DE1942899C

DE1942899C - Aluminum steel composite material and process for its manufacture

Info

Publication number: DE1942899C
Authority: DE
Inventors: Eric Grand Lancy Genf Anderson (Schweiz), Spreadborough, John, Winkfield, Windsor Berks (Großbritannien)
Original assignee: Compagnie Pechmey, Paris
Publication date: 1971-10-14

Description

Pie Erfindung bezieht sich auf einen Verbundwerkstoff aus einer im Innern durch mehrere parallele und übereinanderliegendedi'inne längliche Stahlelemenleverstärkten Aluminium-oder Aluminiuinlegierungs-Matrix.Pie invention relates to a composite material made of a steel element reinforced inside by several parallel and superimposed di'inne elongated steel elements Aluminum or aluminum alloy matrix.

Es ist bekannt, Verbundwerkstoffe zu verwenden, die einerseits aus einem ersten Werkstoff, der geringe mechanische Eigenschaften, jedoch bestimmte besonders erwünschte Eigenschaften besitzt, und andererseits aus einem zweiten Werkstoff bestehen, der erhöhte mechanische Eigenschaften aufweist und zur Verstärkung des ersten Werkstoffes bestimmt ist. Der zweite Werkstoff wird im allgemeinen in Form von Fasern in den ersten Werkstoff eingeführt, der mit dem Gattungsbegriff Matrix bezeichnet wird.It is known to use composite materials on the one hand made of a first material, which has low mechanical properties, but certain special Has desired properties, and on the other hand consist of a second material, the increased Has mechanical properties and is intended to reinforce the first material. the The second material is generally introduced into the first material in the form of fibers, which is associated with the Generic term matrix is referred to.

In den mit Fasern verstärkten Verbundwerkstoffen ist die Verstärkung der Matrix stark anistrop; z. B. die mechanischen Eigenschaften werden nur in der Richtung der Fasern erhöht, während sie in der Richtung senkrecht zu den Fasern praktisch unverändert bleiben. Man hat vorgeschlagen, die Matrix in zwei oder drei Richtungen zu verfestigen, indem man dort die Fasern passend verteilt; doch ist die dnführban* Fasermenge für eine gegebene Richtung begrenzt, und die Verfestigung in dieser Richfung ist der unterlegen, die man erhalten könnte, wenn man alle Fasern in der gleichen Richtung orientierte.In the composite materials reinforced with fibers, the reinforcement of the matrix is strongly anisotropic; z. B. the mechanical properties are only increased in the direction of the fibers while they are in the direction remain practically unchanged perpendicular to the fibers. It has been suggested to split the matrix into two or to consolidate in three directions by appropriately distributing the fibers there; but the dnführban * The amount of fiber for a given direction is limited, and the consolidation in this direction is inferior to that which could be obtained if all the fibers were oriented in the same direction.

So hat man auch bestimmte Aluminiumlegicrungen, deren Eigenschaften wie geringes Gewicht und guter Korrosionswiderstand sehr wünschenswert sind, mit »amtlich in der gleiche!-. Richtung orientierten Stahlfasern verfestigt. Wie vorstehend angegeben, ist die Verfestigung nur in der Faserrici.iung spürbar.So you also have certain aluminum alloys, their properties such as low weight and good Corrosion resistance are very desirable, with »officially in the same! -. Direction oriented steel fibers solidified. As stated above, the consolidation is only noticeable in the fiber alignment.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit Stahl verfestigte Aluminium-Verbundwerkstoffe zu »chaffen, die diese Nachteile nicht aufweisen, sondern auch einen erheblichen Festigkeitszuwachs in Querrichtung zeigen. Dabei ist anzustreben, das theoretisch berechnete Maximum an Festigkeitszuwachs zu erreichen. The object of the invention is to provide aluminum composite materials reinforced with steel »Which do not have these disadvantages, but also a considerable increase in strength in the transverse direction show. The aim is to achieve the theoretically calculated maximum increase in strength.

