ES2339148T3 - Aleaciones de aluminio al-zn-cu-mg y procesos para la fabricacion y uso. - Google Patents
Aleaciones de aluminio al-zn-cu-mg y procesos para la fabricacion y uso. Download PDFInfo
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Abstract
Un producto de aleación de aluminio (Al, Zn, Cu, Mg) laminado o forjado con un grosor de 5,08-25,4 cm (entre 2 y 10 pulgadas), donde el citado producto se ha sometido a un tratamiento térmico en solución, enfriado y curado, y los citados productos están compuestos de (en % de peso): Zn 6,6-7,0 Mg 1,68-1,8 Cu 1,7-2,0 Fe 0-0,13 Si 0-0,10 Ti 0 - 0,06 Zr 0,06-0,13 Cr 0-0,04 Mn 0-0,04 impurezas y otros elementos de menor importancia <=q 0,05 cada uno y, el resto, Al.
Description
Aleaciones de aluminio
Al-Zn-Cu-Mg y
procesos para la fabricación y uso.
La presente invención trata de forma general
sobre aleaciones de aluminio y, en particular, las aleaciones de
Al, Zn, Cu y Mg.
Las aleaciones de aluminio (Al, Zn, Cu, Mg)
tienen una amplia utilización en la industria aeroespacial desde
hace muchos años. Con la evolución de las estructuras de las
aeronaves y los esfuerzos por reducir el peso y los costes, se busca
continuamente un compromiso óptimo entre propiedades como la fuerza,
la dureza y la resistencia a la corrosión. Asimismo, las mejoras en
procesos como la fundición, el laminado y el recocido pueden
proporcionar un mayor control sobre la composición de una
aleación.
Los productos gruesos laminados, forjados o
extruidos de aleaciones de aluminio (Al, Zn, Cu, Mg) se utilizan,
en particular, en la producción de piezas estructurales de alta
resistencia mecanizadas integralmente para la industria
aeronáutica, por ejemplo, elementos de las alas, como largueros de
alas y similares que, normalmente, se mecanizan a partir de
secciones forjadas gruesas.
Los valores de rendimiento obtenidos para las
distintas propiedades, como la resistencia mecánica estática, la
resistencia a la fractura, el agrietamiento portensocorrosión, la
sensibilidad al enfriamiento, la resistencia a la fatiga o el nivel
de tensión residual, determinarán el rendimiento general del
producto, la capacidad para que un diseñador industrial pueda
utilizarlo de forma ventajosa, así como la facilidad de uso en pasos
posteriores, por ejemplo, el mecanizado.
Entre las propiedades indicadas, con frecuencia
algunas entran en conflicto por su naturaleza y se hace necesario
encontrar un término medio. La propiedades en conflicto son, por
ejemplo, la resistencia mecánica estática y la dureza, o la fuerza
y la resistencia al agrietamiento por tensocorrosión.
Las aleaciones de Al, Zn, Mg y Cu con una
elevada resistencia a la fractura se describen en la técnica
anterior.
Como ejemplo, la patente US No 5.865.911
describe una aleación de aluminio que consiste esencialmente en (en
% de peso) una mezcla de aluminio y aproximadamente un 5,9 a 6,7% de
zinc, un 1,8 a 2,4% de cobre, un 1,6 a 1,86% de magnesio, un 0,08 a
0,15% de zirconio y otros elementos e impurezas de menor
importancia. La patente 911 menciona, en particular, el compromiso
entre la resistencia mecánica estática y la dureza.
La patente US No 6.027.582 describe productos de
aleación de aluminio (Al, Zn, Mg, Cu) de grosor superior a 60 mm
con una composición de (en % de peso), Zn: 5,7-8,7,
Mg: 1,7-2,5, Cu: 1,2-2,2, Fe:
0,07-0,14, Zr: 0,05-0,15 con Cu +
Mg < 4,1 y Mg>Cu. La patente 582 también describe mejoras en
la sensibilidad al enfriamiento.
