титана его содержание в новых алюминиевых сплавах в общем составляет 0,005-0,10 мас.% Ti. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат 0,01-0,05 мас.% Ti. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат 0,01-0,03 мас.% Ti.
[0013] Новые алюминиевые сплавы могут содержать до 0,35 мас.% Fe. В некоторых вариантах осуществления содержание железа в новых алюминиевых сплавах составляет не более чем примерно 0,25 мас.% Fe, или не более чем примерно 0,15 мас.% Fe, или не более чем примерно 0,10 мас.% Fe, или не более чем примерно 0,08 мас.% Fe, или не более чем примерно 0,05 мас.% Fe, или менее.
[0014] Помимо вышеперечисленных элементов баланс (остаток) новых алюминиевых сплавов в общем составляют алюминий и другие элементы, причем новые алюминиевые сплавы содержат не более чем 0,15 мас.% каждого из этих других элементов, причем сумма этих других элементов не превышает 0,35 мас.%. Используемый здесь термин «другие элементы» включают любые элементы Периодической системы элементов, за исключением вышеуказанных элементов, т.е. любые элементы кроме Al, Mg, Li, Cu, Zn, Mn, Si, Fe, Zr, Sc, Cr, Ti, Hf, V и редкоземельных элементов. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат не более чем 0,10 мас.% каждого из других элементов, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,25 мас.%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат не более чем 0,05 мас.% каждого из других элементов, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,15 мас.%. Еще другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы содержат не более чем 0,03 мас.% каждого из других элементов, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,10 мас.%.
[0015] Если не указано иное, выражение «до» при указании на количество элемента означает, что этот элементный состав является необязательным и включает нулевое количество этого конкретного компонента состава. Если не указано иное, все содержания компонентов выражены в процентах по массе (мас.%).
[0016] В одном конкретном варианте осуществления алюминиевый сплав включает цинк и содержит 2,0-3,9 мас.% Mg, 0,1-1,8 мас.% Li, 0,4-2,0 мас.% Zn, до 1,5 мас.% Cu, до 1,0 мас.% Ag, до 1,5 мас.% Mn, до 0,5 мас.% Si, до 0,35 мас.% Fe, необязательно по меньшей мере один вспомогательный элемент, как описано выше, до 0,10 мас.% любого другого элемента, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,35 мас.%, остальное – алюминий. Этот сплав может быть модифицирован по любому из описанных выше количеств вышеупомянутых Mg, Li, Zn, Cu, Ag, Mn, Si, Fe, вспомогательных элементов и других элементов.
[0017] В другом конкретном варианте осуществления этот алюминиевый сплав является высоколитиевым сплавом и содержит 2,5-3,9 мас.% Mg, 1,05-1,8 мас.% Li, до 2,0 мас.% Zn, до 1,5 мас.% Cu, до 1,0 мас.% Ag, до 1,5 мас.% Mn, до 0,5 мас.% Si, до 0,35 мас.% Fe, необязательно по меньшей мере один вспомогательный элемент, как описано выше, до 0,10 мас.% любого другого элемента, при сумме этих других элементов, не превышающей 0,35 мас.%, остальное – алюминий. Этот сплав может быть модифицирован по любому из описанных выше количеств вышеупомянутых Mg, Li, Zn, Cu, Ag, Mn, Si, Fe, вспомогательных элементов и других элементов.
[0018] В вариантах осуществления, где этот алюминиевый сплав подвергают термообработке на твердый раствор (описано ниже), суммарное количество магния, лития, меди, цинка, кремния, железа, вспомогательных элементов и других элементов должно быть выбрано так, чтобы этот сплав мог быть соответствующим образом переведен в твердый раствор (например, чтобы способствовать упрочнению при ограничении количества составляющих частиц). В одном варианте осуществления алюминиевый сплав содержит такое количество легирующих элементов, которое оставляет этот сплав без или по существу без частиц растворимых составляющих после перевода в твердый раствор. В одном варианте осуществления алюминиевый сплав содержит такое количество легирующих элементов, которое оставляет этот сплав с малыми количествами (например, ограниченными/минимизированными) частиц нерастворимых составляющих после перевода в твердый раствор. В других вариантах осуществления алюминиевый сплав может получить преимущество от контролируемого количества частиц нерастворимых составляющих.
[0019] Эти новые сплавы могут быть обработаны до самых разных деформированных форм, например, в виде проката (тонкий или толстый лист, плита), прессованного профиля или поковки, а также в различных состояниях поставки. В связи с этим новые алюминиевые сплавы могут быть подвергнуты разливке (например, методом литья с прямым охлаждением или методом непрерывной разливки), а затем подвергнуты обработке давлением (горячей и/или холодной обработке давлением) до продукта соответствующего вида (лист, плита, прессованный профиль или поковка). После обработки давлением новые алюминиевые сплавы могут быть обработаны до одного из состояний – H, T или W, как определено Алюминиевой ассоциацией.
[0020] Для любых из продуктов в состоянии H, T или W алюминиевый сплав может быть подвергнут горячей обработке давлением, такой как прокатка, прессование и/или ковка (штамповка). В одном варианте осуществления температуру горячей обработки давлением поддерживают ниже температуры рекристаллизации сплава. В одном варианте осуществления температура на выходе из горячей обработки давлением составляет не более чем 600°F. В другом варианте осуществления температура на выходе из горячей обработки давлением составляет не более чем 550°F. В еще одном варианте осуществления температура на выходе из горячей обработки давлением составляет не более чем 500°F. В другом варианте осуществления температура на выходе из горячей обработки давлением составляет не более чем 450°F. В еще одном варианте осуществления температура на выходе из горячей обработки давлением составляет не более чем 400°F.
[0021] В одном варианте осуществления новый сплав обрабатывают до состояния H. В этих вариантах осуществления такая обработка может включать литье нового алюминиевого сплава, в том числе любой вариант описанного выше алюминиевого сплава, после чего алюминиевый сплав подвергают горячей прокатке до промежуточной или окончательной толщины. В случаях, когда этот сплав подвергают горячей прокатке до промежуточной толщины, его после этого подвергают холодной прокатке до окончательной толщины (например, холодной прокатке с обжатием 2-25%), а затем необязательно растяжению (например, на 1-10%), например, с целью придания плоскостности и/или для снятия напряжений. В случаях, когда этот сплав подвергают горячей прокатке до окончательной толщины, он может быть подвергнут растяжению (например, на 1-10%), например, с целью придания плоскостности и/или для снятия напряжений.
