專利名稱：：包括差異加工硬化的、用于航空工程的結構元件的制造方法
技術領域：
：本發明涉及鋁合金制成的加工產品和結構元件，它們特別是用于航空工程。該加工產品可以為軋制產品(如薄板材、中等厚度板材、厚板材)、拉制產品(如條塊、型材、管材或者絲線)和鍛造產品。
背景技術：
：在空間上具有可變性質的整體金屬結構元件在目前的航空工業條件下顯示出極大的益處。實際上，該結構元件受到一組對立的應力的作用，這就要求對材料和變形條件進行特別選擇，這可能導致令人不太滿意的折衷。此外，將費時且昂貴的機械裝配步驟替換為更加經濟的整體元件的整體機械加工步躁受到在整體元件內部的每個幾何區域內獲得最優性能的能力的限制。因此，制備出在空間上具有可變性質的整體結構元件會非常有益處，這樣便可獲得每個區域內的性質的最佳折衷，同時又享有整體機械加工方法的經濟優勢。但是，因為遇到較多的成本及可靠性問題，所以至今沒有一種制備在空間上具有可變性質的整體金屬結構元件的方法在工業上實現。因此，在現有技術中，已經提出了多種方法來實現在空間上具有可變性質的整體金屬結構元件。所提出的第一種方案是在回火時對結構元件的端部之間進行不同的熱處理。FR2707092(PechineyRhenalu)記載了一種制備在至少一個方向上具有連續變化性質的結構硬化產品的方法，其中，在進行回火時，在一種特制的爐中使產品的一端經受溫度T而另一端經受溫度t，這種特制的爐包括一個熱室和一個冷室，兩者由熱泵連接。WO2005/098072(PechineyRhenahi)記載了一種制備方法，其中至少一個回火處理步驟是在控溫爐中進行的，所述控溫爐包括具有初始溫度T,和T2的至少兩個區或區組Zi和Z2，其中這兩個區的長度為至少一米。這些方法中的性質變化局限于那些在回火過程中能夠相容地改變的性質。在不經熱處理的合金的情況下，這類方法不能使用。同樣地，對于2XXX系合金，存在大量的以T3或T4狀態(不回火)出售的部件，由該方法不可能獲得具有可變性質的元件。另外，專利申請US2003/226935記栽了一種型材，它在垂直于長度方向的同一個平面上、在肋條之間包括一個區，該區具有呈現出更多纖維織構的微結構，以便減小裂紋擴展速度。在另一項研究中，已經提出將兩個不同的合金部件焊接在一起，然后對所得部件進行機械加工。所獲得的結構元件即使在空間上表現出材料的連續以及性質的變化，但由于焊接區的存在，也不能被認為是整體結構元件，PCT申請WO98/58759(BritishAerospaceK己栽了一種從合金2000和合金7000通過摩擦攪拌焊接法(soudageparfriction-malaxage)形成的雜合坯塊，從該坯塊可機械加工出翼梁。專利申請EP1547720Al(AirbusUK)記載了一種通過將通常從不同合金獲得的兩個部件進行焊接的裝配方法，以便在機械加工之后成為一個結構部件而用于航空用途，例如翼梁。在航空工業中，該問題通過下述方式部分地解決使空間上性質均勻的結構元件的厚度局部地變化，使其能夠在局部范圍內抵抗應力。厚度變化通常由裝配或機械加工獲得。例如，CA2317366(AirbusDeutschland)記栽了例如通過焊接不同厚度的板材來制造飛機機身元件。還可想到通過層壓直接得到不同厚度的板材，以避免裝配步驟以及由此帶來的技術和經濟問題。厚度變化可考慮發生于縱向或者橫向(參見例如R.Kopp，C.Wiedner和A.Meyer，InternationalSheetMetalReview,2005年7月/8月，第20-24頁)。另外，還可考慮多種方法來制造不同厚度的板材，以解決其他的技術問題。拼焊板(tailoredblanks)在冶金領域已經公知，它在成形步驟中可節約材料。8JP11-192502(NipponSteel)記栽了一種獲得鋼板的方法，所迷鋼板的厚度和靜態機械特性在寬度方向上是變化的。WO00/21695(ThyssenKmpp)記載了可在金屬板內層壓方向上獲得不同厚度的截面的方法，這些截面表現出不同的機械性質。即使板材形狀的變化被證實能夠節約材料，它仍然在制造、檢查、搬運等方面表現出缺點，并且它無法向飛機制造廠中已有的方法直接快速地轉化。本發明要解決的問題是開發一種制備鋁合金制成的加工產品及整體結構元件的方法，所述鋁合金制成的加工產品及整體結構元件特別是用于航空工程，所述產品及元件在空間上具有可變的使用性質，同時又與現有的產品及元件具有相同的形狀特征，所述方法足夠經濟并具有可控性，它可使制備過程中不需要回火的結構元件的使用性質在空間上變化，并可使結構元件的使用性質在縱向的不同位置上發生變化。