La patente US No 6.972.110 describe una aleación
que contiene, preferiblemente, (en % de peso) Zn:
7-9,5, Mg: 1,3-1,68 y Cu
1,3-1,9 y recomienda mantener Mg \leq (Cu + 0,3).
La patente 110 describe la utilización de un tratamiento de curado
de tres pasos para mejorar la resistencia al agrietamiento por
tensocorrosión. Un curado de tres pasos es difícil de controlar y
sería deseable obtener una alta resistencia a la corrosión sin
necesidad de un tratamiento térmico de este tipo.
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Un objeto de la invención es proporcionar una
aleación de Al, Zn, Cu y Mg con un rango de composición específico
que permita, para productos forjados, un mejor compromiso entre la
resistencia mecánica para un nivel apropiado de resistencia a la
fractura y a la tensocorrosión.
Otro objeto de la invención es proporcionar un
proceso de fabricación de productos de aluminio forjado que permita
un mejor compromiso entre las resistencias mecánicas para lograr un
nivel apropiado de resistencia a la fractura y a la
tensocorrosión.
Para lograr estos y otros objetivos, la presente
invención está dirigida a productos de aleación de aluminio forjado
o laminado, según se muestra en la reivindicación 1.
\newpage
Tras la conformación, el producto recibe un
recocido de solubilización, templado y curado en una forma de
realización preferiblemente con las siguientes propiedades:
- a)
- una duración mínima sin rotura tras agrietamiento por tensocorrosión no inferior a 50 días y, preferiblemente no inferior a 70 días con un nivel de esfuerzo ST de 40 ksi,
- b)
- un límite elástico convencional medido en la dirección L en medio semiespesor superior a 70 - 0,32 t ksi (siendo t el grosor del producto en pulgadas), preferiblemente superior a 71 - 0,32 t ksi o, Incluso mejor, superior a 72 - 0,32 t ksi,
- c)
- una dureza en la dirección L-T medida en medio semiespesor superior a 42 - 1,71 ksi\surdin (siendo t el grosor del producto en pulgadas).
La presente invención también contempla un
proceso según se indica en la reivindicación 12.
El tiempo equivalente t(eq) se define
según la fórmula:
donde T es la temperatura
instantánea en ºK durante el recocido y T_{ref} es una temperatura
de referencia seleccionada a 302ºF(423ºK), donde
t(eq) se expresa en
horas.
Figura 1: TYS (L) - K_{1C}
(L-T) planos de la plancha de la invención A (8'')*
comparados con 7040 (referencia B y C de grosor 8,27'') y 7050
(referencia D y E de grosor 8'')*.
Figura 2: TYS (L) - Kapp (L-T)
planos de la plancha de la invención A (8'')* comparados con7050
(referencia F y G de grosor 8,5'')*.
* 1 pulgada = 2,54 cm
Los dibujos que se adjuntan, que forman parte de
la presente especificación, ilustran una forma de realización
preferida actual de la invención, junto con la anterior descripción
general y la posterior descripción detallada de la forma de
realización preferida, sirven para explicar los principios de la
invención.
A menos que se indique lo contrario, todas las
indicaciones relacionadas con la composición química de las
aleaciones se expresan en porcentaje de masa por peso, basado en el
peso total de la aleación. La designación de la aleación cumple con
las regulaciones de la Asociación del Aluminio, conocida para todos
aquellos familiarizados con la técnica. Las definiciones de los
temples se establecen en ASTM E716, E1251.
A menos que se mencione otra cosa, las
características mecánicas estáticas, es decir, la resistencia
máxima a la tensión (UTS), el límite elástico (TYS) y el
alargamiento de rotura (E), se determinan con un ensayo de tracción
según la norma ASTM B557, el lugar de donde se toman las piezas de
muestra y la dirección se definen en la norma AMS 2355.
