RU1769550C

RU1769550C - Method of semifinished products preparing from alloys of system aluminium- copper-magnesium-lithium

Info

Publication number: RU1769550C
Application number: SU4884653/02A
Authority: RU
Inventors: Л.Н. Лещинер; Л.В. Латушкина; Н.М. Щеглова; Т.П. Федоренко; С.М. Соседков; А.И. Баканов; А.П. Суббота; Т.В. Авданина; Е.Н. Булгакова
Original assignee: ВНИИ авиационных материалов
Priority date: 1990-11-23
Filing date: 1990-11-23
Publication date: 1994-08-15

Abstract

FIELD: metallurgy. SUBSTANCE: after casting and homogenization of alloy hot deformation at 360-450 C is carried out, and finished its at 260-350 C. Then hardening is carried out, and alloys are subjected for correction by stretching with residual deformation 3.5- 5.5% following by ageing: at 120-150 C for 4-12 h for semifinished products with thickness below 10 mm. The 1-st stage at 120-150 C for 4-12 h and the 2-nd stage at 165-175 C for 10-24 h for semifinished products with thickness above 10 mm. EFFECT: improved method of preparing. 3 cl, 4 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии, а именно к области изготовления полуфабрикатов из сплавов пониженной плотности системы Al-Cu-Mg-Li, с целью применения для силовых конструктивных элементов планера самолета. The present invention relates to the field of metallurgy, and in particular to the field of manufacturing semi-finished products from low-density alloys of the Al-Cu-Mg-Li system, for the purpose of applying to the structural components of an airframe.

Сплавы системы Al-Cu-Mg-Li превосходят сплавы системы Al-Cu-Mg как по плотности, так и по модулю упругости, имеют близкий уровень прочностных свойств, то уступают естественно состаренным сплавам в пластичности и вязкости разрушения. Alloys of the Al-Cu-Mg-Li system are superior to alloys of the Al-Cu-Mg system both in density and in modulus of elasticity, have a close level of strength properties, and are inferior to naturally aged alloys in ductility and fracture toughness.

Известен способ получения деформируемых полуфабрикатов из сплава Д16, который включает получение слитков, гомогенизацию, горячую деформацию, закалку, правку и старение. Для сплавов типа Д16 установлено, что по сравнению с рекристаллизованной нерекристаллизованная структура имеет преимущество по прочности, вязкости и выносливости и разработан способ ее получения в катаных плитах. При изготовлении полуфабрикатов из сплава типа Д16 величина деформации при правке растяжением составляет 1,5-3%, увеличение степени деформации приводит наряду с повышением прочностных свойств к снижению характеристик трещиностойкости, в частности скорости роста трещины усталости. A known method of producing deformable semi-finished products from alloy D16, which includes the ingots, homogenization, hot deformation, hardening, dressing and aging. For alloys of the D16 type, it has been established that, compared with a recrystallized one, the non-crystallized structure has an advantage in strength, toughness and endurance, and a method for its preparation in rolled plates has been developed. In the manufacture of semi-finished products from an alloy of type D16, the strain during dressing by stretching is 1.5-3%, an increase in the degree of deformation leads, along with an increase in strength properties, to a decrease in crack resistance characteristics, in particular, the growth rate of a fatigue crack.

Что касается искусственного старения, то предварительное естественное старение или старение при более низких температурах, чем окончательное, не оказывает влияния на свойства сплава. As for artificial aging, preliminary natural aging or aging at lower temperatures than the final does not affect the properties of the alloy.

Для сплавов типа Д16 применяется одноступенчатое старение при 190^оС в течение 12-16 ч.For the D16 type alloys used single-stage aging at 190 ^{° C} for 12-16 hours.

Известен используемый за рубежом способ получения полуфабрикатов из сплава 8090 (системы Al-Cu-Mg-Li), который практически аналогичен принятому для сплава Д16чТ1 и приводит к получению невысоких значений пластичности и вязкости. There is a known method used abroad for producing semi-finished products from alloy 8090 (Al-Cu-Mg-Li system), which is almost the same as that used for the D16chT1 alloy and results in low ductility and viscosity values.

