DE2233028B2 - USE OF AN ALZNMG ALLOY FOR WELDABLE PANEL PLATES - Google Patents

USE OF AN ALZNMG ALLOY FOR WELDABLE PANEL PLATES

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DE2233028B2
DE2233028B2 DE19722233028 DE2233028A DE2233028B2 DE 2233028 B2 DE2233028 B2 DE 2233028B2 DE 19722233028 DE19722233028 DE 19722233028 DE 2233028 A DE2233028 A DE 2233028A DE 2233028 B2 DE2233028 B2 DE 2233028B2
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Alcan Research and Development Ltd Montreal, Quebec (Kanada)
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    • F41WEAPONS
    • F41HARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00Armour; Armour plates
    • F41H5/02Plate construction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
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Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer AIZnMg-Legierung als abschreckunempfindlicher Werkstoff für Panzerplatten.The invention relates to the use of an AlIZnMg alloy that is less sensitive to quenching Material for armor plates.

Legierungen, die zum Gebrauch als Panzerplatten vorgesehen sind, müssen gewisse Eigenschaften aufweisen, die sie für jenen Zweck geeignet machen. Eine Panzerplatten-Legierung muß sowohl hohe Zugfestigkeit als auch Zähigkeit aufweisen. Sie muß eine hohe Bruchdehnung besitzen, so daß sie in der Lage ist, einen großen Teil der kinetischen Energie des Projektils zu absorbieren. Gleichzeitig sollte die Neigung, von der Rückseite der Platte Splitter infolge des Aufpralls eines Projektils abzulösen, so gering wie möglich sein. Die Entwicklung hoher Zugfestigkeit aller hochfesten Aluminiumlegierungen hängt von einer Lösungsglühung und nachfolgenden Abschreckung ab, der sich gewohnlich ein Warmauslagern anschließt. Alloys that are intended for use as armor plates must have certain properties, which make them suitable for that purpose. An armor plate alloy must have both high tensile strength as well as toughness. You must have a high elongation at break so that it is able to absorb a large part of the kinetic energy of the projectile. At the same time, the slope from which Backside of the plate splinters detaching as a result of the impact of a projectile should be as small as possible. the Development of high tensile strength of all high-strength aluminum alloys depends on a solution heat treatment and subsequent quenching, which is usually followed by artificial aging.

Soll die Legierung in Form einer dicken Platte wärmebehandelt werden, wie es bei Panzerplatten der Fall ist, ist es wünschenswert, daß sie nicht abschreckempfindlich ist, so daß die Zugfestigkeit über die Dicke der Platte relativ einheitlich ist. Es ist bekannt, daß die Festigkeit einiger hochfester Aluminiumlegierungen in beträchtlichem Ausmaß von der Abschreckgesehwindigkeit abhängt und daß es demnach schwierig ist. über den gesamten Querschnitt dieselbe Festigkeit /u erlangen, da die Abkühlgesehwindigkeit im Zentrum der Platte geringer als an der Oberfläche ist. Eine Ausnahme ergibt sich bei Anwendung sehr geringer Abschreckgeschwindigkeiten. If the alloy is to be heat-treated in the form of a thick plate, as is the case with armor plates If so, it is desirable that it not be sensitive to quenching so that the tensile strength across the thickness the plate is relatively uniform. It is known that the Strength of some high-strength aluminum alloys depends considerably on quenching speed depends and that it is therefore difficult. the same strength / u over the entire cross-section because the cooling rate is slower in the center of the plate than on the surface. An exception results from the use of very low quenching speeds.

Eine Aluminiumlegierung, die als Panzerplatte verwendet wird, sollte guten Widerstand gegen Spannungsrißkorrosion und eine geringe Neigung zum Absplittern aufweisen.An aluminum alloy used as an armor plate should have good resistance to stress corrosion cracking and have a low tendency to chip.

Es ist bereits bekannt, Panzerplatten aus Aluminiumlegierungen gemäß der US-Norm AA 7039, wie nachstehend angegeben, zu verwenden:It is already known to armor plates made of aluminum alloys according to US standard AA 7039, such as specified below to be used:

Cu%Cu%

si %si%

0,4 max. 0,10 max. 0,3 max.
(andere maximal 0,05 pro Bestandteil)
0.4 max. 0.10 max. 0.3 max.
(others maximum 0.05 per component)

Mn % Mg °/oMn% Mg%

0,10-0,40 2,3-3,30.10-0.40 2.3-3.3

Cr °/o Zn % Ti % AlCr ° / o Zn% Ti% Al

0,15—0,25 3,5 — 4,5 0,1 max. Rest0.15-0.25 3.5-4.5 0.1 max remainder

Für dieses Material angegebene Zugfestigkeit und Bruchdehnung sind wie folgt:The tensile strength and elongation at break specified for this material are as follows:

Zugfestigkeittensile strenght

0,2-Grcnzc0.2 grc

BruchdehnungElongation at break

12.5 bis 50 mm Dicke12.5 to 50 mm thick

379.2 N/mm-'379.2 N / mm- '

310.3 N/mm'
10%
310.3 N / mm '
10%

Die Zugfestigkeit der vorstehenden Legierung ist als ungeeignet a !gesehen und erfolgreiche Versuche sind unternommen worden, um eine verbesserte Legierung größerer Festigkeit zur Verfügung zu stellen. Jedoch 'st der Spannungsrißkorrosionswiderstand der Legierung gering. 4 »The tensile strength of the above alloy is seen as unsuitable a! And successful attempts have been made to provide improved alloy to provide greater strength. However, the stress corrosion cracking resistance of the alloy is low.