La resistencia a la fractura K_{1C} se
determina según la norma ASTM E399. Se representa en un gráfico la
intensidad de la tensión respecto de la tenacidad de la fractura,
conocida como curva R, según la norma ASTM E561. El factor crítico
de intensidad de las tensiones (K_{C}), en otras palabras, el
factor de intensidad que hace la fractura inestable, se calcula a
partir de la curva R. El factor de intensidad de las tensiones
(K_{CO}) también se calcula asignando la longitud inicial de la
fractura a la carga crítica, al inicio de la carga monótona. Se
calculan estos dos valores para una pieza con la forma necesaria.
K_{app} indica el factor K_{CO} correspondiente a la pieza de
ensayo que se ha utilizado para hacer el ensayo de la curva R.
Debe destacarse que la anchura del panel de
prueba utilizado en un ensayo de dureza puede influir
considerablemente en la intensidad de las tensiones medidas en el
ensayo. Se utilizaron muestras CT. A menos que se indique lo
contrario, la anchura W es de 5 pulgadas (127 mm) con B = 0,3
pulgadas y la longitud inicial de la fractura ao = 1,8 pulgadas.
Se realizaron estudios de agrietamiento por
tensocorroslón (SCC) según la norma ASTM G47 y G49 en dirección ST
con muestras de semiespesor T/2.
El término "miembro estructural" es bien
conocido en la técnica y hace referencia a un componente utilizado
en la construcción mecánica para el que las características
mecánicas estáticas y/o dinámicas son de particular importancia con
respecto al rendimiento de la estructura, y para el cual se suele
recomendar un cálculo estructural. Suelen ser los componentes cuya
rotura puede suponer un peligro grave para la seguridad de la
construcción mecánica, sus usuarios o terceros. En el caso de una
aeronave, los miembros estructurales incluyen los miembros del
fuselaje (por ejemplo, panel de revestimiento del fuselaje,
largueros, mamparos, cuadernas circunferenciales, componentes de
las alas (como los revestimientos de las alas, larguerillos o
refuerzos, costillas, largueros), empenaje (por ejemplo,
estabilizadores horizontales y verticales), vigas piso, guías de
asientos y puertas.
Un producto forjado de aluminio, zinc, manganeso
y cobre según una forma de realización ventajosa de la invención
tiene la composición siguiente (límites incluidos):
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Con frecuencia, un nivel mínimo de solutos (Zn,
Mg y Cu) es importante o necesario para obtener la resistencia
deseada. Zn + Cu + Mg es preferiblemente superior al 10% de peso y
preferentemente superior al 10,3% de peso. Por la misma razón, el
contenido de Zn tendrá un mínimo del 6,6% en peso, 6,7% en peso o
incluso 6,72% en peso, que lo hace generalmente superior al
contenido de Zn de una aleación 7040 o 7050, De forma similar, Cu +
Mg es preferiblemente superior al 3,3% en peso y preferentemente
superior al 3,5% en peso.
Por otro lado, en algunas formas de realización
puede ser ventajoso limitar la cantidad de zinc para obtener una
alta resistencia a la corrosión sin utilizar un difícil tratamiento
de curado de 3 pasos. Por esta razón, es mejor que el contenido de
Zn permanezca por debajo del 7,0% en peso o incluso el 6,98% en
peso, lo que lo hace generalmente inferior al contenido de Zn de
una aleación 7085.
Un alto contenido de Mg y Cu puede afectar al
rendimiento de la resistencia a la rotura, El contenido combinado
de Mg y Cu
se mantendrá preferiblemente por debajo de,
aprox., el 4,0% en peso y preferiblemente por debajo de, aprox., el
3,8% en peso.
Una aleación adecuada para la presente invención
contendrá preferiblemente zirconio, que suele utilizarse en el
control de la granulometría. El contenido de Zr no será inferior al
0,06% en peso, y preferiblemente alrededor del 0,08% en peso para
afectar a la recristalización, pero se mantendrá por debajo del
0,13% en peso y preferiblemente por debajo del 0,12% en peso para
reducir el enfriamiento rápido.