發明內容本發明的第一目的是一種制備鋁合金制成的多功能整體加工產品或結構元件的方法，所述方法包括熱加工(transformationchaud)步驟，其特征在于，在熱加工之后還包括至少一個冷塑性變形的加工步驟，其中，對所述結構元件的至少兩個區域施加相差至少2%——優選相差至少3%--的平均廣義塑性變形(d6formationplastiqueg6n6ralis6e)。本發明的第二目的是可由本發明方法獲得的、由2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品或結構元件。本發明的第三目的是可由本發明方法獲得的、由含鋰的2XXX合金制成的T8X狀態的加工產品或結構元件。圖1示意性地示出了本發明的一個實施方案，其中，由于拉伸臺的爪部的移動，位于方向丄上的不同位置的三個區域經受由控制拉伸導致的不同的塑性變形。圖2示意性地示出了本發明的一個實施方案，其中，由于截面的不同，位于方向1上的不同位置的三個區域經受由控制拉伸導致的不同的塑性變形。圖3示意性地示出了本發明的一個實施方案，其中，由于軋制前厚度的不同，位于方向l上的不同位置的三個區域經受由冷軋導致的不同的塑性變形。圖4示意性地示出了本發明的一個實施方案，其中，由于軋制前厚度的不同，位于方向/上的不同位置的三個區域經受由冷軋導致的不同的塑性變形。圖5示意性地示出了本發明的一個實施方案，其中，位于不同位置的三個區域經受由壓縮導致的不同的塑性變形。具體實施例方式如無相反說明，則所有涉及合金化學組成的標示，均使用質量百分比表示。因此，數學表達式"0.4Zn"表示以質量百分比表示的鋅的含量為0.4倍；這在適當修改后可用于其他化學元素。合金的命名是根據本領域技術人員公知的鋁業協會(TheAluminumAssociation)的規則。冶金狀態和熱處理由歐洲標準EN515定義。標準化鋁合金的化學組成由例如標準EN573-3所定義。如無相反i兌明，則靜態力學性能，即斷裂強度Rm、彈性極限Rpq.2和斷裂伸長A根據標準EN10002-1由拉伸試驗測定，試件的取樣部位和取樣方向由標準EN485-1定義。軔度Kn:根據標準ASTME399測定。如無相反iJt明，則適用歐洲標準EN12258-1的定義，特別地，非熱處理合金是指基本上不可以通過熱處理來硬化的合金，熱處理合金是指可以通過適當的熱處理來硬化的合金。術語"板材"在這里用于指所有厚度的軋制產品。冷塑性變形在這里指這樣一種塑性變形，即在變形之前以及變形期間均不主動加熱金屬。存在多種類型的冷塑性變形，主要有冷軋、控制拉伸(整平)、拉絲、拉拔、模鍛、沖壓、彎曲、壓縮和冷鍛。熱加工是指金屬的初始溫度至少為200t:的變形步驟。在將厚度e0軋制為厚度e的情況下，加工硬化率定義為t(%)=(e0畫e)/e,在將長度"拉伸為長度L的情況下，加工硬化率定義為T(%)=(L-Lo)/L0。廣義塑性變形為本領域技術人員所公知，它定義于例如手冊《金屬成型—可塑性的i十算》(《Miseenformedesm&aux-Calculssurlaplastic股》),P.Baque、E.Felder、J.Hyafil和Y.D'Escatha，EditionsDunod，Paris(1973))或者書籍《金屬及合金的成型》(《Miseenformedesm6tauxetalliages》，B.Baudelet編輯，les6ditionsduCNRS出版,1976，Paris)。通常，該廣義變形為變形幅度的量度，根據下式，它可用作與簡單拉伸試驗相對應的變形值^，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>其中，</￡2和</￡3為基本主變形。在塑性變形的情況下，體積變化為零，因而有血i+lfe2+^fe3-0。廣義塑性變形為連續的不同塑性變形步驟的加和。若將厚度eo軋制為厚度e,其中該變形為平面(^3=0，</￡2=則廣義塑性變形等于￡(%)=(2A/3)ln(eQ/e)。若將長度lo拉伸為長度l,則廣義塑性變形等于S(。/。)-hl(1/1())。若將長度lo壓縮為長度l，則廣義塑性變形等于s(%)=ln(lo/l)。平均廣義塑性變形在這里指給定體積內廣義塑性變形的平均值。術語"機械加工"包括所有的對材料進行切削加工的方法，如車削、銑削、鉆孔、擴孔、攻絲、電蝕、摩削、拋光、化學機械加工。術語"拉拔產品"還包括在拉拔后進行了拉制的產品，例如通過拉絲模進行冷拉。它還包括拉制產品。術語"加工產品"指用于進一步加工的半成品(即中間產品)，所述進一步加工主要有鋸割、機械加工和/或形成結構元件。在某些情況下，加工產品能夠直接作為結構元件使用。加工產品可以是軋制產品(如薄板材、中等厚度板材、厚板材)、拉拔產品(如條塊、型材、管材或絲線)以及鍛造產品。