In der weiteren Beschreibung werden unter dem Begriff Aluminium neben Aluminium aiuch seine Legierungen verstanden.In the further description, the term aluminum is used in addition to aluminum Understand alloys.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bandförmige Stahlelemente einer Dicke unter 0,5 mm und zwischen etwa '/is ^u"d V300 ihrer Breite verwendet sind, daß die Bänder einer Schicht parallel Seite an Seite liegen, daß die Richtungen der Bänder von Schicht zu Schicht parallel oder gekreuzt sind, daß die Bandschichten durch Aluminium- oder Aluminiumlegierungsschichten getrennt sind, daß der Volumenanteil an Stahlbändern in eier Matrix zwischen 10 und 70°/₀, vorzugsweise zwischen 20 und 50°/_n, liegt und daß die Bindung zwischen Stahl und Aluminium im Verbundwerkstoff metallurgischer Natur und durch metallische Diffusion un ihren Grenzflächen erzeugt ist, ohne daß die Dicke der sich dort bildenden Schicht der intermetallischen Verbindung Fe₁AI₅ mehr als 2 \im beträgt.The above object is inventively achieved in that strip-shaped steel members mm a thickness of less than 0.5, and are used between about '/ is ^u "d V300 its width, that the bands of a layer side are parallel to side so that the directions of the bands of Layer to layer are parallel or crossed, that the tape layers are separated by aluminum or aluminum alloy layers, that the volume fraction of steel strips in a matrix is between 10 and 70 ° / ₀ , preferably between 20 and 50 ° / _n , and that the bond is between steel and aluminum in the composite material metallurgical nature and by metal diffusion un their interfaces is generated without the thickness of the forming layer where the intermetallic compound Fe ₁ AI ₅ is more than 2 \ im.

Wie schon vorstehend angedeutet wurde, zeigen die Verbundwerkstoffe gemäß der Erfindung die bemerkenswerte F.igenschaft, daß die Verfestigung des Aluminiums, wenn man .sie in der Richtung parallel zur Hauptachse der Stahlbänder betrachtet, gleichwertig der ist, die man mit Fasern erhalten kann, und daß in der Querrichtung (d. h. quer sowohl zur Hauptachse der Münder als auch /ur Normalen auf der I bcne dieser Bänder) die Verfestigung f.ist eben.ο ist.As already indicated above, the composite materials according to the invention show the remarkable ones F.Property that the solidification of the aluminum, if one .sie in the direction parallel considered to the main axis of the steel strips, is equivalent to that which can be obtained with fibers, and that in the transverse direction (i.e. transverse to both the major axis of the mouths and the normals the I bcne of these ligaments) the consolidation f. is even. o is.

Der Erfinder hat die folgende Formel (D aufgestellt, die angenähert die Zugfestigkeit Ar in Querrichtung des Verbundwerkstoffes gemäß der Erfindung als Funktion mehrerer Faktoren vorauszusagen gestattet, nämlich der Breite L der 3änder, der kritischen Breite I, die sowohl Funktion der verwendeten Werkstoffe als auch der Qualität der Verbindung zwischen den Werkstoffen ist, der Zugfestigkeit Rr der Stahlbänder, des Volumenanteils Vr der im Verbund vorjo handenen Bänder, der Elastizitätsgrenze Em der Matrix und schließlich eines Koeffizienten k, der im allgemeinen nahe 0,5 liegt.The inventor has established the following formula (D, which approximately allows to predict the tensile strength Ar in the transverse direction of the composite material according to the invention as a function of several factors, namely the width L of the 3 countries, the critical width I, the function of both the materials used and the The quality of the connection between the materials is the tensile strength Rr of the steel strips, the volume fraction Vr of the strips present in the composite, the elastic limit Em of the matrix and finally a coefficient k which is generally close to 0.5.