[0022] В вариантах осуществления, где алюминиевый сплав подвергают холодной прокатке и/или растяжению, этот сплав перед холодной прокаткой и/или растяжением может быть охлажден до температуры не более чем 400°F. В одном варианте осуществления алюминиевый сплав охлаждают до температуры не более чем 250°F перед холодной прокаткой и/или растяжением. В другом варианте осуществления алюминиевый сплав охлаждают до температуры не более чем 200°F перед холодной прокаткой и/или растяжением. В еще одном варианте осуществления алюминиевый сплав охлаждают до температуры не более чем 150°F перед холодной прокаткой и/или растяжением. В еще одном варианте осуществления алюминиевый сплав охлаждают до температуры окружающей среды перед холодной прокаткой и/или растяжением.
[0023] При изготовлении алюминиевого сплава в состоянии H отжиг продукта может быть вредным. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления состояния H, обработка включает поддержание алюминиевого сплава при температуре ниже 400°F между стадией горячей прокатки и любой стадией холодной прокатки и/или растяжения. В одном варианте осуществления состояния H обработка включает поддержание алюминиевого сплава при температуре около 250°F между стадией горячей прокатки и/или стадией холодной прокатки и/или растяжения. В другом варианте осуществления состояния H обработка включает поддержание алюминиевого сплава при температуре около 200°F между стадией горячей прокатки и/или стадией холодной прокатки и/или растяжения. В еще одном варианте осуществления состояния H обработка включает поддержание алюминиевого сплава при температуре около 150°F между стадией горячей прокатки и/или стадией холодной прокатки и/или растяжения. В другом варианте осуществления состояния H обработка включает поддержание алюминиевого сплава при температуре окружающей среды между стадией горячей прокатки и стадией холодной прокатки и/или растяжения.
[0024] В некоторых вариантах осуществления, при изготовлении алюминиевого сплава в состоянии H, применение какой-либо термообработки продукта после стадии холодной прокатки и/или растяжения может быть вредным. Поэтому, в некоторых вариантах осуществления, в способе обработки до состояния H отсутствуют какие-либо термообработки после любой стадии холодной прокатки и/или любой стадии растяжения. Однако, в других вариантах осуществления, одна или более стадий отжига могли быть использованы, например до или после горячей и/или холодной прокатки.
[0025] В некоторых вариантах осуществления, когда холодную прокатку применяют в качестве части обработки до состояния H, холодная прокатка может быть ограничена так, чтобы способствовать обеспечению хороших прочности, пластичности и/или коррозионной стойкости. В одном варианте осуществления холодная прокатка содержит холодную прокатку продукта промежуточной толщины на 1-25%, т.е. толщину этого продукта промежуточной толщины (полуфабриката) уменьшают на 1-25% посредством холодной прокатки. В одном варианте осуществления обжатие при холодной прокатке составляет 2-22%, т.е. толщину продукта промежуточной толщины уменьшают на 2-22% посредством холодной прокатки. В другом варианте осуществления обжатие при холодной прокатке составляет 3-20%, т.е. толщину продукта промежуточной толщины уменьшают на 3-20% посредством холодной прокатки.
[0026] В другом варианте осуществления новый алюминиевый сплав обрабатывают до состояния «T» (термически обработанный). В этой связи, во время или после горячей обработки давлением (в зависимости от ситуации) новые алюминиевые сплавы могут быть обработаны до любого из состояний – T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8 или T9, как определено Алюминиевой ассоциацией. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы обрабатывают до одного из состояний – T4, T6 или T7, причем эти новые алюминиевые сплавы термообрабатывают на твердый раствор, после чего закаливают, а затем подвергают естественному старению (T4) или искусственному старению (T6 или T7). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы обрабатывают до одного из состояний – T3 или T8, причем эти новые алюминиевые сплавы термообрабатывают на твердый раствор, после чего закаливают и затем подвергают холодной обработке давлением (нагартовке), а затем подвергают естественному старению (T3) или искусственному старению (T8). В другом варианте осуществления новый алюминиевый сплав обрабатывают до состояния «W» (закаленный твердый раствор), как определено Алюминиевой ассоциацией. В еще одном варианте осуществления сплав не подвергают обработке на твердый раствор после горячей обработки давлением, поэтому новый алюминиевый сплав может быть обработан до состояния «F» («как изготовлено»), как определено Алюминиевой ассоциацией. Эти сплавы могут быть также обработаны с сильной нагартовкой после обработки на твердый раствор и закалки, например, с холодной деформацией 25% или более, как описано в публикации принадлежащей тому же заявителю заявки на патент США № 2012/0055590.
[0027] Новые алюминиевые сплавы могут достигать улучшенного сочетания свойств. Например, новые алюминиевые сплавы могут достигать улучшенного сочетания прочности, коррозионной стойкости и/или пластичности, помимо прочих.
[0028] При одном подходе новые алюминиевые сплавы находятся в состоянии H, подвергнуты горячей прокатке с последующим растяжением на 1-10% (без стадии холодной прокатки) и проявляют предел текучести при растяжении (ПТР) в продольном направлении (L) по меньшей мере 35 ksi (килофунтов на квадратный дюйм) (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления эти новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 36 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 38 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 40 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 42 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 44 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 46 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 48 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 50 ksi. В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 51 ksi или более. В этих вариантах осуществления с состоянием H и растяжением новые алюминиевые сплавы могут проявлять относительное удлинение (L) по меньшей мере 10% (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 12%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 14%. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 16%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 18% или более. В этих вариантах осуществления с состоянием H и растяжением новые алюминиевые сплавы могут проявлять потерю массы не более чем 25 мг/см² (при испытаниях в соответствии с ASTM G67 и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют потерю массы не более чем 15 мг/см². В этих вариантах осуществления с состоянием H и растяжением новые алюминиевые сплавы могут проявлять оценку EXCO (от англ. exfoliation corrosion – коррозионное расслаивание) по меньшей мере EB (на T/10 и/или на поверхности, и по результатам испытаний в соответствии с ASTM G66, и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере EA. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PC. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PB. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PA.
[0029] При другом подходе новые алюминиевые сплавы находятся в состоянии H, подвергнуты горячей прокатке, а затем холодной прокатке с обжатием 1-25% и проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 40 ksi (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления эти новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 42 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 44 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 46 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 48 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 50 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 52 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 54 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 56 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 58 ksi или более. В этих вариантах осуществления с состоянием H и холодной прокаткой новые алюминиевые сплавы могут проявлять относительное удлинение (L) по меньшей мере 6% (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 8%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 10%. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 12%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 14% или более. В этих вариантах осуществления с состоянием H и холодной прокаткой новые алюминиевые сплавы могут проявлять потерю массы не более чем 25 мг/см² (при испытаниях в соответствии с ASTM G67, и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В этих вариантах осуществления с состоянием H и холодной прокаткой новые алюминиевые сплавы могут проявлять потерю массы не более чем 15 мг/см². В этих вариантах осуществления с состоянием H и растяжением новые алюминиевые сплавы могут проявлять оценку EXCO по меньшей мере EB (на T/10 и/или на поверхности, и по результатам испытаний в соответствии с ASTM G66, и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере EA. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PC. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PB. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PA.