當加工產品的制造方法包括通過控制拉伸進行的應力釋放步驟時，拉伸臺的爪部把持的部件末端被切去，以使該部件適合于機械結構。術語"結構元件"指在機械結構中使用的元件，其靜態和/或動態力學性能對該結構的.性能及整體性有重要影響，并且通常對結構計算有規定或者進行結構計算。它通常是一種機械部件，若該部件出現故障，則可能危及到所述結構、使用者、乘客等的安全。對于飛機來說，這些結構元件主要包括這樣一些元件，它們構成了飛機機身(如機身蒙皮(英文為fuselageskin))、飛機機身的加固件或軒條(stringer)、艙壁(bulkhead)、機身骨架(circumferentialframes)、機翼(如機翼蒙皮(wingskin)、加固件(stringer或stiffener)、翼肋(rib)和翼梁(spar))和主要由水平和豎直穩定裝置(horizontalorverticalstabilisers)構成的尾翼，以及地板梁(floorbeams)、座椅調節導軌(seattracks)和搶門。術語"整體結構元件"是指從一整塊的軋制、拉拔、鍛造或鑄造半成品，不經過與其他部件的裝配-如鉚接、焊接、膠合-而獲得的結構元件。術語"多功能結構元件"在這里主要是指由產品的冶金學性能賦予的功能而非由其幾何形狀賦予的功能。根據本發明，問題的解決是通過一種制備鋁合金制成的加工產品或者鋁合金制成的整體多功能結構元件的方法，所述方法在熱加工之后還包括至少一個冷塑性變形的加工步驟，其中，對加工產品或結構元件的至少兩個區域施加相差至少2%—優選相差至少3%,更優選相差至少4%甚至5%--的平均廣義塑性變形。與結構元件的總體積相比，所考慮的區域具有較大的體積。有利地，所考慮區域的體積占加工產品或結構元件總體積的至少5%,優選至少10%，更優選至少15%。有利地，加工產品或結構元件的每個區域經受至少1%、優選至少1.5%的最小廣義塑性變形。有利地，本發明的方法在熱加工之后包括至少兩個冷塑性變形的加工步驟。本發明的方法可制備出這樣的加工產品和結構元件，它們在主方向或長度方向I上具有最終的主尺寸或長度Lf，在與該方向垂直的平面上具有最終截面Sf。優選地，在加工產品的每個點上截面Sf基本上不變。在加工產品為最終長度Lf、最終寬度lf、最終厚度ef的板材的情況下，優選地在每個點上厚度ef基本上不變。在長度為L、形狀復雜的拉拔產品的情況下，優選地在長度上的每個點上，形狀是相同的。機械加工可以是本發明方法的最后一個步驟，用以獲得在每個點上最終截面和/或最終厚度基本上不變的加工產品。本發明的方法可用于制造任何加工鋁合金制成的加工產品(優選板材和型材)和結構元件。特別地，本發明可使用非熱處理合金，如1XXX、3XXX、5XXX合金和8XXX系的某些合金，特別優選使用含鈧的5XXX合金，鈧含量優選O.OOl至5重量％，更優選O.Ol至0.3重量％。由本發明方法的加工差異導致的力學性能的差異，使得從本發明的非熱處理合金加工產品獲得的結構元件具有多功能特點。在本發明的一個有利的實施方案中，使用熱處理鋁合金，在熱加工和第一次冷塑性變形加工之間進行一個固溶處理步驟(6tapedemiseansolution)、一個淬火步驟，以及任選地，在冷塑性變形加工步驟之后包括一個回火步驟。特別地，本發明可用于制造由鋁合金制成的加工產品或結構元件，所述鋁合金為2XXX、4XXX、6XXX和7XXX系鋁合金，以及含鋰的8XXX系結構硬化合金。在本發明范圍內，"含鋰的合金"是指鋰含量高于0.1重量％的合金。對于2XXX系合金，可進行回火以獲得例如T8X狀態，或者相反地，進行自然時效生成T3X狀態。本發明特別有利地用于制造2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品或結構元件。本發明可制造由2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品或結構元件，其特征在于，包括至少兩個區域Zl和Z2,所述至少兩個區域Z1和Z2具有選自下列的力學性能(在中間厚度處測量)(i)Zl:Rm(L)>500MPa，優選Rm(L)>520MPa并且Z2:A(L)(%)>16%,優選A(L)(%)>18%(ii)Zl:Rm(L)>450MPa,優選Rm(L)>470MPa并且Z2:A(L)(%)>18%，優選A(L)(%)>20%(iii)Zl:Rm(L)>550MPa,優選Rm(L)>590MPa并且Z2:A(L)(%)>10%,優選A(L)(%)>14%(iv)Zl:Rm(L)>550MPa，優選Rro(L)>590MPa并且Z2:K1C(L-T)>45MpaVm，優選K1C(L-T)>55MpaVm.