Normalmente, puede añadirse titanio asociado con
boro o carbono durante la colada para limitar la sensibilidad y
reducir los problemas durante la fundición para limitar el tamaño
del grano del material bruto de colada. Normalmente, la presente
invención puede aceptar hasta un 0,06% en peso o aproximadamente un
0,05% en peso de Ti. En una forma de realización preferida de la
invención, el contenido de Ti está aproximadamente entre el 0,02 y
el 0,06% en peso, o preferentemente entre el 0,03 y el 0,05% en
peso, aproximadamente.
Además, la presente aleación puede contener
otros elementos en menor cantidad y, en algunas formas de
realización, sobre
una base menos preferente. Normalmente, el
hierro y el silicio afectan a las propiedades de resistencia a la
rotura. Generalmente, el contenido de hierro y silicio se mantienen
bajos, por ejemplo, preferiblemente no por encima del 0,13% en peso
o preferentemente el 0,10% en peso para el hierro, y no por encima
del 0,10% en peso o preferentemente el 0,08% en peso para el
silicio. En una forma de realización de la presente invención, el
contenido de hierro y silicio es \leq 0,07% en peso. Es preferible
evitar el cromo y, normalmente, se mantendrá por debajo del 0,04%
en peso, y preferiblemente por debajo de, aproximadamente, el 0,03%
en peso. Es preferible evitar el manganeso y, normalmente, se
mantendrá por debajo del 0,04% en peso, y preferiblemente por
debajo de, aproximadamente, el 0,03% en peso. En una forma de
realización de la presente invención, la aleación está
sustancialmente libre de cromo y manganeso (es decir, que no se
añade Mn o Cr de forma deliberada) y, si están presentes estos
elementos, será en niveles no superiores al nivel de impurezas, que
puede ser inferior o igual al 0,01% en peso). Los elementos como el
Mn y Cr pueden aumentar la sensibilidad al enfriamiento y, por esta
razón, en algunos casos puede ser ventajoso mantener su nivel en un
0,01% en peso, o menos.
En la reivindicación 12 se incluye un proceso
adecuado para la producción de productos fundidos según la presente
invención.
Comprende: (i) fundición de una palanquilla o
lingote fabricados con una aleación de acuerdo con la invención,
según la reivindicación 1 (ii) realizando una homogeneización a una
temperatura entre, aproximadamente, 860 y 930ºF o, preferentemente,
entre aprox. 875 y 905ºF, (iii) realizando una transformación en
caliente en una o más fases por laminado o forjado, con una
temperatura de entrada entre, aproximadamente, 640 y 825ºF y,
preferiblemente, entre, aproximadamente 650 y 805ºF, para obtener
una plancha con un grosor final de 2 a 10 pulgadas, (iv) realizando
un tratamiento térmico en solución
* 1 pulgada =2,54 cm a una temperatura \Delta
desde aprox. 850 a 920ºF y preferentemente, 890 y 900ºF durante 5 a
30 horas, (v) realizando un temple, preferentemente con agua a
temperatura ambiente, (vi) realizando eliminación de tensiones con
endurecimiento por estiramiento o compresión con un conjunto
permanente, preferiblemente inferior al 5% y preferentemente de 1 a
4%, y, (vii) realizando un tratamiento de curado.