Rc ■= Ar ■ Vr (I - kljL) + Em (I - Vr). (1) Rc ■ = Ar ■ Vr (I - kljL) + Em (I - Vr). (1)

Außerdem verwendet man, um die maximale Zugfestigkeit R in Längsrichtung zu ermitteln, die Formel (1), in der Ic den Wert Null hat:In addition, in order to determine the maximum tensile strength R in the longitudinal direction, the formula (1), in which Ic has the value zero:

= Rr-Vr f- Em(I- Vr). = Rr-Vr f- Em (I-Vr).

ao Beim Vergleichen der Formeln (I) und (2) sieht man, daß sich, je größer das Verhältnis LH ist, die Querfestigkeit Rc desto mehr der Längsfestigkeit R nähert. Wenn man daher ein großes Verhältnis LjI anwendet, ist es nicht nötig, die Richtungen der Bänder »5 von einer Schicht zur anderen zu kreuzen.ao Comparing formulas (I) and (2), it can be seen that the larger the ratio LH , the closer the transverse strength Rc to the longitudinal strength R. Therefore, if one uses a large ratio L I , it is not necessary to cross the directions of the bands »5 from one layer to another.

Der Wert der kritischen Breite / kann andererseits nach der Formel (3) ermittelt werden.On the other hand, the value of the critical width / can be determined from the formula (3).

I = d-Rrlt. (3) I = d-Rrlt. (3)

in der d die Breite des Bandes und r die Abscherfestigkeit der Matrix oder der Grenzfläche zwischen Band und Matrix bedeuten.where d is the width of the tape and r is the shear strength of the matrix or the interface between the tape and the matrix.

Während es interessant ist, eine große Querfestigkeit Rc zu haben, indem man Bänder verwendet, deren Breite L größer als die kritische Breite / ist, ist es ebenfalls interessant, einen Verbundwerkstoff zu haben, der nicht rißanfällig ist.While it is interesting to have a high transverse strength Rc by using tapes whose width L is greater than the critical width /, it is also interesting to have a composite material that is not prone to cracking.

Es wurde nun gefunden, daß bei Verwendung von Stahlbändern mit hoher Festigkeit, jedoch mit Rißanfälligkeit die Breite L sowie die Dicke d der Bänder bestimmte Grenzen nicht überschreiten dürfen, damit die Verbundwerkstoffe weniger rißanfällig sind als die Stahlbänder.It has now been found that when using steel strips with high strength but susceptibility to cracking, the width L and the thickness d of the strips must not exceed certain limits so that the composite materials are less susceptible to cracking than the steel strips.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, der Erfindung liegt die Breite L der Bänder zwischen etwa dem 30- und dem 200fachen ihrer Dicke d, und die Dicke d liegt zwischen 0,05 und 0,15 mm.According to a preferred embodiment of the invention, the width L of the bands is between approximately 30 and 200 times their thickness d, and the thickness d is between 0.05 and 0.15 mm.

Der verwendete Stahl ist vorzugsweise ein nichtoxydierender Stahl mil erhöhten mechanischen Eigenschäften, ein martensitischer Stahl, ein Martensitalterungs-Stahl oder ein Stahl, der eine gute Eignung zum Tiefziehen aufweist. Die verwendete Aluminiumlegierung ist vorzugsweise vom Typ Al-Si oder vom aushärtbaren Typ Al-Zn-Mg, Al-Mg-Si oder Al-Zn-Mg-Cu. The steel used is preferably a non-oxidizing steel with increased mechanical properties, a martensitic steel, a martensitic aging steel or a steel that is well suited for deep drawing. The aluminum alloy used is preferably of the Al-Si type or of the hardenable type Al-Zn-Mg, Al-Mg-Si or Al-Zn-Mg-Cu.

Die Art der Bindung zwischen dem Stahl und dem Aluminium übt einen großen Ginfluß auf die mechanischen Eigenschaften des Verbundwerkstoffes aus. Es wurde gefunden, daß die Verbindung spröde ist undThe nature of the bond between the steel and the aluminum exerts a great influence on the mechanical ones Properties of the composite material. The connection was found to be brittle and

sich leicht Risse in dieser Zone des Verbundmaterials zeigen, die einen vorzeitigen Bruch des Verbundwerkstoffes hervorrufen, wenn an der Grenzfläche Stahl
Aluminium eine Schicht der intermetallischen Verbindung Fe_äAI₅ einer Dicke von mehr als etwa 3 μιηcracks easily appear in this zone of the composite material, which cause premature failure of the composite material if steel is present at the interface
Aluminum is a layer of the intermetallic compound Fe _ä AI ₅ a thickness of more than about 3 μm

f>5 existiert.f> 5 exists.