還可獲得由2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品或結構元件，其特征在于，包括至少兩個區域Z1和Z2，所述至少兩個區域Z1和Z2具有下述力學性能(在中間厚度處測量)(i)對于在L方向或者LT方向上測得的Rpo.2，差值Rpfl.2(Zl)-Rp0.2(Z2)至少為50MPa，優選至少為70MPa，和/或(ii)對于在L方向或者LT方向上測得的Rm，差值Rm(Zl)-Rm(Z2)至少為20MPa，優選至少為30MPa，和/或(iii)對于在L-T方向測得的Klc，差值Kle(Zl)-Kk(Z2)至少為5MPa《m，優選至少為15MPaVm。本發明還可獲得由含鋰的2XXX合金制成的T8X狀態的加工產品或結構元件，其特征在于，包括至少兩個區域Z1和Z2，所述至少兩個區域Zl和Z2具有選自下列的力學性能(i)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPa并且Z2:A(L)(%)>8%，優選A(L)(%)>9%(ii)Zl:Rm(L)>640MPa，優選Rm(L)>650MPa并且Z2:A(L)(%)>7%，優選A(L)(%)>8%(iii)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPa并且Z2:K1C(L-T)>25MpaVm，優選K1C(L-T)>30MpaVm。對于人工時效的合金，特別是7XXX系合金，以及2XXX系中的某些合金，在固溶處理和淬火步驟之后進行的冷塑性變形可改變回火的動力學特征。因此，經過不同的平均廣義塑性變形的區域在回火時成為不同的冶金學狀態，這為結構元件提供了多功能特點。在本發明的一個適用于所有經受回火的熱處理合金的有利的實施方案中，回火在一個具有溫度梯度的爐中進行，以使結構元件的末端的性能差異進一步擴大。在本發明的第一個變化形式中，經受相差至少2%的平均廣義塑性變形的加工產品或結構元件的至少兩個區域，位于主方向或長度￡上的不同位置。此時，有利地，所考慮的區域在垂直于方向l的平面上的截面Sz等于加工產品在該平面上的截面。特別地，當加工產品的截面Sf基本上不變時，截面Sz有利地基本上等于Sf。在該第一個變化形式中，所述區域在方向l上的長度優選至少lm，優選地至少為5m。14有利地，本發明的方法在第一個變化形式中包括至少一個通過控制拉伸進行的冷塑性變形步驟。控制拉伸通常用于實現整平或矯直，并用于釋放殘余應力。在本發明的一個實施方案中，在進行控制拉伸步驟時，使進行控制拉伸的中間產品的末端顯著超出拉伸臺的爪部，這樣也可用于在加工產品的兩個區域之間產生不同的平均廣義塑性變形。圖l顯示本發明的一個實施方案，其中連續進行3個控制拉伸步驟。中間產品(2)的有效初始長度(即位于爪部之間的長度)為L0,在第一步A中，該中間產品作為整體被拉伸，以進行整平和/或矯直。從而它的第一有效中間長度成為Lu,對于部件(2)的爪部(21)之間的部分來說，平均廣義塑性變形等于^(。/。)-ln(Lu/L。)。拉伸臺的至少一個爪部(1)如圖1所示進行移動，以使該部件的一端顯著超出爪部，該部件在爪部之間的長度成為L,。對部件位于爪部之間的區域進行第二步控制拉伸B,以獲得該元件的第二有效中間長度Lj2,從而使爪部之間的區域(22)從長度L，變為長度Li2曙Lu十L,。因此，在第二步過程中，該區域的平均廣義變形等于S2(。/o)-ln((Li2-Lu+L0/L0。任選地，至少一個爪部可重新移動，以在長度L2部分上進行至少第三步拉伸。在如圖1所示的情況下，該第三步C可獲得最終有效長度Lf，位于爪部之間的區域(23)的長度增加Lf-Li2,因而在該第三步期間，平均廣義變形等于s3(%)=ln((Lf-Li2+L2)/L2)。在第四步D中，進行步驟A時由拉伸臺的爪部把持的部件末端被切去。在圖1的情況下，四步獲得包括三個區域Zll、Z12和Z13的加工產品，其平均廣義塑性變形分別為￡=Sl，￡12=￡l+￡2，s13+s2+￡3。該操作可重復進行所需次數，以在位于主方向丄上的不同位置的至少兩個區域之間獲得相差至少2%的平均廣義塑性變形。圖1所示的連續拉伸方法可應用于拉拔產品之類的板材。圖2顯示本發明的第一變化形式的另一個實施方案。在該實施方案中，通過剪切、修整、機械加工或者其他任何合適的方法制造出在長度方向丄上具有變化截面的中間產品。在圖2中，如此獲得的中間產品的初始長度為U,具有截面不同的三個區域Si、S2和S3。在對該截面變化的中間產品進行拉伸步驟時，這些區域的變形是不同的。在本發明的優選用于制造板材的另一個實施方案中，通過壓縮進行至少一個冷塑性變形步驟。該實施方案示于圖5中。