DE1608198A1

DE1608198A1 - Aluminum based alloy

Info

Publication number: DE1608198A1
Application number: DE1968O0013123
Authority: DE
Inventors: Jagaciak George J
Original assignee: Olin Corp
Current assignee: Olin Corp
Priority date: 1968-03-15
Filing date: 1968-03-15
Publication date: 1970-12-03
Also published as: DE1608198B2

Description

Legierung auf Aluminiumbasie Die Erfindung bezieht sich auf Legierungen auf Aluminiumbaein,von hoher WärmebeständIgkeit. Insbesondere betrifft die Erfindung Legierungen auf der Grundlage von Aluminiumg die Zirkonium, Chrom und blungan enthalten.Aluminum-Based Alloy The invention relates to alloys on aluminum base, of high heat resistance. In particular, the invention relates Alloys based on aluminum containing zirconium, chromium and blungan.

Im Handel erhältliche Knetlegierungen auf Aluminiumbasiarekristallisieren im allgemeinen in einem Temperaturbereich von 2880C -» 37#)UC'(550 7000P). NatUrlich ist es außerordentlich wünschenswert, Aluminiumlegierungen mit höherer Rekristallisationstemperatur zu entwiekelns denn Im all,#;emeinen ist eine Legierung umso widerstandsfähiger gegen weichwerden bei erhöhten Temperaturen je höher die Rekristallt-. sationstemperatur liegt.Commercially available wrought alloys based on aluminum crystallize generally in a temperature range of 2880C - »37 #) UC '(550 7000P). Naturally it is extremely desirable to use aluminum alloys higher Recrystallization temperature to develop because in all, #; emein is an alloy the more resistant to softening at elevated temperatures, the higher the Recrystallized. sation temperature is.

Obgleich die Rekristallisationstemperatur einer gegebenen Legierung von legierungszusätzen abhängig ietg ist der Vorgang der Rekrißtallisation an sich nicht ganz klar. Insbesondere sind die Rollen der Fällungemorphologie gegenüber Wirkungen fester Lösungen hinsichtlich ihrer Hemmung dea'Rekrietallisationsprozesses nicht ohne weiteren voneinander zu trennert.Although the recrystallization temperature of a given alloy The process of cracking itself depends on alloy additives not entirely clear. In particular, the roles are opposed to the precipitation morphology Effects of solid solutions with regard to their inhibition of the recitrallization process not without further separating them from each other.

Es besteht Übereinatimmung darüber, daß eine grobe Ausscheidung der zweiten Phaee.keine Rekrietallisationstemperaturoteigerung bewirkt, d.h. wenn man legierungszusätze verwendet, die leicht vergröberng z.B. Silizium, Nagnesium oder Silizium plus Magneeium, wird die Rekrietallisationetemperatur nicht wesentlich geändert. There is agreement that a coarse elimination of the second phase does not cause an increase in the recretallization temperature, ie if alloy additives are used that are slightly coarser, e.g. silicon, magnesium or silicon plus magnesium, the recretallization temperature is not significantly changed.

Es ist äußerst wünschenswertg Legierungen auf Aluminiumbaeie zu entwickeln, die eine höhere Rekristallinations- bzw. Erweichungetemperatur haben als die gegenwärtig zur Verfügung stehenden. Dies wird in der folgenden Tabelle I veranachaulizeht, die die typischen Streckgrenzen bei.Umgebungstemperatur für eine Reihe von im Handel erhältlichen Legierungen zeigti welehe zwischen 30 Minuten und 10 Stunden bei den angegebenen Temperaturen geglüht wurden. Die hervorstechende legierung In dieser Reihe ist die Aluminiumlegierung 22191 eine bekanntg, bei erhöhten Temperaturen beständige Aluminiumlegierung. Selbst diese Legierung verliert den '41auptteil ihrer Festigkeit zwi- suhen 315oV, und 3700C (600 und 7000F)" Das Ziel der Erfindung liegt nun darin) eine verbesserte-Legierung auf Aluminiumbaais zu entwickeln. It is extremely desirable to develop alloys on aluminum bases that have a higher recrystallization or softening temperature than those currently available. This is illustrated in the following Table I, which shows the typical yield strengths at ambient temperature for a number of commercially available alloys, which range from 30 minutes to 10 hours for those given Temperatures were annealed. The outstanding alloy In of this series, the aluminum alloy 22191 is a well-known Aluminum alloy resistant to elevated temperatures. Self this alloy loses most of its strength between suhen 315oV, and 3700C (600 and 7000F) " The aim of the invention is to develop an improved alloy based on aluminum.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist eag eine Legierung auf Aluminiumbasie zu entwickeln, die sich durch hohe Wärmebeatändigkeit auszeichnet.Another object of the invention is an aluminum-based alloy to develop, which is characterized by high heat resistance.