Ocmäß einer bevorzugten Atisführungsart der Hrlindung werden Bänder verwendet, die vorher mit Aluminium nach einem Verfuhren überzogen wurden.According to a preferred way of guiding the guide tapes are used that have previously been coated with aluminum after a process.

i 942 899 Ti 942 899 T

3 43 4

this Gegenstand eines älteren, nicht zum Stund der cnlfettet die Bänder mitieU rriehlorälhylen. Man Technik zahlenden Vorschlages ist. Danach ist die schneidet die Uiinder auf Längen von S(K) mm, ordnet Bindung zwischen dem Stahl und dem überzug durch sie in einer Stahlforin Seite un Seite in zehn ebenen Diffusion der Metalle ineinander erfolgt, ohne daß die Schichten von jeweils 50 Bändern in einem jeweiligen Schicht der spröden intermetallischen Verbindung 5 Abstand von etwa 0,1 bis 0,2 mm an. Man stapelt die Fe₁AI₆ eine Dicke über 2 μπι hat. Die mechanischen Schichten von Bändern übereinander, wobei man je-Eigenschaften des Verbundwerkstoffes gemäß der Er- weils eine vorher entfettete Aluminiumfolie um findung erreichen dann leicht die nach den Formeln (I) 0,1mm Dicke, 500 mm Länge und 210 mm Breite und (2) vorausberechneten Werte. Das gilt ebenso für zwischenfügt und dabei dafür sorgt, die Schichten ab-Verbundwerkstoffe mit Bändern, die nach an sich io wechselnd um etwa 2 rnm in Querrichtung /u verbekannten Verfahren im Vakuum mit Aluminium setzen. Andererseits wird je eine Aluminiumfolie oben überzogen worden sind. auf dem Stapel und unten unter dem Stapel dieserThis subject of an older, not to the hour of the cnlattett the ligaments with theU rriehlorälhylen. Man's technique is paying suggestion. Then the cuts the Uiinder to lengths of S (K) mm, arranges the bond between the steel and the coating through it in a steel forin side and side in ten planar diffusion of the metals into one another without the layers of 50 bands in one respective layer of the brittle intermetallic compound 5 spacing of about 0.1 to 0.2 mm. The Fe ₁ Al _{6 is} stacked with a thickness of over 2 μm. The mechanical layers of strips on top of one another, depending on the properties of the composite material according to the because a previously degreased aluminum foil around the invention, then easily reach the 0.1 mm thickness, 500 mm length and 210 mm width according to the formulas (I) and (2 ) precalculated values. This also applies to interposing and thereby ensures that the layers are made of composite materials with tapes, which are set in a vacuum with aluminum according to processes known per se alternating by about 2 mm in the transverse direction / u. On the other hand, an aluminum foil will have been coated on top. on top of the pile and below the pile of these