在本發明的第一個變化形式的另一個只應用于制造板材的實施方案中，本發明方法包括一個冷軋步驟，其中，板材厚度在軋機的入口處是變化的，在軋機的出口處是基本不變的。圖3顯示出一個實施方案，其中，板材具有厚度分別為ei、e2和e3的三個區域Z31、Z32和Z33，初始長度為L。，將該板材在兩個軋輥(5)之間進行冷軋步驟，使最終厚度為ef。各個區域Z31、Z32和Z33的平均廣義塑性變形分別為￡31(%)=(2/v^)ln(q/ef)，s32(%)=(2/V3)lii(e2/ef)，s33(%)=(2/V3)ln(e3/ef)。在如圖3所示的實施方案中所需的在方向丄上厚度變化的板材可由例如在熱軋時對目標厚度進行變更而獲得。在另一個實施方案中，該厚獲得。圖3顯示了一個實施方案，其中，厚度變化只發生在單面上，另一面保持平整。還可使兩面的厚度均發生變化，而沒有平整的面。在本發明的第一個變化形式的另一個只應用于制造板材的實施方案中，本發明方法包括一個冷軋步驟，其中，板材厚度在軋機的入口處基本不變，在軋機的出口處在方向l上是變化的；還包括一個隨后的機械加工步驟，以在所有點均獲得基本上相同的厚度。本發明的第二個變化形式專用于制造板材，所述板材在方向￡上具有主尺寸或者長度，在方向/上具有橫向尺寸或者寬度，在方向e上具有厚度尺寸，結構元件進行相差至少2%的平均廣義塑性變形的區域位于橫向方向/的不同位置。此時，所考慮的區域在厚度方向e上的厚度ez有利地等于加工產品的厚度。特別地，當加工產品的厚度ef基本上不變時，厚度ez有利地基本上等于ef。在該第二個變化形式中，所述區域的寬度優選至少為0.2m,優選地至少為0.4m。在該第二個變化形式的一個實施方案中，本發明的方法包括一個冷軋步驟，其中，板材厚度在軋機的入口處在橫向方向/上是變化的，在軋機的出口處是基本不變的。板材的厚度變化可主要由熱軋、熱軋結束時的機械加工或者鍛造來獲得。該實施方案示于圖4中，其中，板材在方向/上位于元件的端部的區域的厚度為d，在方向/上位于中部的區域的厚度為e2，將該板材在方向l上軋制，直到獲得基本上均一的厚度ef。各個區域Z41、Z42和Z43的平均廣義塑性變形分別為￡41(%)=(2/《3)1咖/ef)，s42(%)=(2/vO)ln(e2/ef)，￡"(%)-￡41(%)=(2/V3)l咖/ef)。區城Z41和Z43具有相同的初始厚度的實施方案是有利的，但厚度不同的實施方案也是可以的。在本發明的第二個變化形式的另一個只應用于制造板材的實施方案中，本發明方法包括一個冷軋步驟，其中，板材厚度在軋機的入口處基本不變，在軋機的出口處在方向/上是變化的；還包括一個隨后的機械加工步驟，以在所有點均獲得基本上相同的厚度。圖5顯示另一個實施方案，其中，使用放置于箭頭所示方向的工具(6)進行壓縮。在結構元件的一部分，在第一步中，厚度從e。減小至e,，隨后在第二步中，厚度從e，減小至e2，最后在笫三步中，厚度從e2減小至e3，形成三個區域Z51、Z52和Z53。最后的機械加工步驟使得可在所有點均獲得基本上相等的最終厚度ef。還可以先對不同厚度的板材進行機械加工，然后再壓縮，以獲得在所有點都不變的厚度。實施例1在本實施例中，獲得了合金AA2023制成的厚度為25mm的在空間上具有可變性能的板材。通過對軋制坯板進行熱軋，制造了長30米、寬2.5米、厚28.2mm的板材。所用合金的組成如下表1所示表l:合金AA2023軋制坯板的組成(質量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>該軋制坯板在500t;勻化12小時。熱軋進口溫度為4601C。熱軋后，將板材如圖3所示進行機械加工，以獲得三個區域Z31、Z32和Z33，長度等于10米，厚度如下區域Z31:28.1mm區域Z32:26.3mm區域Z33:25.5mm然后將該板材在50ox:進行固溶處理并淬火。然后將該板材進行冷軋，以在整個板材上獲得25.5mm的基本上不變的厚度，然后進行控制拉伸，使之永久伸長約2%,控制拉伸結束時，拉伸臺的爪部把持的部件的末端被切去。軋制步驟使區域Z31的長度達到約11米。在各個區域進行的變形總結于下表2中表2:區域Z31、Z32和Z33中的加工硬化率和廣義變形。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>在區域Z31、Z32和Z33中采集樣本，以對獲得的板材進行表征。力學試驗結果示于下表3中表3:在區域Z31、Z32和Z33中進行力學試驗的結果。<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>本發明的方法可以在區域Z31、Z32和Z33中獲得不同性能的折衷。