[0030] При еще одном подходе новые алюминиевые сплавы находятся в состоянии T и проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 45 ksi (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления эти новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 46 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 48 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 50 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 52 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 54 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 56 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 58 ksi. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 60 ksi. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют предел текучести при растяжении (L) по меньшей мере 62 ksi или более. В этих вариантах осуществления c состоянием T новые алюминиевые сплавы могут проявлять относительное удлинение (L) по меньшей мере 6% (при испытании в соответствии с ASTM E8 и B557). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 8%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 10%. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 12%. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют относительное удлинение (L) по меньшей мере 14% или более. В этих вариантах осуществления c состоянием T новые алюминиевые сплавы могут проявлять потерю массы не более чем 25 мг/см² (при испытаниях в соответствии с ASTM G67, и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы могут проявлять потерю массы не более чем 15 мг/см2. В этих вариантах осуществления c состоянием T новые алюминиевые сплавы могут проявлять оценку EXCO по меньшей мере EB (на T/10 и/или на поверхности, и по результатам испытаний в соответствии с ASTM G66, и при воздействии в течение 1 недели температуры 100°C). В одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере EA. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PC. В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PB. В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы проявляют оценку EXCO по меньшей мере PA.
[0031] Новые алюминиевые сплавы, описанные здесь, могут быть использованы в различных отраслях, таких как, среди прочих, в автомобильной и/или авиационно-космической отраслях. В одном варианте осуществления эти новые алюминиевые сплавы применяют в авиационно-космической отрасли, например, среди прочих, в обшивке крыльев (нижней и верхней) или в стрингерах/ребрах жесткости, обшивке фюзеляжа или в стрингерах, ребрах, рамах, лонжеронах, шпангоутах, окружных шпангоутах, оперении (например, горизонтальных и вертикальных стабилизаторах), балках пола, направляющих кресел, дверях и деталях поверхностей управления (например, рулях, элеронах). В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы применяют в автомобильной отрасли, например, в панелях кузова (например, капотах, крыльях, дверях, крышах, крышках багажников, помимо прочих), в колесных дисках, а также при критичных с точки зрения прочности применениях, например, среди прочих, в неокрашенных кузовах (например, стойки, элементы усиления). В еще одном варианте осуществления новые алюминиевые сплавы используют для применения на море, например для судов и кораблей (например, корпусов, настилов палубы, мачт и судовых надстроек, помимо прочих). В другом варианте осуществления новые алюминиевые сплавы используют в боеприпасах/баллистике/военном деле, например, среди прочих, для патронных и снарядных гильз и в качестве брони. Патронные и снарядные гильзы могут включать применяемые в оружии малого калибра (стрелковом) и пушках, или же в артиллерии или танковых выстрелах. Другие возможные элементы артиллерийского выстрела будут включать поддоны снарядных гильз и оперения снарядов. Плавкие компоненты в артиллерии являются другим возможным применением, таким как оперения и поверхности управления для точного наведения бомб и ракет. Детали брони могут включать броневые плиты или элементы конструкции транспортных средств военного назначения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
[0032] На фиг.1-12 представлены графики, иллюстрирующие результаты примера 1.
[0033] На фиг.13 представлены графики, иллюстрирующие результаты примера 2.
[0034] На фиг.14-21 представлены графики, иллюстрирующие результаты примера 3.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
[0035] Пример 1
[0036] Посредством кокиля с вертикальным разъемом типа «книга» изготовили двенадцать слитков, составы которых приведены в представленной ниже таблице 1 (все величины выражены в мас.%).
| Таблица 1 Составы сплавов по примеру 1 |
||||
| Сплав | Mg | Li | Cu | Zn |
| 1 | 2,89 | 0,00 | 0 | 0 |
| 2 | 2,80 | 0,21 | 0 | 0 |
| 3 | 2,90 | 0,87 | 0 | 0 |
| 4 | 2,80 | 1,20 | 0 | 0 |
| 5 | 2,70 | 1,60 | 0 | 0 |
| 6 | 5,03 | 0,00 | 0 | 0 |
| 7 | 4,75 | 0,23 | 0 | 0 |
| 8 | 4,75 | 0,87 | 0 | 0 |
| 9 | 4,55 | 1,20 | 0 | 0 |
| 10 | 5,55 | 0,85 | 0 | 0 |
| 11 | 5,04 | 0,00 | 0,19 | 0,54 |
| 12 | 4,50 | 0,86 | 0,18 | 0,46 |
[0037] Если не указано иное, все сплавы содержали эти перечисленные элементы, от примерно 0,10 до 0,13 мас.% Zr, примерно 0,60 мас.% Mn, не более чем примерно 0,04 мас.% Fe, не более чем 0,03 мас.% Si, примерно 0,02 мас.% Ti, остальное – алюминий и другие элементы, причем содержание этих других элементов не превышало 0,05 мас.% каждого, и не более чем 0,15 мас.% суммы этих других элементов.
[0038] Из указанных сплавов отливали слитки с приблизительными размерами 2,875 дюйма (ST) × 4,75 дюйма (LT) × 17 дюймов (L), которые подвергали обдирке (обработке резанием) до толщины примерно 2 дюймов. Затем сплавы 10-12 гомогенизировали. Затем каждый слиток подвергали горячей прокатке до толщины примерно 0,25 дюйма. Температуру конца горячей прокатки изменяли как указано ниже (температура начала горячей прокатки составляла примерно 850°F). Часть из этих горячекатаных заготовок затем подвергали холодной прокатке до толщины примерно 0,1875 дюйма (относительное обжатие по толщине примерно 25%). Для сплавов 1-5 другие части горячекатаных заготовок подвергали растяжению на примерно 2% для придания плоскостности. Затем проводили испытания на механические свойства материалов в состоянии после горячей прокатки (ГП), в состоянии после холодной прокатки (ХП) и в состоянии после горячей прокатки с последующим 2%-ным растяжением (ГП-2%Р), результаты которых представлены ниже в таблицах 2-4. Свойства прочности и удлинения измеряли в соответствии с ASTM E8 и B557 – все результаты испытаний относятся к продольному направлению (L), если не указано иное.