Die nach diesen Verfahren erhaltenen aluminierten Schichten von Stahlbändern und Aluminiumfolien Stahlbänder werden parallel in ebenen Schichten an- angebracht. Man beginnt mit dem Kaltpressen dieses geordnet, die dann übereinandergeschichtet werden. 15 Stapels in seiner Form unter dem Druck von 0,10 kp,' Die Bänder werden genau parallel zueinander gelegt cm^a während einiger Minuten, erhitzt dann den Stapel und sehr stark einander angenähert, wobei die folgen- auf 480°C und preßt ihn noch immer in dieser Form den Schichten jeweils um etwa die Hälfte der Breite in einer Presse, deren Platten ebenfalls auf 480 C eines Bandes versetzt angeordnet verden. Die Schich- erhitzt sind, unter einem Druck von 0,20 kp'cm² ten von aluminierten Bändern werden durch AIu- *o während 30 Minuten. Während des Pressen* variieren miniumfolien getrennt oder auch nicht. Die Gesamtheit die Temperatur des Stapels nur um L 10^JC und der der Schichten von Bändern und gegebenenfalls Alu- Druck um ± 0,05 kp/cm². Nach dem Abkühlen, F.ntminiumfolien wird anschließend gepreßt oder warm- formen und Entfernen des Grates erhält man eine gewalzt, vorzugsweise bei 400 bis 520⁰C, und einem Verbundplatte C von etwa 500 mm Länge, 210 mm spezifischen Druck von etwa 0,15 bis 0,30 kp/cm², 25 Breite und 2,6 mm Dicke. Die Dichte des Verbundvorzugsweise 0,18 bis 0,25 kp/cm^a, um die metallische Stückes ist etwa 3,8. Bindung zu sichern. Das Schema der F i g. 1 .zeigt teilweise einen Quer-The aluminized layers of steel strips and aluminum foils obtained by this process are applied in parallel in flat layers. You start with the cold pressing of these in an orderly manner, which are then layered on top of each other. 15 stacks in their shape under the pressure of 0.10 kp, 'The bands are placed exactly parallel to each other cm ^a for a few minutes, then the stack is heated and very closely approached, the following - to 480 ° C and still pressing it always in this form the layers each by about half the width in a press, the plates of which are also arranged offset on a belt at 480 ° C. The layers are heated under a pressure of 0.20 kp'cm ² th of aluminized tapes are through AIu- * o for 30 minutes. During the pressing *, the minium foils may or may not vary separately. As a whole, the temperature of the stack only by L 10 ^J C and that of the layers of tapes and possibly aluminum pressure by ± 0.05 kp / cm ² . After cooling, F.minium foils are then pressed or hot-formed and the burr is removed, a rolled sheet is obtained, preferably at 400 to 520 ^° C., and a composite plate C of about 500 mm length, 210 mm specific pressure of about 0.15 up to 0.30 kg / cm ² , 25 in width and 2.6 mm in thickness. The density of the composite is preferably 0.18 to 0.25 kgf / cm ^a around the metallic piece is about 3.8. Secure bond. The scheme of FIG. 1. Partially shows a transverse

Wenn man warmpreßt, soll der Verbundwerkstoff schnitt der Verbundplatte, wobei mit a das Aluminium während wenigstens 20 Minuten auf, der gewählten und mit b der Stahl bezeichnet sind. Man entnimmt Temperatur gehalten werden; es ist jedoch vorzu- 30 ihr Prüfstücke für Zugversuche in der Längsrichtung ziehen, diese Dauer nicht über 60 Minuten auszu- bzw. in der Querrichtung der Stahlbänder. Die Zugdehnen, um die Bildung der intermetallischen Ver- festigkeitswerte Rc bzw. R in der Quer- bzw. in der bind ung Fe₂Al₅ zu begrenzen. Längsrichtung der Bänder liegen in folgenden GrenzenWhen hot-pressing, the composite material should cut the composite panel, with a denoting the aluminum for at least 20 minutes, the selected and b denoting the steel. The temperature is taken to be maintained; However, it is preferable to pull test pieces for tensile tests in the longitudinal direction, not to extend this duration for more than 60 minutes or in the transverse direction of the steel strips. The tensile elongation in order to limit the formation of the intermetallic strength values Rc or R in the transverse or in the bond Fe ₂ Al ₅ . The longitudinal direction of the bands are within the following limits

Wenn man warmwalzt, soll die Dickenverminde- ß_c ₌ 25 bis 30 kp/mm² When hot rolling, the reduction in thickness should be _c ₌ 25 to 30 kp / mm ²

rung des Verbundwerkstoffes beim ersten Stich mehr 35 β - 40 bis 45 kp, aim², als 10⁰O, vorzugsweise 10 bis 20°/₀, betragen, damittion of the composite material in the first stitch more 35 β - 40 to 45 kp, aim ² , than 10 ⁰ O, preferably 10 to 20 ° / ₀ , so that

die Bindung Aluminium—Aluminium nach diesem Diese Werte sind den theoretisch berechneten Wer·the aluminum-aluminum bond according to this These values are the theoretically calculated values