За прототип принят существующий способ получения полуфабрикатов из сплава 1440, который включает получение слитков, гомогенизацию, горячую деформацию в интервале максимальной пластичности при 440-470^оС, закалку, правку растяжением с остаточной деформацией 1,5-3%, искусственное старение при 170-190^оС в течение 10-24 ч.For the prototype adopted existing method of producing semi-finished alloy 1440 which comprises producing ingot, homogenization, hot deformation in the range of maximum plasticity at 440-470 ^{° C,} quenching, tension straightening permanently yielding 1.5-3%, artificial aging at 170- 190 ^about C for 10-24 hours

Вышеуказанный способ приводит к получению недостаточно высоких значений относительного удлинения и характеристик трещиностойкости. The above method leads to obtaining insufficiently high values of elongation and characteristics of crack resistance.

Целью изобретения является разработка способа получения полуфабрикатов из сплавов системы Al-Cu-Mg-Li, обладающих повышенными характеристиками трещиностойкости и пластичности без снижения уровня прочностных свойств. The aim of the invention is to develop a method for producing semi-finished products from alloys of the Al-Cu-Mg-Li system, which have enhanced crack resistance and ductility characteristics without reducing the level of strength properties.

Такое повышение достигается сочетанием рекристаллизованной структуры с увеличенной степенью деформации при правке растяжением и определенным старением. This increase is achieved by combining a recrystallized structure with an increased degree of deformation during dressing by stretching and a certain aging.

С этой целью предлагается следующий способ изготовления полуфабрикатов. To this end, the following method of manufacturing semi-finished products.

Получение слитков и гомогенизация. Прокатка при 360-450^оС с температурой конца 260-350^оС; возможна дальнейшая холодная прокатка для тонких листов. Закалка, правка растяжением с остаточной деформацией 3,5-5,5%. Старение: при 120-150^оС в течение 4-12 ч для полуфабрикатов толщиной до 10 мм; I-я ступень при 120-150^оС в течение 4-12 ч, нагрев и II-ая ступень при 165-175^оС в течение 10-24 ч для полуфабрикатов толщиной свыше 10 мм.Production of ingots and homogenization. Rolling at 360-450 ^{° C} with a finishing temperature ^of 260-350 C; further cold rolling for thin sheets is possible. Hardening, dressing by stretching with a residual deformation of 3.5-5.5%. Aging: at 120-150 ^{° C} for 4-12 hours to semi thickness of 10 mm; I-I stage at 120-150 ^{° C} for 4-12 hours, heating and II-nd stage at 165-175 ^{° C} for 10-24 hours to semi than 10 mm thick.

Для обшивки фюзеляжа пассажирских самолетов используются тонкие листы, от которых требуются высокие вязкость разрушения (К_с) и выносливость (МЦУ), что является определяющим с точки зрения как живучести, так и весовой эффективности, при прочности на уровне сплава Д16Т. Поэтому для тонких листов сплава системы Al-Cu-Mg-Li возможно использование мягких режимов старения.Thin sheets are used for lining the fuselage of passenger aircraft, which require high fracture toughness (K _s ) and endurance (MCU), which is decisive in terms of both survivability and weight efficiency, with strength at the level of D16T alloy. Therefore, for thin sheets of an alloy of the Al-Cu-Mg-Li system, it is possible to use mild aging conditions.

Что касается более толстых полуфабрикатов, которые могут работать как в сжатых зонах, так и при высоких статических нагрузках, то они должны иметь более высокие значения пределов прочности и текучести и их целесообразно подвергать более сильному старению. As for thicker semi-finished products, which can work both in compressed zones and at high static loads, they should have higher values of tensile strength and yield strength and it is advisable to subject them to more severe aging.

П р и м е р. В промышленных условиях были отлиты слитки сплава 1440 размером 225х1100 мм и 275х1100 мм. После гомогенизации при 515^оС и механической обработки слитки были прокатаны при различных температурах на листы толщиной 6 мм и плиты толщиной 20 мм. Закалку проводили с 530^оС в воду. После закалки полуфабрикаты правили растяжением с различными степенями остаточной деформации. Искусственное старение проводили по одноступенчатому и двухступенчатому режимам. Определяли свойства при растяжении, вязкость разрушения (К_с ^у) на образцах шириной 200 мм, скорость роста трещины усталости (СРТУ).PRI me R. In industrial conditions, 1440 alloy ingots of 225x1100 mm and 275x1100 mm in size were cast. After homogenization at 515 ^{° C} and machining ingots were rolled at various temperatures in the sheets of 6 mm thick and 20 mm thick plates. Quenching is carried out from 530 ^{° C} into water. After hardening, the semi-finished products were controlled by stretching with various degrees of residual deformation. Artificial aging was carried out according to single-stage and two-stage modes. The tensile properties, fracture toughness (K _s ^y ) on samples 200 mm wide, and the fatigue crack growth rate (SRTU) were determined.