| Таблица 2 Механические свойства горячекатаных (ГП) сплавов |
||||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F ) |
ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение (%) |
| 1 | 500-550 | 25,2 | 35,8 | 28,4 |
| 1 | 400-450 | 28,7 | 38,3 | 26,1 |
| 2 | 500-550 | 24,3 | 37,9 | 24,9 |
| 3 | 400-450 | 32,5 | 46,2 | 15,2 |
| 4 | 400-450 | 35,0 | 48,5 | 12,9 |
| 5 | 400-450 | 35,7 | 53,0 | 11,8 |
| 6 | 400-450 | 35,0 | 50,0 | 24,1 |
| 6 | 500-550 | 32,4 | 49,7 | 23,2 |
| 7 | 400-450 | 36,8 | 53,2 | 17,0 |
| 8 | 500-550 | 31,5 | 51,8 | 23,5 |
| 9 | 400-450 | 38,3 | 55,8 | 19,1 |
| 10 | 400-450 | 39,0 | 57,5 | 18,9 |
| 11 | 400-450 | 40,4 | 56,5 | 17,5 |
| 12 | 400-450 | 39,1 | 56,8 | 16,4 |
| Таблица 3 Механические свойства сплавов ГП+25%ХП |
||||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F) |
ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение (%) |
| 1 | 500-550 | 37,6 | 41,9 | 14,1 |
| 1 | 400-450 | 41,4 | 43,7 | 10,7 |
| 2 | 500-550 | 39,0 | 42,6 | 13,5 |
| 3 | 400-450 | 48,8 | 50,4 | 7,2 |
| 4 | 400-450 | 51,5 | 53,2 | 5,7 |
| 5 | 400-450 | 55,1 | 57,7 | 5,0 |
| 6 | 400-450 | 51,2 | 57,9 | 11,6 |
| 6 | 500-550 | 48,9 | 57,4 | 12,2 |
| 7 | 400-450 | 53,3 | 60,5 | 8,0 |
| 8 | 500-550 | 51,0 | 59,0 | 11,0 |
| 9 | 400-450 | 56,2 | 64,4 | 7,7 |
| 10 | 400-450 | 60,4 | 67,1 | 8,8 |
| 11 | 400-450 | 56,5 | 63,7 | 8,5 |
| 12 | 400-450 | 59,3 | 66,4 | 6,8 |
| Таблица 4 Механические свойства сплавов ГП+2%-ное растяжение |
||||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F) |
ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение (%) |
| 1 | 500-550 | 27,4 | 35,5 | 24,3 |
| 1 | 400-450 | 30,7 | 37,8 | 23,9 |
| 2 | 500-550 | 31,8 | 38,4 | 22,5 |
| 3 | 400-450 | 39,8 | 44,9 | 15,4 |
| 4 | 400-450 | 43,4 | 47,9 | 12,6 |
| 5 | 400-450 | 48,8 | 53,2 | 10,3 |
[0039] Как показано на фиг.1-3, более низкая температура на выходе из горячей прокатки приводила к лучшим свойствам. Как показано на фиг.4-5, холоднокатаные сплавы в общем проявляют лучшую прочность, чем подвергнутые только горячей прокатке сплавы. Как показано на фиг.6-7, горячекатаные сплавы без холодной прокатки в общем проявляли хорошую пластичность при всех уровнях лития. Как показано на фиг.8-9, более высокие уровни магния и лития в общем приводят к более высокой прочности.
[0040] Сплавы только ГП и сплавы ГП+25%ХП испытывали также на коррозионную стойкость в соответствии с ASTM G66 (сопротивление расслаиванию) и G67 (потеря массы). Конкретно, эти сплавы испытывали на коррозионную стойкость до и после воздействия температуры примерно 100°C в течение примерно 1 недели. Сплавы 1-5, которые подвергли горячей прокатке с последующим 2%-ным растяжением, также испытывали на коррозионную стойкость в соответствии с ASTM G67 (потеря массы). Результаты испытаний на коррозионную стойкость представлены ниже в таблицах 5-7.
| Таблица 5 Результаты по коррозионной стойкости горячекатаных (ГП) сплавов |
|||||||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F) |
До термического воздействия | После термического воздействия | ||||
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | ||||
| На Т/10 | На поверхности | На Т/10 | На поверхности | ||||
| 1 | 500-550 | 1,11 | PB | PB | 1,75 | PB | PB |
| 1 | 400-450 | 1,47 | PB | PB | 1,90 | PB | PB |
| 2 | 500-550 | 1,26 | PB | PB | 1,79 | PB | PB |
| 3 | 400-450 | 1,38 | PA | PA | 3,06 | PB | PB |
| 4 | 400-450 | 1,21 | PB | PB | 2,99 | PB | PB |
| 5 | 400-450 | 1,64 | PB | PB | 2,48 | EA | PB |
| 6 | 400-450 | 1,74 | PB | PB | 40,05 | EA | EC |
| 6 | 500-550 | 1,90 | PB | PB | 49,23 | EA | EC |
| 6 | 400-450 | 1,30 | PB | PB | 49,17 | PB | PB |
| 7 | 400-450 | 1,65 | PB | PB | 31,11 | EB | ED |
| 7 | 400-450 | 1,66 | PB | PB | 33,68 | EB | EB |
| 8 | 500-550 | 2,36 | PB | PB | 55,61 | EB | EB |
| 9 | 400-450 | 3,55 | EA | EA | 33,18 | EC | ED |
| 9 | 400-450 | 2,31 | PB | PB | 29,68 | PB | PB |
| 10 | 400-450 | 7,70 | PB | PB | 46,20 | EB | EC |
| 10 | 400-450 | 6,84 | PB | PB | 73,16 | EA | EA |
| 11 | 400-450 | 2,00 | EC | EC | 13,73 | EC | EC |
| 11 | 400-450 | 1,72 | EC | EC | 15,72 | EC | EC |
| 12 | 400-450 | 2,20 | EC | EC | 14,98 | EC | EC |
| 12 | 400-450 | 2,31 | EC | EC | 17,77 | ED | ED |
| Таблица 6 Результаты по коррозионной стойкости сплавов ГП+25%ХП |
|||||||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F) |
До термического воздействия | После термического воздействия | ||||
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | ||||