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En una forma de realización de la presente
invención, la temperatura \Delta de inicio de la transformación
en caliente es preferiblemente desde 640 a 700ºF. ^{\Delta} La
presente invención encuentra una utilidad particular en calibres
gruesos superiores a 3 pulgadas^{1}. En una forma de realización
preferida, un producto forjado de la presente invención es una
plancha con un grosor entre 4 y 9 pulgadas o, de forma más
ventajosa, de 6 a 9 pulgadas*, que incluye una aleación de acuerdo
con la presente invención. Las piezas templadas "sobrecuradas"
(tipo T7) se utilizan de forma ventajosa para mejorar el
comportamiento ante la corrosión de la presente invención. Los
temples que se pueden utilizar adecuadamente para los productos bajo
esta invención incluyen, por ejemplo T6, T651, T74, T76, T751,
T7451, T7452, T7651 o T7652, siendo T7451 y T7452 los preferidos. El
tratamiento de curado se realiza ventajosamente en dos pasos, con
un primer paso a una temperatura entre 230 y 250ºF durante 5 a 12
horas y un segundo paso a una temperatura comprendida entre 300 y
360ºF y, preferiblemente entre 310 y 330ºF durante 5 a 30
horas.
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* 1 pulgada = 2,54 cms
En una forma de realización ventajosa, el tiempo
equivalente de curado t(eq) se sitúa entre 31 y 56 horas y
preferentemente entre 33 y 44 horas.
El tiempo equivalente t(eq) a 302ºF se
define según la fórmula:
donde T es la temperatura
instantánea ^{\Delta} en ºK durante el templado y T_{ref} es una
temperatura de referencia seleccionada a 302ºF (423ºK).
t(eq) se expresa en
horas.
El estrecho margen de composición de la aleación
de la invención, seleccionado principalmente para conseguir un
equilibrio entre la resistencia y la dureza, proporciona productos
forjados con una resistencia a la corrosión inesperadamente
alta.
Los productos forjados siguiendo la presente
invención se utilizan de forma ventajosa como miembros
estructurales o incorporándose otros miembros estructurales para la
construcción de la aeronave.
En una forma de realización ventajosa, los
productos según la invención se utilizan en los largueros de las
alas.
Éstos, así como otros aspectos de la presente
invención, se explican más detalladamente en relación con los
siguientes ejemplos ilustrativos y no limitativos.
Se fundieron siete lingotes, uno de un producto
según la invención (A), 2 de aleación estándar 7040 (B,C) y cuatro
de aleación estándar 7050 (D, E, F y G), con la siguiente
composición (Tabla 2):
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Los lingotes^{\Delta} se cortan y homogenizan
entre 870 y 910ºF. Los lingotes se laminan en caliente para formar
una plancha de un grosor entre 8,0 pulgadas (203 mm) y 8,5 pulgadas
(208 mm) de calibre de acabado (planchas A, y B a G). La
temperatura de entrada de laminado en caliente fue 802ºF (plancha
A). Para las planchas de referencia, la temperatura de entrada de
laminado en caliente se situó entre 770 y 815ºF. Las planchas
recibieron un tratamiento térmico en solución de
890-900ºF durante 10 a 13 horas. La planchas se
enfriaron y estiraron con una elongación permanente de 1,87%
(plancha A) y compuesta de entre 1,5 y 2,5% de planchas de
referencia. El intervalo de tiempo entre el enfriado y el estirado
es importante para el control del nivel de tensión residual, según
la Invención este intervalo de tiempo es preferentemente inferior a
2 horas e, incluso, más preferentemente, menos de 1 hora. Para la
plancha A, el intervalo de tiempo entre el enfriado y estirado fue
de 39 minutos.
La plancha A se pasó a un curado de dos pasos: 6
horas a 240ºF y 24 horas a 310ºF y las planchas de referencia se
sometieron a un curado estándar de dos pasos.
El templado resultante de este tratamiento
termomecánico fue de T7451. Las pruebas utilizadas no se habían
recristalizado sustancialmente, con una fracción de volumen de
granos recristalizados inferior al 35%.
Se realizaron ensayos mecánicos con las muestras
para determinar sus propiedades mecánicas estáticas, así como su
resistencia a la propagación de fracturas. En la Tabla 3, se muestra
el límite elástico, resistencia final y alargamiento de rotura.