Schritt erreicht ist. Jedoch soll, um Risse in den Stahl- ten nach den Formeln (1) und (2) sehr nahe,Step is reached. However, in order to avoid cracks in the steels according to the formulas (1) and (2),

bändern zu vermeiden, die gesamte Dickenverminde- Man stellt auch fest, daß die Bindung Aluminium -tapes to avoid reducing the total thickness - one also notes that the binding is aluminum -

rung eine bestimmte Grenze nicht überschreiten, die 40 Stahl von sehr guter Qualität ist, denn die Bruchflächetion does not exceed a certain limit, which is 40 steel of very good quality because the fracture surface

von der Duktilität des verwendeten Stahls abhängt; der Prüfstücke geht auch in dem Fall der Querprüf-depends on the ductility of the steel used; the test piece goes also in the case of the transverse test

diese Grenze liegt normalerweise bei etwa 50°/_f stücke sowohl durch die Aluminiummatrix als auchthis limit is typically around 50 ° / _f pieces through both the aluminum matrix and

Dicken verminderung. durch die Stahlbänder hindurch (Fig. 2).Thickness reduction. through the steel belts (Fig. 2).

Die Aluminium-Stahl-Verbundwerkstücke zeigen Zum Vergleich sei festgestellt, daß Aluminium der ausgezeichnete mechanische Eigenschaften, obwohl 45 Reinheit von 99,5 °/₀, das zur Herstellung der Vcrbundsie eine relativ geringe Dichte aufweisen. So besitzt platte verwendet wurde, nur eine Längs- oder Quere'ti Konstrukticnsträger, der 11 wiegt und aus einem festigkeit in der Größenordnung von 10 kp/mm² aufVerbundwerkstoff gemäß der Erfindung aus 0,66 t weist, wobei die Dichte des Aluminiums etwa 2,7 Aluminium und 0,34 t martensitischem Stahl hol.er beträgt. Ein nichtoxydierender ferritischer Stahl, der mechanischer Festigkeit hergestellt ist, eine Zugfestig- 50 etwa 13°/₀ Chrom enthält, hat eine Dichte in der keit in der Größenordnung von 80 kp/mm² und eine Größenordnung von 7,85 und eine Längs- oder Quer-Dichte von nur etwa 4.4. festigkeit von etwa 50 kp/mm^a.The aluminum-steel composite pieces show, for comparison, it is noted that aluminum has excellent mechanical properties, although 45 purity of 99.5 ° / ₀ which have a relatively low density for producing the Vcrbundsie. So has plate was used, only a longitudinal or Quere'ti Konstrukticnsträger weighing 11 and according to a strength of the order of 10 kgf / mm ² aufVerbundwerkstoff the invention from 0.66 t has, wherein the density of the aluminum about 2 , 7 aluminum and 0.34 t martensitic steel hol.er. A non-oxidizing ferritic steel, which is made of mechanical strength, a tensile strength 50 about 13 ° / ₀ chromium, has a density in the speed of the order of 80 kp / mm ² and an order of magnitude of 7.85 and a longitudinal or Cross density of only about 4.4. strength of about 50 kp / mm ^a .

Die Verwendung von Verbundwerkstoffen gemäßThe use of composite materials according to

der Erfindung ist besonders angezeigt für den Bau Beispiel 2The invention is particularly indicated for the construction example 2

von widerstandsfähigen und leichten Konstruktions- 55of resistant and lightweight construction 55

teilen, wie bei Fahrzeugen, insbesondere Luftfahr- Man geht von dem Stapel aus Bändern und Aluzeugen und Fahrzeugverkleidungen. miniumfolien nach dem Kaltpressen entsprechendshare, as with vehicles, especially aviation and vehicle panels. minium foils after cold pressing accordingly

Die Beispiele 1 bis 4 sind zur Erläuterung der Er- Beispiel 1 aus. Man entformt diesen Stapel und erhitztExamples 1 to 4 are to illustrate the example 1 from. This stack is demolded and heated

findung bestimmt. ihn auf 500'C. Sobald die Mittelzone dieses Stapels diefinding determined. him to 500'C. As soon as the center zone of this stack has the