| На Т/10 | На поверхности | На Т/10 | На поверхности | ||||
| 1 | 500-550 | 1,16 | PA | PA | 1,49 | PA | PA |
| 1 | 400-450 | 1,55 | PA | PA | 1,68 | PA | PA |
| 2 | 500-550 | 1,33 | PB | PB | 2,03 | PA | PA |
| 3 | 400-450 | 1,26 | PA | PA | 4,58 | EA | EA |
| 4 | 400-450 | 1,25 | PB | PB | 4,20 | EA | EA |
| 5 | 400-450 | 1,37 | PA | PA | 2,29 | PA | PA |
| 6 | 400-450 | 1,48 | PB | PB | 38,29 | ED | ED |
| 6 | 500-550 | 1,34 | PA | PA | 53,10 | ED | ED |
| 6 | 400-450 | 1,37 | PA | PA | 56,63 | EA | EA |
| 7 | 400-450 | 1,49 | PB | PB | 36,46 | ED | ED |
| 7 | 400-450 | 1,76 | PA | PA | 35,72 | ED | ED |
| 8 | 500-550 | 2,08 | PB | PB | 54,86 | ED | ED |
| 9 | 400-450 | 2,70 | EA | EA | 33,47 | ED | ED |
| 9 | 400-450 | 2,08 | PA | PA | 44,44 | ED | ED |
| 10 | 400-450 | 5,01 | PB | EA | 43,08 | ED | ED |
| 10 | 400-450 | 4,11 | PA | PA | 68,24 | ED | ED |
| 11 | 400-450 | 1,77 | EC | EC | 29,55 | ED | ED |
| 11 | 400-450 | 1,63 | EC | EC | 30,67 | ED | ED |
| 12 | 400-450 | 2,31 | EC | EC | 26,13 | ED | ED |
| 12 | 400-450 | 2,25 | EC | EC | 28,01 | ED | ED |
| Таблица 7 Результаты по коррозионной стойкости горячекатаных (ГП) + растянутых на 2% сплавов |
|||
| Сплав | Температура конца горячей прокатки (°F) |
До термического воздействия | После термического воздействия |
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | |||
| 1 | 500-550 | 1,59 | 2,09 |
| 1 | 400-450 | 1,33 | 1,92 |
| 2 | 500-550 | 1,31 | 2,04 |
| 3 | 400-450 | 1,29 | 3,62 |
| 4 | 400-450 | 1,28 | 4,50 |
| 5 | 400-450 | 1,41 | 2,36 |
[0041] Как показано на фиг.10, все сплавы проявляют низкую (хорошую) потерю массы до термического воздействия, показывая потерю массы менее чем 15 мг/см² при испытании по ASTM G67. Однако, после термического воздействия сплавы с примерно 3 мас.% Mg проявляют низкую потерю массы, тогда как многие из сплавов 6-12 с повышенным содержанием магния проявляют высокую потерю массы (см. фиг.11). На фиг. 12 показана потеря массы как функция от содержания лития для высокомагниевых сплавов. Как показано выше, сплавы с более высоким содержанием магния также проявляют худшее сопротивление расслаиванию.
[0042] Пример 2
[0043] Посредством кокиля с вертикальным разъемом типа «книга» изготовили четырнадцать слитков, составы которых приведены в представленной ниже таблице 8 (все величины выражены в мас.%).
| Таблица 8 Составы сплавов по примеру 2 |
|||||
| Сплав | Mg | Li | Zn | Cu | Ag |
| 13 | 4,42 | 2,01 | 0,96 | 0,35 | 0,24 |
| 14 | 4,33 | 2,09 | 1,87 | 0,35 | 0,23 |
| 15 | 4,53 | 2,13 | 0,97 | 0,95 | 0,24 |
| 16 | 4,48 | 2,18 | 1,92 | 0,95 | 0,24 |
| 17 | 4,41 | 2,03 | 0,97 | 0,35 | 0,65 |
| 18 | 4,38 | 2,04 | 1,90 | 0,36 | 0,65 |
| 19 | 4,41 | 2,06 | 0,98 | 0,95 | 0,66 |
| 20 | 4,36 | 2,12 | 1,89 | 0,89 | 0,62 |
| 21 | 4,37 | 2,08 | 1,44 | 0,65 | 0,44 |
| 22 | 4,31 | 2,22 | 2,82 | 0,64 | 0,43 |
| 23 | 4,43 | 2,16 | 1,44 | 1,85 | 0,45 |
| 24 | 4,45 | 2,18 | 1,48 | 0,68 | 0,91 |
| 25 | 4,45 | 2,06 | 1,45 | 0,67 | 0,45 |
| 26 | 4,40 | 2,13 | 1,45 | 0,67 | 0,44 |
[0044] Если не указано иное, все сплавы содержали эти перечисленные элементы, от примерно 0,10 до 0,012 мас.% Zr, не более чем примерно 0,03 мас.% Fe, не более чем 0,04 мас.% Si, примерно 0,02 мас.% Mn, примерно 0,02 мас.% Ti, остальное – алюминий и другие элементы, причем содержание этих других элементов не превышало 0,05 мас.% каждого, и не более чем 0,15 мас.% суммы этих других элементов. Сплав 25 содержал примерно 0,24 мас.% Si. Сплав 26 содержал примерно 0,87 мас.% Si.
[0045] Из указанных сплавов отливали слитки с приблизительными размерами 2,875 дюйма (ST) × 4,75 дюйма (LT) × 17 дюймов (L), которые подвергали обдирке до толщины примерно 2 дюймов, после чего гомогенизировали. После гомогенизации каждый слиток подвергали горячей прокатке до толщины примерно 0,25 дюйма, а затем холодной прокатке на примерно 25% (с обжатием по толщине на 25%) до окончательной толщины примерно 0,1875 дюйма. После этого провели испытания на предел текучести при растяжении (ПТР), предел прочности при растяжении (ППР) и коррозионную стойкость, результаты которых представлены ниже в таблицах 9а-9b. Свойства прочности при растяжении измеряли в соответствии с ASTM E8 и B557 – все результаты испытаний относятся к продольному направлению (L), если не указано иное. Коррозионную стойкость испытывали в соответствии с ASTM G66 (сопротивление расслаиванию) и G67 (потеря массы) – сплавы испытывали на коррозионную стойкость до и после воздействия температуры примерно 100°C в течение примерно 1 недели.