從而，區域Z31的特征是機械強度提高，但損害了極限伸長，而區域Z33的特點是大幅度伸長，但靜態機械強度較弱。實施例2在本實施例中，獲得了合金AA2024A制成的厚度為15mm的在空間上具有可變性能的板材。通過對軋制坯板進行熱軋，制造了長30米、寬2.5米、厚16.8mm的板材。所用合金的組成如下表4所示表4:合金AA2024A軋制坯板的組成(質量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>該軋制坯板進行勻化，然后熱軋。熱軋后，將板材如圖3所示進行機械加工，以獲得三個區域Z31、Z32和Z33，長度等于10米，厚度如下區域Z31:16.7mm區域Z32:15.9mm區域Z33:15.3mm然后將該板材在5001C進行固溶處理并淬火。然后將該板材進行冷軋，以在整個板材上獲得15.3mm的基本上不變的厚度，然后進行控制拉伸，使之永久伸長約2%，控制拉伸結束時，拉伸臺的爪部把持的部件的末端被切去。軋制步驟使區域Z31的長度達到約10.9米。在各個區域進行的變形總結于下表5中表5:區域Z31、Z32和Z33中的加工硬化率和廣義變形，區域<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>該拉拔坯塊在490X:進行勻化，然后熱擠壓。拉拔后，將該型材在5001C進行固溶處理并淬火。然后進行第一步控制拉伸，使之永久伸長2.8%。然后使拉伸臺的一個爪部如圖l所示移動，以使型材的一端超出爪部。然后在爪部之間的型材的三分之二(區域Zll和Z12)上進行第二步拉伸，使之永久伸長5.6%。然后使在第二步中移動的爪部再次移動，以使型材的三分之一(區域Zll)位于爪部之間。進行第三步拉伸，使之永久伸長2.4%。在第一步拉伸時拉伸臺的爪部把持的部件末端被切去。這樣獲得的型材具有長度基本上相等的三個區域Zn、Zu和Z,3，并具有不同的拉伸變形。在各個區域進行的變形總結于下表8中表8:區域Zll、Z12和Z13中的加工硬化率和廣義變形。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>在區域Zll、Z12和Z13中采集樣本，以對獲得的型材進行表征。力學試驗結果示于下表9中表9:在區域Zll、Z12和Z13中進行力學試驗的結果。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>本發明的方法可以在區域Z11、Z12和Z13中獲得不同性能的折衷。從而，區域Zll的特征是機械強度提高，但損害了極限伸長和極限韌度，而區域Z13的特點是大幅度伸長及韌度高，但靜態機械強度較弱。實施例4在本實施例中，獲得了合金AA2195制成的厚度為30mm的在空間上具有可變性能的板材。通過對軋制坯板進行熱軋，制造了長30米、寬2.5米、厚33mm的板材。所用合金的組成如下表10所示表10:合金AA2195軋制坯板的組成(質量％)<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>該軋制坯板進行勻化，然后熱軋。然后將該板材在5iot:進行固溶處理并淬火。然后將板材的一半(區域G)進行冷軋，直到厚度為30mm，另一半進行控制拉伸，爪部移動2.5%(區域H)。然后將該板材進行機械加工，以在整個板材上獲得30mm的基本上不變的厚度，然后進行控制拉伸，使之永久伸長約1.5%，控制拉伸結束時，拉伸臺的爪部把持的部件的末端被切去。在各個區域進行的變形總結于下表ll中表ll:區域G和H的加工硬化率和廣義變形。<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在區域G和H中采集樣本，以對獲得的板材進行表征。力學試驗結果示于下表12中表12:在區域G和H中進行力學試驗的結果。區<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>本發明的方法可以在區域G和H中獲得不同性能的折衷。從而，區域G的特征是機械強度提高，但損害了極限伸長和極限韌度，而區域H的特點是大幅度伸長及韌度更高，但靜態機械強度較弱。權利要求1.一種制備鋁合金制成的加工產品的方法，包括一個熱加工步驟，其特征在于，在熱加工之后還包括至少一個冷塑性變形的加工步驟，其中，對所述加工產品的至少兩個區域施加相差至少2％——優選相差至少3％——的平均廣義塑性變形。2.根據權利要求1的方法，其中，在熱加工之后包括至少兩個冷塑性變形的加工步驟。3.根據權利要求1或2的方法，其中，所述鋁合金為熱處理合金，所述方法在熱加工和第一次冷塑性變形加工之間包括一個固溶處理步驟和一個淬火步4.