La muestra según la invención muestra una
resistencia superior a todos los ejemplos comparativos. En
comparación con las planchas 7050, la mejora del límite elástico en
la dirección L es superior al 10%. En comparación con las planchas
7040, la mejora es casi del 4%.
Los resultados de los ensayos de resistencia a
la rotura se muestran en la Tabla 4.
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La Figura 1 muestra un gráfico comparativo de la
tenacidad a la fractura en deformación en el plano
L-T (K1C) respecto del límite elástico longitudinal
TYS (L), habiéndose tomado las dos muestras del plano trasero (T/4)
de la plancha. La muestra de la invención mostró una resistencia
superior y una resistencia a la fractura comparable a la de las
muestras B y C (7040) y una fuerza superior con una resistencia a
la fractura superior a las muestras D y E (7050). (Véanse en la
Fig. 1 detalles relacionados con los valores específicos de mayor
resistencia y mayor resistencia a la fractura).
La Figura 2 muestra un gráfico comparativo de la
resistencia a la fractura (K_{app}) respecto del límite elástico
longitudinal TYS (L), habiéndose tomado las dos muestras del plano
trasero (T/4) de la plancha. La muestra de la invención mostró una
mayor fuerza y resistencia a la fractura que las muestras F y G
(7050). (Véanse en la Fig. 2 detalles relacionados con los valores
logrados de mayor resistencia y mayor resistencia a la
fractura).
La resistencia a la tensocorrosión de las
planchas de la aleación A (invención) en la dirección transversal
corta se midió siguiendo la norma ASTM G49. Las muestras de tracción
ST se probaron bajo tensión de tracción de 25, 36 y 40 ksi. No
samples.
Ninguna muestra se rompió durante los 50 días de
exposición. Este rendimiento supera ampliamente el mínimo
garantizado de los productos de referencia 7050 y 7040, expuestos 20
días a tensiones de 35 ksi, según ASTM G47, La aleación A de la
invención mostró un excelente rendimiento frente a la corrosión
comparado con la técnica anterior. Fue especialmente impresionante
e imprevisto que una plancha según la presente invención mostrara
un nivel superior de resistencia al agrietamiento por tensocorrosión
y, simultáneamente, un límite elástico superior y una resistencia a
la rotura similar, cuando se compara con muestras de técnicas
anteriores.
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Se probaron tres tratamientos^{\Delta} de
curado diferentes en la plancha A enfriada y estirada de la
invención del ejemplo 1. Las planchas se sometieron a curado de dos
pasos con una primera fase a 230 y 250ºF y una segunda fase entre
300 y 350ºF, caracterizándose este tratamiento de dos pasos por un
tiempo equivalente t(eq) entre 20 y 37 horas, expresado por
la ecuación:
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donde T (en grados Kelvin) indica
la temperatura del tratamiento térmico que continúa durante un
tiempo t (en horas y T_{ref}) es una temperatura de referencia,
aquí establecida en 423K o
302ºF,
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Las propiedades mecánicas estáticas y la
tenacidad K_{1C} se presentan en la Tabla 5.
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La curva de la evolución de la resistencia con
un mayor tiempo equivalente fue sorprendente e inesperadamente
baja, con una caída en la resistencia de sólo, aprox., 2 ksi para un
aumento de tiempo equivalente de 22 a 36 horas. Por otro lado, las
propiedades de resistencia a la tensocorrosión mejoraron
notablemente con un tiempo equivalente de 36 horas. De este modo,
no se rompió ninguna muestra en 50 días de exposición en este
estado de curado para un nivel de tensión de 40 ksi, mientras que,
ninguna muestra soportó más de 20 días para un nivel de tensión
similar para las otras dos condiciones comparativas de curado.
En este ejemplo, para comparar la resistencia a
la corrosión, se curó una plancha 7040 con una resistencia similar
a la resistencia obtenida para la plancha A del ejemplo 1.