Noch ein Ziel der Erfindung liegt in der Schaffung einer Legierung auf Itluminiumbasis, wie oben erwähnt, die eine hohe Rekristallisations- bzw. Erweichungstemperatur hat und darüber hinaus verhältnismäßig wenig kostet.Another object of the invention is to provide an alloy based on aluminum, as mentioned above, which has a high recrystallization or softening temperature and also costs relatively little.

heitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.Other objects and advantages of the invention will be apparent from the following Description.

Es ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß die obigen Ziele und Vorteile ohne weiteres zu erzielen sind und daß eine verbesserte Legierung auf Aluminiumbasie geschaffen wird. It has been found in the present invention that the above objects and advantages are readily attainable and that an improved aluminum-based alloy is provided.

Die Legierung gemäß.der Erfindung besteht im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen: Zirkonium von 0,2 - 097 clo; Chrom von 0,1 - 0,35 %; Mangan von 0,3 - 195 Yo; der Rest im weaentlichen Aluminium.The alloy gemäß.der invention consists essentially of the following components: zirconium from 0.2 to 097 clo; Chromium from 0.1-0.35 %; Manganese from 0.3-195 yo; the rest in normal aluminum.

Es hat eich herausgestellt, daß die oben erwähnte Legierung den Zielen der Erfindung ohne weiteres gereuht wird. Die Rekristallisationatemperatur von Aluminiumlegierungen kann dadurch angehoben werdeng daß man eine feine Diepersion von bei hohen Temperaturen beständigen Ausscheidungen erzeugt. Zirkoniumg- Chrom und Mangan bilden beständige Ausscheidungen in Aluminium bei erhöhter Temperaturg und ausserdem vergröbern diese Aussnheidungen ni.cht unterhalb von etwa 427 00 (SOOOF)7 da die atomare Beweglichkeit bei diesen Eiumenten in Aluminium gering ist. It has been found that the above-mentioned alloy readily meets the objectives of the invention. The recrystallization temperature of aluminum alloys can be increased by producing a fine dispersion of precipitates which are stable at high temperatures. Zirconium, chromium and manganese form permanent precipitates in aluminum at elevated temperatures and, in addition, these precipitates do not coarsen below about 427 00 (SOOOF) 7 because the atomic mobility of these elements in aluminum is low.