Режимы прокатки и старения листов приведены в табл.1, плит - в табл.2, результаты испытаний - в табл.3,4. The modes of rolling and aging of the sheets are given in table 1, plates in table 2, the test results in table 3.4.

Полуфабрикаты с более низкой температурой конца прокатки 260^оС, как показало микроисследование, имели частично рекристаллизованную структуру, и, как видно из табл.3,4, - более высокую вязкость и пластичность. При этом наиболее оптимальное сочетание свойств достигается после правки растяжением 3,5-5,5% и старения по предлагаемым режимам. Так К_с ^у возрастает на 6-12%, относительное удлинение-на 40-50% , СРТУ уменьшается на 15-25% при том же уровне прочностных свойств.Semi-finished products with a lower final rolling temperature ^of 260 C as microanalysis showed were partially recrystallized structure, and as seen from tabl.3,4 - higher toughness and ductility. In this case, the most optimal combination of properties is achieved after editing by stretching of 3.5-5.5% and aging according to the proposed modes. So K _s ^y increases by 6-12%, elongation by 40-50%, SRTU decreases by 15-25% at the same level of strength properties.

После обычно принятой правки 2% и старения полуфабрикаты имеют более низкий уровень относительного удлинения. After commonly accepted dressing of 2% and aging, semi-finished products have a lower level of elongation.

Увеличение степени деформации при правке до 6,5% приводит к ухудшению характеристик трещиностойкости (СРТУ, К_с ^у).An increase in the degree of deformation during dressing to 6.5% leads to a deterioration in the characteristics of crack resistance (SRTU, K _s ^y ).

Разработка ступенчатого старения основана на выявленном факте, что длительное естественное старение приводит к упрочнению сплава, а при наложении искусственного старения - к повышению пластичности при понижении прочности. Поэтому I ступень старения как бы имитирует предшествующее естественное старение, а II ступень обеспечивает прочностные свойства, включая предел текучести, не ниже, чем у сплава типа Д16 в искусственно состаренном состоянии. The development of stepwise aging is based on the revealed fact that long-term natural aging leads to hardening of the alloy, and when artificial aging is applied, it leads to an increase in ductility with a decrease in strength. Therefore, the first stage of aging imitates previous natural aging, and the second stage provides strength properties, including yield strength, not lower than that of an alloy of type D16 in an artificially aged state.

Таким образом предлагаемый способ позволяет получать полуфабрикаты из сплавов системы Al-Cu-Mg-Li, обладающие повышенными характеристиками пластичности, трещиностойкости (К_с ^у, СРТУ) без снижения уровня прочностных свойств.Thus, the proposed method allows to obtain semi-finished products from alloys of the Al-Cu-Mg-Li system, which have improved ductility, fracture toughness (K _with ^y , SRTU) without reducing the level of strength properties.

Эти полуфабрикаты могут быть использованы для силовых деталей планера самолета взамен сплава Д16чТ, что позволит снизить вес деталей на 10% за счет меньшей плотности и на 15% при использовании и повышенной жесткости. These semi-finished products can be used for power parts of the airframe instead of the D16chT alloy, which will reduce the weight of the parts by 10% due to lower density and 15% when used and increased rigidity.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING SEMI-FINISHED PRODUCTS FROM ALUMINUM-COPPER-MAGNESIUM-LITHIUM SYSTEM ALLOYS, including ingots production, homogenization, hot deformation, hardening, stretching dressing and aging, characterized in that, in order to increase crack resistance and ductility, they begin to be tensile and ductile when deformation at 360 - 450 ^o С and finish at 260 - 350 ^o С, and dressing is carried out with degrees of 3.5 - 5.5%.

2. The method according to p. 1, characterized in that the aging of semi-finished products with a thickness of up to 10 mm is carried out at 120 - 150 ^o C for 4 to 12 hours.

3. The method according to p. 1, characterized in that the aging of semi-finished products with a thickness of more than 10 mm is carried out stepwise: at 120 - 150 ^o C for 4 - 12 hours at the first and at 165 - 175 ^o C for 10 - 24 hours at the second .