根據權利要求3的方法，在所述的冷塑性變形加工步驟之后包括回火步驟。5.根據權利要求l-4中任一項的方法，其中所述加工產品在方向￡上具有主尺寸或者長度，并且其中所述的至少兩個區域位于所述主方向丄上的不同位置。6.根據權利要求5的方法，其中所述加工產品在垂直于方向1的平面上具有最終截面Sf，并且其中所述截面Sf在所述加工產品的所有點基本上是相同的。7.根據權利要求6的方法，其中所述區域在垂直于方向丄的平面上具有與Sf基本相同的截面Sz。8.根據權利要求5-7中任一項的方法，其中至少一個冷塑性變形步驟為控制拉伸。9.根據權利要求8的方法，其中，進行所述控制拉伸的中間產品的主方向上的一端在進行所述控制拉伸步驟時明顯超出拉伸臺的爪部。10.根據權利要求5-7中任一項的方法，其中，至少一個冷塑性變形步驟為壓縮。11.根據權利要求1-9中任一項的方法，其中，所述加工產品為型材。12.根據權利要求1-10中任一項的方法，其中，所述加工產品為板材。13.根據權利要求8的方法，其中，所述控制拉伸步驟在一種中間產品上進行，所述中間產品在垂直于方向l的平面上具有變化的截面。14.根據權利要求5-7中任一項的方法，其中，所述加工產品為一種板材，所述板材在方向I上具有主尺寸或者長度，在方向/上具有橫向尺寸或者寬度，在方向e上具有厚度尺寸，并且其中，至少一個冷塑性變形加工步驟通過冷軋進行，以使所述板材的厚度在軋機的入口處是變化的，在軋機的出口處是基本不變的。15.根據權利要求14的方法，其中，所述板材的厚度變化是在熱軋步驟中獲得的。16.根據權利要求14的方法，其中，所述板材的厚度變化是對在熱軋步驟結束時厚度不變的板材進行機械加工而獲得的。17.根據權利要求5-7中任一項的方法，其中，所述加工產品為一種板材，所述板材在方向丄上具有主尺寸或者長度，在方向/上具有橫向尺寸或者寬度，在方向e上具有厚度尺寸，并且其中，至少一個冷塑性變形加工步驟通過冷軋進行，以使所述板材的厚度在軋機的入口處基本不變，在軋機的出口處是變化的，并且其中，隨后的機械加工步驟可獲得在所有點均基本不變的最終厚度。18.根據權利要求1-4中任一項的方法，其中，所述加工產品為一種板材，所述板材在方向￡上具有主尺寸或者長度，在方向/上具有橫向尺寸或者寬度，在方向e上具有厚度尺寸，并且其中，所述至少兩個區域位于所述橫向方向/的不同位置。19.根據權利要求18的方法，其中，在所有的加工步驟結束后，所述板材具有基本不變的最終厚度ef。20.根據權利要求19的方法，其中，所述區域在方向e上的厚度ez基本上等于所述板材的厚度ef。21.根據權利要求19和20中任一項的方法，其中，至少一個冷塑性變形加工步驟通過冷軋進行，以使所述板材的厚度在軋機的入口處是變化的，在軋機的出口處基本不變。22.根據權利要求21的方法，其中，所述板材的厚度變化是在熱軋步驟中獲得的。23.根據權利要求21的方法，其中，所述板材的厚度變化是在熱軋步驟結束時通過機械加工獲得的。24.根據權利要求18-20中任一項的方法，其中，至少一個冷塑性變形加工步驟通過冷軋進行，以使所述板材的厚度在軋機的入口處基本不變，在軋機的出口處是變化的，并且其中，隨后的機械加工步驟可獲得在所有點均基本不變的最終厚度。25.—種制備鋁合金制成的整體多功能結構元件的方法，所述方法包括熱加工步驟，其特征在于，在熱加工之后還包括至少一個冷塑性變形的加工步驟，其中，對所述結構元件的至少兩個區域施加相差至少2%__優選相差至少3%—一的平均廣義塑性變形。26.根據權利要求25的方法，其中，在熱加工之后包括至少兩個冷塑性變形的加工步驟。27.根據權利要求25或26中任一項的方法，其中，所述鋁合金為熱處理合金，所述方法在熱加工和第一次冷塑性變形加工之間包括一個固溶處理步驟和一個淬火步驟。28.根據權利要求27的方法，在所述的冷塑性變形加工步驟之后包括回火步驟。29.根據權利要求25-28中任一項的方法，其中所述元件在方向￡上具有主尺寸或者長度，并且其中所述的至少兩個區域位于所述主方向l上的不同位置。30.根據權利要求25-29中任一項的方法，包括a)由權利要求1-24中任一項的方法制備加工產品，b)任選地，對所獲得的加工產品進行鋸割、機械加工和/或成型。31.可由權利要求1-24中任一項的方法獲得的、由2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品，其特征在于，所述至少兩個區域Z1和Z2具有選自下列的力學性能(i)Zl:Rm(L)>500MPa,優選Rm(L)>520MPa并且Z2:A(L)(%)>16%，優選A(L)(%)>18%(ii)Zl:Rm(L)>450MPpa，優選Rm(L)>470MPa并且Z2:A(L)(%)>18%，優選A(L)(%)>20%(iii)Zl:Rm(L)>550MPa，優選Rm(L)>5卯MPa并且Z2:A(L)(%)>10%,優選A(L)(%)>14%(iv)Zl:Rm(L)>550MPpa,優選Rm(L)>590MPa并且Z2:K1C(L-T)>45MpaVm，優選K1C(L-T)>55MpaVm。