Gewuß der Erfindung liegen die bevorzugten Bereiche füt, Legierungszusätze zwischen folgenden Werten: Der bevorzugte Bereich für Zirkonium-liegt zwischen 0,3 und 0,5 Gifi; der bevorzugte Bereich für Chrom liegt zwischen 0,2 und 0,3 %; der bevorzugte Bereich für Mangan liegt zwischen 0,5 und 1,3 Darüberhinaus besteht ein wesentlicher Vorteil der Er#.-findung darinp daß Aluminium von handelsüblicher Reinheit ohne weiteres verwendet werden kann. Im allgemeinen darf die Legierung gemäß der Erfindung folgende Unreinheiten enthalten: Eisen bis 0,7 1,&; Silizium bis 092 qu'; Kupfer bis 0,2 5o'; andere Btoffe je bis Opl #G, insgesamt bis Ö925 Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert(> je ja Up ie II Ein Block mit folgenden Abmessungen wurde gegossen: Höhe 1297 eni (5 Zoll), Breite 10r16 cm (4 Zoll), Dicke 4t45am (1 3/4 Zoll). Der Block wurde bei ca. 705'DC (1300oF) gemäß dem Gießverfahren nach Durville gegossen. Die Nennzusammen- setzung war wie folgt: Zirkonium 0,45 Chrom 0v25 O/"o;-Man- gan 095 der Rest im wesentlichen Aluminium. Der entstan- dene Block wurde an beiden ebenen Oberflächen beärbe'itet. Anschließend an die Oberflächenbearbeitung wurde der derartig gegossene Block bei 34300 (6500F) auf eine Stärke von 2,18 mm (0f006 Zoll) warmgewalzt" Auf das #iarmwalzen folgte eine 30 Kaltreduktion auf die endgültige Stürke von 1,52 mm Von lilate'-,if->! abgesolirtittene Proben wurden viej.# Stunden lang bei versr.,Iiiederien Temperaturen geglüht. Eine die die 13treckgrenze gegenüber der Gltlhi;emperatur axizeigtp ist in Fig. 1 dargestellt, und aus.ihr geht her- vor.# daß diese legierung vor Errcichen von 427 0 0 (800 OF) nicht weich wurde, BeisEiel 11 Bei diesem Beispiel wurde-das-kaltgewalzte Blech gemäß Beispiel 1 verwendet. Um die Ergebnisse des Beispiele I zu erhärteng wurde das in übereinstimmu ng mit Beispiel I kaltgewalzte Blech bei 621'C (11500F) vier Stunden lang reaolutioniert (resolutionized), um 30 % auf 1,07 mm (0,042 Zoll) kaltgewalzt und 30 Minuten lang bei Temperaturen von 2600 0 bis 482 0 0 (500 bis 9000F.) geglüht. Härtemeseungen für Zimmertemperatur wurden mit Proben vorgenommen, die bei verschiodenen. Temperaturen geglüht wurden, und sind in Fig. 2 eingetragen. Fig. 2 zeigt ganz deutli*h die Übereinstimmung mit den in Fig. 1 dargestellten Ergebnissen, nämlich daß die Legierung wiederum nicht unterhalb von 42700 (800 0 F) weich zu werden begann.According to the invention, the preferred ranges for alloying additions lie between the following values: The preferred range for zirconium is between 0.3 and 0.5 Gifi; the preferred range for chromium is between 0.2 and 0.3 %; the preferred range for manganese is between 0.5 and 1.3 . In addition, a major advantage of the invention is that commercial grade aluminum can readily be used. In general, the alloy according to the invention may contain the following impurities: iron up to 0.7 1, &; Silicon to 092 qu '; Copper to 0.2 5o '; other substances each up to Opl #G, in total up to Ö925 The invention is explained in more detail below with the aid of examples (> je yes Up ie II A block with the following dimensions was cast: Height 1297 eni (5 in), width 10r16 cm (4 in), thickness 4t45am (1 3/4 in.). The block was at approximately 705'DC (1300oF) according to Cast using the Durville casting process. The nominal total The setting was as follows: Zirconium 0.45 Chromium 0v25 O / "o; -Man- gan 095 the remainder essentially aluminum. Which arose This block was treated on both flat surfaces. Subsequent to the surface treatment, it became like this cast block at 34300 (6500F) to a thickness of 2.18 mm (0f006 inch) hot-rolled "The #iarmwalzen was followed by a 30 Cold reduction to the final thickness of 1.52 mm From lilate '-, if->! Separated samples were viej. # Annealed for hours at mixed, low temperatures. One which is the yield point compared to the normal temperature axizeigtp is shown in Fig. 1 , and from. before. # that this alloy is before reaching 427 0 0 (800 OF) did not soften Example 11 In this example, the cold-rolled sheet was made according to Example 1 used. To corroborate the results of Example I, the cold rolled sheet in accordance with Example I was resolutionized at 621 ° C (11500F) for four hours, cold rolled 30% to 1.07 mm (0.042 in) and 30 minutes annealed at temperatures from 2600 0 to 482 0 0 (500 to 9000F.). Hardness measurements for room temperature were carried out on samples that were rotated. Temperatures were annealed and are shown in FIG. 2. FIG. 2 clearly shows the agreement with the results shown in FIG. 1 , namely that the alloy again did not begin to soften below 42700 (800 ° F).

MetallQgrupliische Analysen zeigen, daß die Bildung einer sehr feinen &usocheidung von ZrAl 3 und arA17 ein wichtiger Faktor ist, der zu der überraschenden Beständigkeit dieser Legierung bei erhöhten Temperaturen beiträgt.Metal group analyzes show that the formation of a very fine separation of ZrAl 3 and arA17 is an important factor which contributes to the surprising resistance of this alloy at elevated temperatures.

Claims

10410rung aut Alueni = baole thereby g e # ) te nn ei o h n et that they are from 0.92 to 09-7 percent by weight, zirconium, from 091 to 0935 % by weight chromium .. from Od to 1 # 5 % by weight manganese and the remainder essentially contains aluminum. 2. Alloy based on aluminum according to claim 19 thereby ok en a z a i a hnet 'p that the zirconium in a lot from 0 # 3 to -0.5% by weight, the chromium in an amount from 092 to 093 Gewo-y- and the Xangan in an amount of 095-to 18.3 Ge ** - 4 is available. 3. Aluminum-based alloy according to claim 1, characterized g e ko nnzei c HNET 9 that they to 09 7 parts by weight Yo Eisent to 0 li 92 Gew-b-Oi # siliconp to 0.2 Gqw.-5 'copper and others Substances up to 0.1% each. a total of up to 0925% .