| Таблица 9а Механические свойства сплавов по примеру 2 |
|||
| Сплав | ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение (%) |
| 13 | 59,2 | 66,0 | 6,4 |
| 14 | 60,1 | 65,7 | 3,9 |
| 15 | 55,6 | 62,1 | 5,2 |
| 16 | 57,3 | 62,0 | 5,2 |
| 17 | 64,3 | 68,9 | 3,7 |
| 18 | 59,4 | 64,2 | 4,5 |
| 19 | 54,2 | 59,5 | 5,9 |
| 20 | 52,9 | 59,4 | 4,6 |
| 21 | 55,7 | 61,8 | 7,1 |
| 22 | 55,3 | 60,2 | 4,8 |
| 23 | 53,2 | 59,3 | 6,1 |
| 24 | 55,9 | 60,6 | 3,5 |
| 25 | 56,0 | 60,2 | 5,5 |
| 26 | 53,6 | 58,1 | 4,6 |
| Таблица 9b Коррозионная стойкость сплавов по примеру 2 |
||||||
| Сплав | До термического воздействия | После термического воздействия | ||||
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | Потеря массы по G67 (мг/см²) | Оценка по G66 | |||
| На Т/10 | На поверхности | На Т/10 | На поверхности | |||
| 13 | 1,64 | PC | PB | 21,66 | ED | ED |
| 14 | 2,26 | PC | PB | 25,62 | ED | ED |
| 15 | 2,43 | PC | PA | 23,36 | ED | ED |
| 16 | 2,48 | PC | PC | 28,80 | ED | ED |
| 17 | 2,14 | PC | PC | 31,19 | ED | ED |
| 18 | 2,72 | PC | PB | 32,85 | ED | ED |
| 19 | 3,71 | PC | PA | 23,99 | ED | EC |
| 20 | 2,99 | PC | EC | 34,99 | ED | ED |
| 21 | 2,48 | PC | PC | 29,38 | ED | ED |
| 22 | 3,31 | PC | PC | 43,34 | ED | ED |
| 23 | 4,09 | PC | PC | 32,86 | ED | ED |
| 24 | 3,41 | PC | PA | 28,25 | ED | EC |
| 25 | 2,40 | PC | PA | 25,59 | ED | ED |
| 26 | 3,41 | PC | PA | 17,45 | PC | EC |
[0046] Как показано на фиг.13, наиболее прочный сплав содержал примерно 1,0 мас.% Zn, 0,35 мас.% Cu и 0,65 мас.% Ag. В сплавах с низким содержанием серебра (~0,25 мас.% Ag) увеличение содержания меди с примерно 0,35 до 0,95 мас.% и/или увеличение содержания цинка действительно проявилось в повышении прочности. В сплавах со средним содержанием серебра (~0,45 мас.% Ag) увеличение содержания меди с примерно 0,65 до 1,85 мас.% снизило прочность, а увеличение содержания цинка с примерно 1,45 до 2,82 мас.% имело слабое влияние на прочность. В сплавах с умеренно высоким содержанием серебра (~0,65 мас.% Ag) увеличение содержания меди с примерно 0,35 до примерно 0,90 мас.% снизило прочность, и увеличение содержания цинка также снизило прочность. Увеличение содержания серебра с примерно 0,45 до 0,91 мас.% не оказало ощутимого влияния на прочность. Увеличение содержания кремния с примерно 0,04 мас.% до 0,24 мас.% также не оказало ощутимого влияния на прочность. Однако, увеличение содержания кремния до примерно 0,89 мас.% действительно повлияло на прочность.
[0047] Что касается пластичности, то все сплавы имели весьма низкое относительное удлинение, из чего следует, что холодная обработка с обжатием менее 25% может быть необходимой для получения лучшей пластичности.
[0048] Что касается коррозионной стойкости, то большинство сплавов не прошли испытание на потерю массы, которая достигла у всех сплавов более чем 15 мг/см² и нередко более 25 мг/см². Увеличение содержания кремния реально помогало с потерей массы.
[0049] Пример 3
[0050] Посредством кокиля с вертикальным разъемом типа «книга» изготовили двадцать три слитка, составы которых приведены в представленной ниже таблице 10 (все величины выражены в мас.%).
| Таблица 10 Составы сплавов по примеру 3 |
|||||
| Сплав | Mg | Li | Mn | Cu | Zn |
| 27 | 2,2 | 1,1 | 0,55 | 0,05 | |
| 28 | 2,5 | 1,0 | 0,58 | — | — |
| 29 | 3,3 | 1,0 | 0,54 | — | — |
| 30 | 3,5 | 1,1 | 0,56 | — | — |
| 31 | 4,1 | 1,1 | 0,57 | — | — |
| 32 | 2,9 | 1,1 | 0,54 | — | — |
| 33 | 3,1 | 1,0 | 0,29 | — | — |
| 34 | 3,2 | 1,1 | — | 0,01 | — |
| 35 | 3,0 | 1,0 | 1,10 | — | — |
| 36 | 3,0 | 1,0 | 1,60 | — | — |
| 37 | 3,0 | 1,0 | 0,56 | — | 0,10 |
| 38 | 3,0 | 1,1 | 0,56 | — | 0,24 |
| 39 | 2,9 | 1,1 | 0,57 | — | 0,51 |
| 40 | 3,0 | 1,1 | 0,56 | — | 0,97 |
| 41 | 3,0 | 1,1 | 0,56 | — | 1,90 |
| 42 | 2,9 | 1,0 | 0,57 | 0,14 | 0,02 |
| 43 | 3,1 | 1,1 | 0,56 | 0,29 | — |
| 44 | 2,9 | 1,1 | 0,56 | 0,48 | — |
| 45 | 3,1 | 1,0 | 0,56 | 0,25 | 0,50 |
| 46 | 2,8 | 1,1 | 0,56 | — | — |
| 47 | 2,94 | — | 0,54 | — | — |
| 48 | 2,9 | 0,50 | 0,57 | — | — |
| 49 | 2,8 | 1,00 | 0,57 | — | — |
| 50 | 2,9 | 1,60 | 0,57 | — | — |
Если не указано иное, все сплавы содержали эти перечисленные элементы, от примерно 0,10 до 0,14 мас.% Zr, не более чем примерно 0,04 мас.% Fe, не более чем 0,08 мас.% Si, остальное – алюминий и другие элементы, причем содержание этих других элементов не превышало 0,05 мас.% каждого и не более чем 0,15 мас.% суммы этих других элементов. Сплав 46 содержал примерно 0,09 мас.% Zr, примерно 0,10 мас.% Fe и примерно 0,14 мас.% Si.