32.可由權利要求1-24中任一項的方法獲得的、由2XXX合金制成的T3X狀態的加工產品，其特征在于，所述至少兩個區域Z1和Z2具有下述力學性能(i)對于在L方向或者LT方向上測得的Rp(u，差值Rpcu(Zl)-RpO,2(Z2)至少為50MPa，優選至少為70MPa，和/或(ii)對于在L方向或者LT方向上測得的Rm，差值Rm(Zl)-Rm(Z2)至少為20MPa，優選至少為30MPa,(iii)對于在L-T方向測得的Kle，差值Klc(Zl)-K^(Z2)至少為5MPa《m，優選至少為15MPaVm。33.可由權利要求1-24中任一項的方法獲得的、由含鋰的2XXX合金制成的T8X狀態的加工產品，其特征在于，所述至少兩個區域Z1和Z2具有選自下列的力學性能(i)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPa并且Z2:A(L)(%)>8%，優選A(L)(%)>9%(ii)Zl:Rm(L)>640MPa，優選Rm(L)>650MPa并且Z2:A(L)(%)>7%，優選A(L)(%)>8%(iii)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPpa并且Z2:K1C(L-T)>25MpaVm，優選K1C(L-T)>30Mpa《m。34.可由權利要求25-30中任一項的方法獲得的、由2XXX合金制成的T3X狀態的結構元件，其特征在于，所述至少兩個區域Zl和Z2具有選自下列的力學性能(i)Zl:Rm(L)>500MPa,優選Rm(L)>520MPa并且Z2:A(L)(%)>16%，優選A(L)(%)>18%(ii)Zl:Rm(L)>450MPa，優選Rm(L)>470MPa并且Z2:A(L)(%)>18%，優選A(L)(%)>20%(iii)Zl:Rm(L)>550MPa,優選Rm(L)>590MPa并且Z2:A(L)(%)>10%，優選A(L)(%)>14%(iv)Zl:Rm(L)>550MPa，優選Rm(L)>590MPa并且Z2:K1C(L-T)>45MpaVm，優選K1C(L-T)>55MpaVm。35.可由權利要求25-30中任一項的方法獲得的、由2XXX合金制成的T3X狀態的結構元件，其特征在于，所述至少兩個區域Zl和Z2具有下述力學性能(i)對于在L方向或者LT方向上測得的Rp。.2，差值Rpo.2(Zl)-Rp0.2(Z2)至少為50MPa,優選至少為？OMPa，和/或(ii)對于在L方向或者LT方向上測得的Rm，差值Rm(Zl)-Rm(Z2)至少為20MPa,優選至少為30MPa，(m)對于在L-T方向測得的Klc，差值Klc(Zl)-K^(Z2)至少為5MPa《m，優選至少為15MPaVm。36.可由權利要求25-30中任一項的方法獲得的、由含鋰的2XXX合金制成的T8X狀態的結構元件，其特征在于，所述至少兩個區域Z1和Z2具有選自下列的力學性能(i)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPpa并且Z2:A(L)(%)>8%，優選A(L)(%)>9%(ii)Zl:Rm(L)>640MPa,優選Rm(L)>650MPa并且Z2:A(L)(%)>7%，優選A(L)(%)>8%(iii)Zl:Rm(L)>630MPa，優選Rm(L)>640MPa并且Z2:K1C(L-T)>25MpaVm,優選K1C(L-T)>30MpaVm。全文摘要本發明涉及一種制備鋁合金制成的加工產品或者鋁合金制成的整體多功能結構元件的方法，所述方法包括熱加工步驟，其特征在于，在熱加工之后還包括至少一個冷塑性變形的加工步驟，其中，對結構元件的至少兩個區域施加相差至少2％的平均廣義塑性變形，優選相差至少3％。本發明可制備特別是用于航空工程的結構元件，所述元件在空間上具有可變的使用性質，同時又與現有的元件具有相同的形狀特征。本發明方法經濟并具有可控性，它主要使未回火的部件的使用性質發生變化。文檔編號C22F1/04GK101426945SQ200780014116公開日2009年5月6日申請日期2007年4月16日優先權日2006年4月21日發明者A·丹尼路,F·海梅斯,P·勒奎尤申請人:愛爾康何納呂公司