60 Temperatur von 500° C erreicht hat, walzt man nach60 has reached a temperature of 500 ° C, it is rolled again

Beispiel 1 f^ur Aluminiumerzeugnisse bekannten Walzverfahren Example 1 f ^ur aluminum products known rolling process

auf etwa 2,4 mm beim ersten Stich, auf etwa 2,2 mmto about 2.4 mm on the first stitch, to about 2.2 mm

Man geht von Stahlbändern mit 17°/₀ Chrom und beim zweiten Stich und auf etwa 2 mm beim drittenIt is of steel strips with 17 ° / ₀ chromium, and the second stitch and about 2 mm in the third

7°/₀ Nickel mit einer Breite von 4 mm und einer Dicke und letzten Stich. Die Temperatur der Platte ist nach7 ° / ₀ nickel with a width of 4 mm and a thickness and last stitch. The temperature of the plate is after

von 0,06 mm aus. Die Zugfestigkeit des Stahls ist 65 diesem dritten Stich nicht mehr als etwa 400 C; manfrom 0.06 mm. The tensile strength of the steel is 65 this third stitch no more than about 400 C; man

185 kp'mm³. Man überzieht sie mit Aluminium von erhält nach dem Entgraten einePlatleaus Verbundwerk-185 kp'mm ³ . They are covered with aluminum from which, after deburring, a plateau of composite

99.5° „ Reinheit. Die das Stahlband überziehende stoff mit etwa 2.05 mm Dicke, 400 mm Länge und99.5 ° "purity. The fabric covering the steel band with a thickness of about 2.05 mm, a length of 400 mm and

AlumiMiiimschicht hat eine Dicke von 0.00 mm; man 210 mm Breite. Die Dichte der Verbundplatte ist et«.ιAlumiMiiimschicht has a thickness of 0.00 mm; one 210 mm width. The density of the composite panel is et «.ι

4.2. Die Zugversuche an Probestücken ergaben für Rc und R ftilgende Werte:4.2. The tensile tests on test pieces gave the following values for Rc and R:

R, 32 bis 35 kp/mm².
R 51 bis 55kp/mm². R, 32 to 35 kgf / mm ² .
R 51 to 55kp / mm ² .

H e i s ρ i c I 3H e i s ρ i c I 3

Man verwendet die gleichen Stahlbänder wie nach Beispiel I, überzieht sie aber mit einer Legierung aus 4.8° „Zink. 1.2° „ Magnesium, 0,2 °/„ Chrom. Rest »ο Aluminium von 99,5% Reinheit mit üblichen Verunreinigungen. Diese Legierung besitzt im warmausgclagcrtcn Zustand eine Zugfestigkeit von 38 kp mm². Die Dichte dieser Legierung beträgt 2.7.The same steel strips are used as in Example I, but they are coated with an alloy of 4.8 ° zinc. 1.2 ° "Magnesium, 0.2 ° /" Chromium. Remainder »ο aluminum of 99.5% purity with usual impurities. This alloy has a tensile strength of 38 kp mm ² in the hot-buckled state. The density of this alloy is 2.7.

Man verfährt wie im Beispiel 1. um ein Verbundwerkstück gemäß der F.rfindung herzustellen, doch sind die Aluminiumfolien durch Folien ausder AIZn Mg-Legierimg ersetzt. Nach dem Entformen. Frhitzen auf 450 C während 10 Minuten. Abschrecken im Wasserncbcl und anschließendem Warmauslagern bei 120 Γ »ο während 20 Stunden beträgt die Zugfestigkeit des Verbundwcrkstücks Rc 40 bis 43 kp'mm² und R 52 bis 56 kp mm¹, die Dichte etwa 3.9.The procedure is as in Example 1 to produce a composite workpiece according to the invention, but the aluminum foils are replaced by foils made from the AlN Mg alloy. After demolding. Heating to 450 C for 10 minutes. Quenching in water and subsequent artificial aging at 120 »ο for 20 hours, the tensile strength of the composite workpiece Rc 40 to 43 kp'mm ² and R 52 to 56 kp mm ¹ , the density about 3.9.