[0051] Из указанных сплавов отливали слитки размерами 2,875 дюйма (ST) × 4,75 дюйма (LT) × 17 дюймов (L), которые подвергали обдирке до толщины примерно 2 дюймов и затем гомогенизировали. После гомогенизации каждый слиток подвергали горячей прокатке до толщины примерно 0,25 дюйма (Сплав 36 не мог быть прокатан из-за слишком высокого содержания марганца). Часть из этих горячекатаных заготовок затем подвергали холодной прокатке до толщины примерно 0,1875 дюйма (относительное обжатие по толщине примерно 25%). Другую часть горячекатаных заготовок подвергали растяжению на примерно 2% для придания плоскостности. Затем провели испытания на механические свойства и свойства коррозионной стойкости горячекатаных и холоднокатаных материалов, результаты которых представлены ниже в таблицах 11-14. Свойства прочности и удлинения измеряли в соответствии с ASTM E8 и B557 – все результаты испытаний относятся к продольному направлению (L), если не указано иное. Коррозионную стойкость испытывали в соответствии с ASTM G67 (потеря массы) – сплавы испытывали на коррозионную стойкость до и после воздействия температуры примерно 100°C в течение примерно 1 недели.
| Таблица 11 Механические свойства горячекатаных + растянутых на 2% сплавов |
|||
| Сплав | ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение, % |
| 27 | 38,3 | 41,3 | 13,5 |
| 28 | 38,1 | 42,6 | 15,0 |
| 29 | 45,5 | 15,0 | 15,0 |
| 30 | 40,3 | 46,7 | 15,5 |
| 31 | 40,7 | 47,4 | 14,5 |
| 32 | 39,1 | 43,6 | 14,0 |
| 33 | 37,3 | 41,3 | 16,0 |
| 34 | 35,7 | 40,5 | 16,0 |
| 35 | 42,6 | 47,9 | 13,0 |
| 37 | 39,4 | 44,7 | 15,5 |
| 38 | 39,4 | 44,9 | 15,5 |
| 39 | 39,7 | 45,0 | 15,0 |
| 40 | 39,9 | 45,5 | 15,5 |
| 41 | 42,6 | 49,3 | 15,0 |
| 42 | 41,7 | 46,3 | 15,0 |
| 43 | 44,9 | 50,4 | 13,0 |
| 44 | 49,4 | 53,3 | 10,0 |
| 45 | 42,5 | 48,4 | 15,0 |
| 46 | 40,1 | 44,8 | 15,5 |
| 47 | 37,0 | 41,0 | 18,5 |
| 48 | 38,0 | 42,7 | 15,0 |
| 49 | 40,3 | 44,7 | 15,5 |
| 50 | 44,5 | 49,9 | 14,0 |
| Таблица 12 Механические свойства горячекатаных и холоднокатаных сплавов |
|||
| Сплав | ПТР (ksi) |
ППР (ksi) |
Относительное удлинение (%) |
| 27 | 45,5 | 46,7 | 7,0 |
| 28 | 47,4 | 49,1 | 8,5 |
| 29 | 45,3 | 53,6 | 8,0 |
| 30 | 51,4 | 55,7 | 8,0 |
| 31 | 52,2 | 57,2 | 9,0 |
| 32 | 51,3 | 52,2 | 8,0 |
| 33 | 46,9 | 49,4 | 10,0 |
| 34 | 43,0 | 45,4 | 9,5 |
| 35 | 51,9 | 56,7 | 6,0 |
| 37 | 48,5 | 52,0 | 9,0 |
| 38 | 49,2 | 52,8 | 8,0 |
| 39 | 49,0 | 52,4 | 8,0 |
| 40 | 49,6 | 53,4 | 8,0 |
| 41 | 48,5 | 56,0 | 7,5 |
| 42 | 44,5 | 53,3 | 8,0 |
| 43 | 55,9 | 56,9 | 8,0 |
| 44 | 57,5 | 59,7 | 7,5 |
| 45 | 52,7 | 55,0 | 8,5 |
| 46 | 50,5 | 51,7 | 7,0 |
| 47 | 43,7 | 47,1 | 10,5 |
| 48 | 45,2 | 48,4 | 8,5 |
| 49 | 48,9 | 51,2 | 8,5 |
| 50 | 57,9 | 59,6 | 7,5 |
| Таблица 13 Результаты по коррозионной стойкости горячекатаных (ГП) сплавов |
||
| Сплав | До термического воздействия | После термического воздействия |
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | ||
| 27 | 1,29 | 1,57 |
| 28 | 1,25 | 2,48 |
| 29 | 1,32 | 8,96 |
| 30 | 1,66 | 17,2 |
| 31 | 1,59 | 30,23 |
| 32 | 1,28 | 5,34 |
| 33 | 1,37 | 6,29 |
| 34 | 1,51 | 9,68 |
| 35 | 1,49 | 8,12 |
| 37 | 1,62 | 11,8 |
| 38 | 1,73 | 10,39 |
| 39 | 1,53 | 2,9 |
| 40 | 1,72 | 2,52 |
| 41 | 1,87 | 2,61 |
| 42 | 1,18 | 3,5 |
| 43 | 1,17 | 3,41 |
| 44 | 1,5 | 3,51 |
| 45 | 1,29 | 3,3 |
| 46 | 1,77 | 6,68 |
| 47 | 1,46 | 2,24 |
| 48 | 1,72 | 3,28 |
| 49 | 1,47 | 6,71 |
| 50 | 1,73 | 3,97 |
| Таблица 14 Результаты по коррозионной стойкости сплавов ГП+25%ХП |
||
| Сплав | До термического воздействия | После термического воздействия |
| Потеря массы по G67 (мг/см²) | ||
| 27 | 1,28 | 1,81 |
| 28 | 1,2 | 2,79 |
| 29 | 1,35 | 11,26 |
| 30 | 1,63 | 18,2 |
| 31 | 1,72 | 32,45 |
| 32 | 1,31 | 8,77 |
| 33 | 1,3 | 9,97 |
| 34 | 1,25 | 10,23 |
| 35 | 1,76 | 14,96 |
| 37 | 1,64 | 12,88 |
| 38 | 1,72 | 12,22 |
| 39 | 1,55 | 4,11 |
| 40 | 1,63 | 3,14 |
| 41 | 1,92 | 2,67 |
| 42 | 1,22 | 5,17 |
| 43 | 1,31 | 5,96 |
| 44 | 1,46 | 4,91 |
| 45 | 1,28 | 5,13 |
| 46 | 1,82 | 9,32 |
| 47 | 1,46 | 2,57 |
| 48 | 1,57 | 4,58 |
| 49 | 1,59 | 11,51 |
| 50 | 1,63 | 3,97 |
[0052] Как показано на фиг.14-18, повышенные содержания Mg, Li, Mn и Cu приводили к возрастанию прочности. Повышенное содержание цинка может увеличить прочность только в горячекатаных сплавах. Однако, как показано на фиг.19, в сплавах, содержащих более чем примерно 4,0 мас.% Mg, реализовалась плохая коррозионная стойкость, указывая на то, что для хорошей коррозионной стойкости эти сплавы должны содержать не более чем 3,9 мас.% Mg. Как показано на фиг.20, более высокие содержания меди склонны улучшать коррозионную стойкость. Как показано на фиг.21, более высокие содержания цинка (например, на уровне или более 0,4 мас.% Zn) также склонны улучшать коррозионную стойкость. Марганец выше примерно 1,0 мас.% склонен ухудшать коррозионную стойкость.