En la Tabla 6 se muestra la composición del
lingote.
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El lingote se transformó en una plancha de
calibre de 7,28 pulgadas con condiciones en el mismo rango que los
lingotes 7040 descritos en el ejemplo 1. Finalmente, se curó la
plancha para obtener una resistencia tan cercana como fue posible a
la resistencia de la plancha A descrita en el ejemplo 1. En la Tabla
7 se muestran las propiedades mecánicas de la plancha H.
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La resistencia a la tensocorrosión de la plancha
H en la dirección transversal corta se midió siguiendo la norma
ASTM G49. Las muestras de tracción ST se probaron bajo tensión de
tracción de 36 ksi. Sólo una de las tres muestras no se rompió en
los 40 días de exposición. Este resultado destaca, más aún, el
excelente rendimiento de la plancha A del ejemplo 1, ya que ninguna
de las muestras se rompió en 50 días de exposición bajo una tensión
de tracción superior (40 ksi).
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Se fundieron tres lingotes, uno de una aleación
según la invención (J), y dos de aleaciones de referencia (K y L),
con las composiciones siguientes (Tabla 8):
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\newpage
Los lingotes^{\Delta} se cortaron y
homogeneizaron a 870-910ºF. El lingote de la
invención se laminó hasta obtener una plancha de un grosor con un
calibre acabado de 6,66 pulgadas (169 mm), y los lingotes de
referencia se laminaron para obtener una plancha de 6,5 pulgadas
(165 mm) de grosor. Para la plancha J, la temperatura de entrada de
laminado en caliente se situó en 808ºF. Para las planchas de
referencia, la temperatura de entrada del laminado en caliente se
situó entre 770 y 815ºF. Las planchas recibieron un tratamiento
térmico en solución de 890-900ºF durante 10 a 13
horas. La planchas se enfriaron y estiraron con una elongación
permanente de 2,25% (plancha J) y compuesta de entre 1,5 y 2,5% de
planchas de referencia. El intervalo de tiempo entre el enfriado y
el estirado fue de 64 minutos para la plancha J.
La plancha J se sometió a un curado de dos
pasos: 6 horas a 240-260ºF y 12 horas a
315-335ºF y se emplearon condiciones estándar de
curado conocidas en la técnica para las muestras de referencia.
El templado resultante de este tratamiento
termomecánico fue el T7451. Se realizaron ensayos mecánicos con las
muestras para determinar sus propiedades mecánicas estáticas, así
como su resistencia a la propagación de fracturas. En la Tabla 9,
se muestra el límite elástico, resistencia final y alargamiento de
rotura.
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\vskip1.000000\baselineskip
Los resultados de los ensayos de resistencia a
la rotura se muestran en la Tabla 10.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
La plancha J de la invención mostró una
resistencia a la rotura muy alta, particularmente en las direcciones
S-L y T-L. La mejora de K_{1C} en
la dirección S-L fue superior al 10% si se compara
con la muestra J y casi del 40% si se compara con la muestra L.
\vskip1.000000\baselineskip
- \bullet US 5865911 A [0007]
- \bullet US 6972110 B [0009]
\bullet US 6027582 A [0008]
Claims (15)
1. Un producto de aleación de aluminio (Al, Zn,
Cu, Mg) laminado o forjado con un grosor de
5,08-25,4 cm (entre 2 y 10 pulgadas), donde el
citado producto se ha sometido a un tratamiento térmico en solución,
enfriado y curado, y los citados productos están compuestos de (en
% de peso):
- Zn 6,6-7,0
- Mg 1,68-1,8
- Cu 1,7-2,0
- Fe 0-0,13
- Si 0-0,10
- Ti 0 - 0,06
- Zr 0,06-0,13
- Cr 0-0,04
- Mn 0-0,04
impurezas y otros elementos de menor importancia
\leq 0,05 cada uno y, el resto, Al.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Un producto según la reivindicación 1,
donde
- Ti 0 - 0,05.
3. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 2, donde
- Fe < 0,07 y Si \leq 0,07.
4. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, donde
- Zn 6,7-7,0
5. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, donde
- Zn 6,72 - 6,98
- Cu 1,75-2,0.
6. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, donde el citado producto se somete a un
templado sobrecurado.
7. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, donde el citado producto se mete a un
templado T74.
8. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 7, donde el citado producto tiene al menos una
de las propiedades siguientes:
- a)
- una duración mínima sin rotura tras agrietamiento por tensocorrosión (SCC) de un mínimo de 50 días en una pieza transversal corta (ST) nivel de tensión de 40 ksi*,
- b)
- un límite elástico convencional medido en la dirección L de medio semiespesor no inferior a 70 - 0,32t ksi* (siendo t el grosor del producto en pulgadas),
- c)
- d) una dureza en la dirección L-T medida en medio semiespesor superior a 42 -1,71 ksi\surdin* (siendo t el grosor del producto en pulgadas).
* 1 ksi= 6,8 MPa
1 pulgada = 2,54 cm
9. Un producto según la reivindicación 8 con un
límite elástico convencional medido en la dirección L de medio
semiespesor no inferior a 71 - 0,321 ksi* (siendo t el grosor del
producto en pulgadas),
* 1 ksi= 6,8 MPa
1 pulgada = 2,54 cm
\vskip1.000000\baselineskip
10. Un producto según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 9 con un grosor de 4 a 9 pulgadas.
* 1 ksi= 6,8 MPa
1 pulgada = 2,54 cm
\vskip1.000000\baselineskip
11. Un miembro estructural adecuado para la
construcción de aeronaves, compuesto de un producto según cualquiera
de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Un proceso para la fabricación de un
producto de aleación de aluminio laminado o forjado compuesto por
los pasos siguientes:
- a)
- fundición de un lingote compuesto de
- Zn 6,6 - 7,0
- Mg 1,68-1,8
- Cu 1,7-2,0
- Fe 0-0,13
- Si 0-0,10
- Tri 0-0,06
- Zr 0,06- 0,13
- Cr 0 - 0,04
- Mn 0 - 0,04
- impurezas y otros elementos de menor importancia \leq 0,05 cada uno, y el resto Al.
- b)
- homogeneización del citado lingote a 860-930ºF o preferentemente a 875-905ºF^{\Delta};
- c)
- trabajo en caliente con una temperatura de entrada de 640-825ºF^{\Delta} y preferentemente de 650-805ºF^{\Delta} del citado lingote por laminado o forja para obtener una plancha con un grosor final entre 2 y 10 pulgadas;
- d)
- tratamiento térmico en solución y enfriado de la citada plancha;
- e)
- estiramiento de la citada plancha con una deformación permanente del 1 a 4%;
- f)
- curado de la citada plancha por calentamiento a 230-250ºF^{\Delta} durante 5 a 12 horas y 300-360ºF^{\Delta} durante 5 a 30 horas, durante un tiempo equivalente t(eq) entre 31 y 56 horas.
El tiempo equivalente t(eq) se define con
la fórmula:
\newpage
donde T es la temperatura
instantánea en ºK durante el recocido y T_{ref} es una temperatura
de referencia seleccionada a 302ºF (423ºK)^{\Delta}, donde
t(eq) se expresa en
horas.
1 pulgada = 2,54 cm
\vskip1.000000\baselineskip
13. Un proceso según la reivindicación 12, donde
el tiempo equivalente t(eq) se sitúa entre 33 y 44 horas.
14. Un proceso según cualquiera de las
reivindicaciones 12 a 13, donde el tiempo entre el enfriamiento y el
estiramiento no es superior a 2 horas.
15. Un producto aeronáutico o aeroespacial que
incluye un producto según cualquiera de las reivindicaciones
1-10.
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