DE12788613T1 - Verbessertes Verfahren zum Bearbeiten von Metallblechen aus einer AL-CU-LI-Legierung - Google Patents

Verbessertes Verfahren zum Bearbeiten von Metallblechen aus einer AL-CU-LI-Legierung Download PDF

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Walzerzeugnisses aus Aluminiumlegierung insbesondere für die Luftfahrtindustrie, bei dem nacheinander a) ein Flüssigmetallbad auf Aluminiumbasis hergestellt wird, enthaltend 2,1 bis 3,9 Gew.-% Cu, 0,7 bis 2,0 Gew.-% Li, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Mg, 0 bis 0,6 Gew.-% Ag, 0 bis 1 Gew.-% Zn, maximal 0,20 Gew.-% Fe + Si, wenigstens ein Element ausgewählt unter Zr, Mn, Cr, Sc, Hf und Ti, wobei die Menge des Elements, falls es gewählt wird, 0,05 bis 0,18 Gew.-% für Zr, 0,1 bis 0,6 Gew.-% für Mn, 0,05 bis 0,3 Gew.-% für Cr, 0,02 bis 0,2 Gew.-% für Sc, 0,05 bis 0,5 Gew.-% für Hf und 0,01 bis 0,15 Gew.-% für Ti beträgt, weitere Elemente jeweils maximal 0,05 Gew.-% und insgesamt 0,15 Gew.-%, Rest Aluminium; b) aus dem Flüssigmetallbad ein Walzbarren gegossen wird; c) der Walzbarren wahlweise homogenisiert wird; d) der Walzbarren zu einem Blech warm- und wahlweise kaltgewalzt wird; e) das Blech lösungsgeglüht und abgeschreckt wird; f) das Blech gerichtet und/oder kontrolliert gezogen wird, mit einer Gesamtverformung von mindestens 0,5% und weniger als 3%, g) eine kurze Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei der das Blech eine Temperatur zwischen 130 und 170°C und vorzugsweise zwischen 150 und 160°C während 0,1 bis 13 Stunden und vorzugsweise 1 bis 5 Stunden erreicht.