1. Способ получения заготовок из алюминиевого сплава, включающий:
(a) разливку алюминиевого сплава, состоящего из:
2,0-3,9 мас.% Mg;
0,1-1,8 мас.% Li;
до 1,5 мас.% Cu;
до 2,0 мас.% Zn;
до 1,0 мас.% Ag;
до 1,5 мас.% Mn;
до 0,5 мас.% Si;
до 0,35 мас.% Fe;
необязательно по меньшей мере одного вспомогательного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов, в следующих количествах:
до 0,20 мас.% Zr;
до 0,30 мас.% Sc;
до 0,50 мас.% Cr;
до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов;
до 0,10 мас.% Ti и
остальное - алюминий;
(b) после стадии разливки (a) горячую прокатку алюминиевого сплава в полуфабрикат;
(c) после стадии горячей прокатки (b) охлаждение полуфабриката до температуры не более чем 400°F;
(d) после стадии охлаждения (с) холодную прокатку полуфабриката до окончательной толщины, причем при холодной прокатке уменьшают толщину полуфабриката на величину от 2% до 22%;
(e) поддержание алюминиевого сплава при температуре не более чем 400°F между стадией охлаждения (с) и стадией холодной прокатки (d).
2. Способ по п. 1, причем стадия охлаждения (с) содержит охлаждение полуфабриката до температуры не более чем 250°F и при этом стадия поддержания (e) содержит поддержание алюминиевого сплава при температуре не более чем 250°F между стадией охлаждения (с) и стадией холодной прокатки (d).
3. Способ по п. 1, причем стадия охлаждения (с) содержит охлаждение полуфабриката до температуры не более чем 200°F и при этом стадия поддержания (e) содержит поддержание алюминиевого сплава при температуре не более чем 200°F между стадией охлаждения (с) и стадией холодной прокатки (d).
4. Способ по п. 1, причем стадия охлаждения (с) содержит охлаждение полуфабриката до температуры не более чем 150°F и при этом стадия поддержания (e) содержит поддержание алюминиевого сплава при температуре не более чем 150°F между стадией охлаждения (с) и стадией холодной прокатки (d).
5. Способ по п. 1, причем стадия охлаждения (с) содержит охлаждение полуфабриката до температуры окружающей среды и при этом стадия поддержания (e) содержит поддержание алюминиевого сплава при температуре окружающей среды между стадией охлаждения (с) и стадией холодной прокатки (d).
6. Способ по любому из пп. 1-5, который включает после стадии холодной прокатки (c) термообработку на твердый раствор с последующей закалкой алюминиевого сплава.
7. Способ по п. 6, который включает после стадии термообработки на твердый раствор с последующей закалкой искусственное старение алюминиевого сплава.
8. Способ по любому из пп. 1-5, в котором отсутствует термообработка после стадии холодной прокатки (c).
9. Способ получения заготовок из алюминиевого сплава, включающий:
(a) разливку алюминиевого сплава, состоящего из:
2,0-3,9 мас.% Mg;
0,1-1,8 мас.% Li;
до 1,5 мас.% Cu;
до 2,0 мас.% Zn;
до 1,0 мас.% Ag;
до 1,5 мас.% Mn;
до 0,5 мас.% Si;
до 0,35 мас.% Fe;
необязательно по меньшей мере одного вспомогательного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов, в следующих количествах:
до 0,20 мас.% Zr;
до 0,30 мас.% Sc;
до 0,50 мас.% Cr;
до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов;
до 0,10 мас.% Ti и
остальное - алюминий;
(b) после разливки горячую прокатку алюминиевого сплава до окончательной толщины;
(c) после стадии горячей прокатки (b) охлаждение алюминиевого сплава до температуры не более чем 400°F;
(d) после стадии охлаждения (с) растяжение алюминиевого сплава на 1-10%;
(e) поддержание алюминиевого сплава при температуре не более чем 400°F между стадией охлаждения (с) и стадией растяжения (d).
10. Алюминиевый сплав, состоящий из:
2,0-3,9 мас.% Mg;
0,1-1,8 мас.% Li;
0,4-2,0 мас.% Zn;
0,35-1,5 мас.% Cu;
до 1,0 мас.% Ag;
до 1,5 мас.% Mn;
до 0,5 мас.% Si;
до 0,35 мас.% Fe;
необязательно, по меньшей мере одного вспомогательного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов, в следующих количествах:
до 0,20 мас.% Zr;
до 0,30 мас.% Sc;
до 0,50 мас.% Cr;
до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов;
до 0,10 мас.% Ti и
остальное - алюминий.
11. Алюминиевый сплав по п. 10, причем алюминиевый сплав содержит от 2,25 до 3,9 мас.% Mg.
12. Алюминиевый сплав по п. 10, причем алюминиевый сплав содержит от 2,5 до 3,9 мас.% Mg.
13. Алюминиевый сплав по п. 10, причем алюминиевый сплав содержит от 2,5 до 3,5 мас.% Mg.
14. Алюминиевый сплав по п. 11, причем алюминиевый сплав содержит от 0,4 до 1,5 мас.% Li.
15. Алюминиевый сплав по п. 12, причем алюминиевый сплав содержит от 0,8 до 1,45 мас.% Li.
16. Алюминиевый сплав по п. 13, причем алюминиевый сплав содержит от 1,2 до 1,4 мас.% Li.
17. Алюминиевый сплав по п. 14, причем алюминиевый сплав содержит от 0,4 до 1,5 мас.% Zn.
18. Алюминиевый сплав, состоящий из:
2,5-3,9 мас.% Mg;
1,05-1,8 мас.% Li;
0,35-1,5 мас.% Cu;
до 2,0 мас.% Zn;
до 1,0 мас.% Ag;
до 1,5 мас.% Mn;
до 0,5 мас.% Si;
до 0,35 мас.% Fe;
необязательно по меньшей мере одного вспомогательного элемента, выбранного из группы, состоящей из Zr, Sc, Cr, Hf, V, Ti и редкоземельных элементов, в следующих количествах:
до 0,20 мас.% Zr;
до 0,30 мас.% Sc;
до 0,50 мас.% Cr;
до 0,25 мас.% каждого любого из Hf, V и редкоземельных элементов;
до 0,10 мас.% Ti и
остальное - алюминий.
19. Алюминиевый сплав по п. 18, причем алюминиевый сплав содержит от 0,5 до 1,0 мас.% Zn.
20. Алюминиевый сплав по п. 19, причем алюминиевый сплав содержит не более чем 1,0 мас.% Cu.
21. Алюминиевый сплав по п. 19, причем алюминиевый сплав содержит не более чем 0,9 мас.% Cu.
22. Алюминиевый сплав по п. 19, причем алюминиевый сплав содержит не более чем 0,5 мас.% Cu.