B e i s ρ i e 1 4 _a5 B is ρ ie 1 4 _a5

Man geht von Stahlbändern nach Beispiel 1 aus und überzieht sie mit einer Schicht aus Aluminium von etwa 2 /im Dicke durch Überziehen im Vakuum. Man verfährt wie im Beispiel 1 und stellt ein Verbundwerkstück entsprechend dem im Beispiel 1 beschriebenen her. 3" indem man Aluminiunifolien größerer Dicke verwendet, um das gleiche Volumenverhältnis Stahl : Aluminium beizubehalten. Wegen der geringeren Dicke der (Jberzugsschicht der Bänder nimmt man, um eine gute Bindung zwischen dem Stahl und dem Aluminium zu erzielen, das Warmpressen bei 500 C mit einem Druck von 0.24 kp'mm¹ während 30 Minuten vor. Die Zugfestigkeitswerte der Verbiindwerkstoffplatte sind von denen der Platte nach Beispiel 1 kaum verschieden, nämlich:One starts with steel strips according to Example 1 and covers them with a layer of aluminum about 2 / in thickness by coating in a vacuum. The procedure is as in Example 1 and a composite workpiece is produced in accordance with that described in Example 1. 3 "by using aluminum foils of greater thickness in order to maintain the same volume ratio steel: aluminum. Because of the thinner thickness of the coating layer of the strips, in order to achieve a good bond between the steel and the aluminum, hot pressing at 500 C with a Pressure of 0.24 kp'mm ¹ for 30 minutes. The tensile strength values of the connecting material plate are hardly different from those of the plate according to Example 1, namely:

Rc 25 bis 30 kp mm* und
R 40 bis 45 kp mm². Rc 25 to 30 kp mm * and
R 40 to 45 kp mm ² .

Claims

Patent claims:

1. Composite material made of an aluminum or aluminum alloy matrix strengthened inside by several parallel and superimposed thin elongated steel elements. characterized in that steel strips (b) with a thickness of less than 0.5 mm and between about W ₁₅ and ' _{S (V} , their width in each case one layer lie parallel side by side, that the directions of the strips are parallel or crossed from layer to layer, that the strip layers are separated by aluminum or aluminum alloy layers (a) , that the volume fraction of the steel strips in the matrix is between 10 and 70%, preferably between 20 and 50%, and that the bond between the steel and aluminum elements is by diffusion at their interface is produced without the thickness of the layer of the intermetallic compound Fe ₂ Al _{5 being formed there being} more than 2 μm.

2. Composite material according to claim 1, characterized in that the steel strips (h) have a thickness between about 0.05 and 0.15 mm and between about ¹ J ₀ and ', "" their width and are made of non-oxidizing steel with increased mechanical properties. a martensitic steel, a martensitic aging steel or a readily drawable steel and that the matrix (α) is an Al-Si alloy or a hardenable Al-Zn-Mg-. Al-Cu-Mg-. Al-Mg-Si or Al-Zn-Mg-Cu deposit is.

3. Process for the production of composite materials according to claims 1 and 2, characterized in that the steel strips are provided in a manner known per se with an aluminum or aluminum reinforcement coating and are then arranged in parallel in flat layers so that these layers are then superimposed The directions of the bands are parallel and the following layers are each offset by about half the width of a band, that these layers of bands are optionally separated by aluminum or aluminum alloy foils and that the entirety of the band layers arranged in this way and optionally aluminum foils then it is pressed or hot-rolled, preferably at 400 to 520 ^{° C., a specific pressure of about 0.15 to 0.30 kp cm 2} , preferably 0.18 to 0.25 kp cm ² , being used.

4. The method according to claim 3, characterized in that at the selected temperature 20 is hot pressed for 60 minutes.

5. The method according to claim 3, characterized in that that is hot rolled, the decrease in thickness at the first stitch by more than 10%. preferably 10 to 20%. and the total decrease in thickness is at most 50%.

(■>. Use of the composite materials according to claims 1 and 2 for the construction of resistant and lightweight structural parts, such as vehicles, in particular aircraft and vehicle panels.

For this 1 sheet of drawings