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Walzerzeugnisses aus Aluminiumlegierung insbesondere für die Luftfahrtindustrie, bei dem nacheinander a) ein Flüssigmetallbad auf Aluminiumbasis hergestellt wird, enthaltend 2,1 bis 3,9 Gew.-% Cu, 0,7 bis 2,0 Gew.-% Li, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Mg, 0 bis 0,6 Gew.-% Ag, 0 bis 1 Gew.-% Zn, maximal 0,20 Gew.-% Fe + Si, wenigstens ein Element ausgewählt unter Zr, Mn, Cr, Sc, Hf und Ti, wobei die Menge des Elements, falls es gewählt wird, 0,05 bis 0,18 Gew.-% für Zr, 0,1 bis 0,6 Gew.-% für Mn, 0,05 bis 0,3 Gew.-% für Cr, 0,02 bis 0,2 Gew.-% für Sc, 0,05 bis 0,5 Gew.-% für Hf und 0,01 bis 0,15 Gew.-% für Ti beträgt, weitere Elemente jeweils maximal 0,05 Gew.-% und insgesamt 0,15 Gew.-%, Rest Aluminium; b) aus dem Flüssigmetallbad ein Walzbarren gegossen wird; c) der Walzbarren wahlweise homogenisiert wird; d) der Walzbarren zu einem Blech warm- und wahlweise kaltgewalzt wird; e) das Blech lösungsgeglüht und abgeschreckt wird; f) das Blech gerichtet und/oder kontrolliert gezogen wird, mit einer Gesamtverformung von mindestens 0,5% und weniger als 3%, g) eine kurze Wärmebehandlung durchgeführt wird, bei der das Blech eine Temperatur zwischen 130 und 170°C und vorzugsweise zwischen 150 und 160°C während 0,1 bis 13 Stunden und vorzugsweise 1 bis 5 Stunden erreicht.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die kurze Wärmebehandlung so durchgeführt wird, dass eine Äquivalentzeit bei 150°C von 0,5 bis 6 Stunden und vorzugsweise 1 Stunde bis 4 Stunden erhalten wird, wobei die Äquivalentzeit ti bei 150°C definiert ist durch die Formel
    Figure DE000012788613T1_0001
    worin T (in Kelvin) die momentane, mit der Zeit t (in Stunden) sich ändernde Metallbehandlungstemperatur ist und Tref eine auf 423 K festgelegte Referenztemperatur ist, ti in Stunden ausgedrückt ist, die Konstante Q/R = 16400 K von der Aktivierungsenergie für die Diffusion von Cu abgeleitet ist, für die der Wert Q = 130000 J/mal verwendet wurde.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem die Dicke des Blechs zwischen 0,5 und 15 mm und vorzugsweise zwischen 1 und 8 mm beträgt.
  4. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem im Schritt f) ein kontrolliertes Ziehen mit einer bleibenden Verformung von 0,5 bis 1,5% durchgeführt wird.
  5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Kupfergehalt mindestens 3 und höchstens 3,5 Gew.-% beträgt.
  6. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Lithiumgehalt mindestens 0,85 und höchstens 1,2 Gew.-% beträgt.
  7. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Magnesiumgehalt mindestens 0,2 und höchstens 0,6 Gew.-% beträgt.
  8. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Silbergehalt zwischen 0,1 und 0,5 Gew.-% und vorzugsweise zwischen 0,15 und 0,4 Gew.-% beträgt und/oder der Zinkgehalt kleiner als 0,4 Gew.-% und vorzugsweise kleiner als 0,2 Gew.-% ist.
  9. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Legierung zwischen 0,08 und 0,15 Gew.-% Zirconium, zwischen 0,01 und 0,10 Gew.-% Titan entält und bei dem der Gehalt an Mn, Cr, Sc und Hf höchstens 0,05 Gew.-% beträgt.
  10. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem nach dem Schritt g) h) eine weitere Kaltverformung des Blechs so durchgeführt wird, dass diese weitere Verformung weniger als 10% beträgt, i) eine Auslagerungsbehandlung durchgeführt wird, bei der das Blech eine Temperatur zwischen 130 und 170°C und vorzugsweise zwischen 150 und 160°C während 5 bis 100 Stunden und vorzugsweise 10 bis 70 Studen erreicht.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem die weitere Kaltverformung örtlich oder allgemein mindestens 1%, vorzugsweise mindestens 4% und bevorzugt mindestens 6% beträgt.
  12. Verfahren nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, bei dem die Kaltverformung mittels einem oder mehreren Formgebungsverfahren durchgeführt wird, wie z. B. Ziehen, Ziehformen, Tiefziehen, Drückwalzen oder Biegen.
  13. Walzerzeugnis, erhältlich durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 9, das 0 bis 50 Tage nach der kurzen Wärmebehandlung eine Eigenschaftskombination aufweist, bestehend aus mindestens einer Eigenschaft ausgewählt unter Rp0,2(L) von mindestens 220 MPa und vorzugsweise mindestens 250 MPa, Rp0,2(LT) von mindestens 200 MPa und vorzugsweise mindestens 230 MPa, Rm(L) von mindestens 340 MPa und vorzugsweise mindestens 380 MPa, Rm(LT) von mindestens 320 MPa und vorzugsweise mindestens 360 MPa, und einer Eigenschaft ausgewählt unter A%(L) von mindestens 14% und vorzugsweise mindestens 15%, A%(LT) von mindestens 24% und vorzugsweise mindestens 26%, Rm/Rp0,2(L) von mindestens 1,40 und vorzugsweise mindestens 1,45, Rm/Rp0,2(LT) von mindestens 1,45 und vorzugsweise mindestens 1,50.
  14. Walzerzeugnis, erhältlich durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, das eine zumindest im Wesentlichen gleiche Streckgrenze unter Zugbeanspruchung Rp0,2(L) und eine vorzugsweise um mindestens 5% höhere KR Zähigkeit im Vergleich zur Zähigkeit aufweist, die durch ein ähnliches Verfahren ohne kurze Wärmebehandlung erhalten wird.
  15. Walzerzeugnis, erhältlich durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Blech aus der Legierung AA2198 mit einer Dicke von 0,5 bis 15 mm und vorzugsweise 1 bis 8 mm handelt, das nach Warmauslagerung im Zustand T8 eine Eigenschaftskombination aufweist, bestehend aus mindestens einer statischen Festigkeitseigenschaft ausgewählt unter Rp0,2(L) von mindestens 500 MPa und vorzugsweise mindestens 510 MPa und/oder Rp0,2(LT) von mindestens 480 MPa und vorzugsweise mindestens 490 MPa, und mindestens einer, an Proben vom Typ CCT760 (mit 2ao = 253 mm) gemessenen Zähigkeitseigenschaft ausgewählt unter Kapp in TL-Richtung von mindestens 160 MPa√m und vozugsweise mindestens 170 MPa√m und/oder Keff in TL-Richtung von mindestens 200 MPa√m und vorzugsweise mindestens 220 MPa√m und/oder Δeff(max) in TL-Richtung von mindestens 40 mm und vorzugsweise mindestens 50 mm.
  16. Verwendung eines durch des Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 10 bis 12 erhältlichen Walzerzeugnisses für die Herstellung eines Flugzeugstrukturelementes, insbesondere einer Rumpfhaut eines Flugzeugs.
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