Ein typisches Beispiel der verbesserten Legierung besitzt folgende Zusammensetzung:A typical example of the improved alloy has the following composition:

Fe °/o Si °/o Mn % Mg %Fe ° / o Si ° / o Mn% Mg%

0,25 0,15 (max.) 0,3 2,50.25 0.15 (max.) 0.3 2.5

Zn %
4,3
Zn%
4.3

Andere %Other %

0,05 jedes
0,15 total
0.05 each
0.15 total

Al
Rest
Al
rest

Diese verbesserte Legierung besitzt eine Neigung zur Abschreekempfindlichkeit. Man glaubt, daß dies auf die Anwesenheit von Chrom zurückzuführen ist.This improved alloy has a tendency to be sensitive to chipping. It is believed that this is due to the Presence of chromium is due.

In der I)T-AS 14 83 324 wird die Verwendung von Aluminiumlegierungen mit Kupfer, Mangan und Chrom als Werkstoff für Panzerplatten beschrieben. In jedem der Beispiele dieser Auslegeschrift wird ein Chromgehalt von 0,13 bis O1Ib1Vo angegeben; es kann angeommeii werden, daß ein ( hromgehalt in derartigen Mengen /u einer unerwünschten Ahschrcckcmpl'mdlichkcil führt, (icmäß Heispiel J dieser Auslegeschrift wird ein 4 nun Blech hergestellt; bei einem derart dünnen Blech muß die Abschreekeinpfindlichkeit nicht unbedingt deutlich werden, doch beträgt die Dicke von Panzerplatten üblicherweise mindestens 25 mm; dabei ist die dann auftretende Abschreckempfindlichkeit ein großer Nachteil.I) T-AS 14 83 324 describes the use of aluminum alloys with copper, manganese and chromium as material for armor plates. In each of the examples in this published publication, a chromium content of 0.13 to O 1 Ib 1 Vo is given; It can be assumed that a (chromium content in such amounts / u leads to an undesirable risk of damage, (in accordance with example J of this publication, a sheet is now produced; with such a thin sheet, the cut-off sensitivity does not necessarily have to be clear, but it is Armor plates are usually at least 25 mm thick; the resulting sensitivity to quenching is a major disadvantage.

Eine erl'indungsgemäß verwendete AI/.nMg-Legieri'iig ist aushärtbar, hat vergleichbare Festigkciiseigen· schalten und überlegenen Spanniingsrißkorrosions-Widerstand und ergibt insbesondere ahschreckunempiindliche Panzerplatten.An Al / .nMg alloy used according to the invention is hardenable, has comparable strength properties switch and superior stress corrosion cracking resistance and in particular results in terribly insensitive ones Armor plates.

Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung einer AIZnMg-Legierung, bestehend aus 5,0 bis b,0% Zink, 1.7 bis 2,1% Magnesium, 0,05 bis 0,2% Zirkonium, 0,1 bis 0,15% Kupfer, 0,3 bis 0,4% Mangan, bis 0.1% Titan, bis 0,Wi) lüsen, bis 0,3% Silicium und Rest Aluminium mit insgesamt weniger als 0,1.Wo, ein/ein jedoch weniger alsThe invention relates to the use of an AIZnMg alloy consisting of 5.0 to b, 0% zinc, 1.7 to 2.1% magnesium, 0.05 to 0.2% zirconium, 0.1 to 0.15% copper , 0.3 to 0.4% manganese, up to 0.1% titanium, up to 0, Wi) dissolve, up to 0.3% silicon and the remainder aluminum with a total of less than 0.1

0,05% weheren Verunreinigungen als. abschreckunemp-I'indlicher Werkstoff für Panzerplatten, die ohne Rißbildung schweißbar sein müssen.0.05% more impurities than. more deterrent Material for armor plates that must be weldable without cracking.

Es wird festgestellt, daß Ti, Fe und Si Verunreinigungen und keine Legierungszusätze darstellen, die bis zu den in der Zusammensetzung angegebenen MengenIt is found that Ti, Fe and Si are impurities and do not represent alloying additions up to the amounts specified in the composition

.ri2finö>l nob'iov/ miioloi.ri2finö> l nob'iov / miioloi

Kupfer kann in Mengen, die 0,15% überschreiten, nicht toleriert werden, da das Material mit einem höheren Kupfergehalt nicht ohne Gefahr von Rißbildung geschweißt werden kann.Copper can in amounts exceeding 0.15% cannot be tolerated, as the material with a higher copper content is not without the risk of cracking can be welded.

Die erfindungsgemäß verwendete Legierung wird für Punzerplatten für gepanzerte Kampffahrzeuge in einer Dicke von weniger als 25 mm hergestellt, lösungsgeglüht, abgeschreckt und während z.B. 12 Stunden bei 135JC warmausgelagert. Während eine noch längere Warmauslagerung die Zugfestigkeit verringert, erhöht sie die Bruchdehnung und verringert die Tendenz der Legierung zur Absplitterung unter dem Aufprall eines Projektils und kann demnach unter gewissen Umständen wünschenswert sein.The alloy used in the invention is prepared for Punzerplatten mm for armored combat vehicles in a thickness of less than 25, solution heat treated, quenched and artificially aged, for example, during 12 hours at 135 C J. While prolonged artificial aging reduces tensile strength, it increases elongation at break and reduces the tendency of the alloy to chip off under projectile impact, and so may be desirable in certain circumstances.

Es wurde nun gefunden, daß die erfindungsgemäße Aluniiniumlegierungs-Platte geschweißt werden kann, ohne daß eine ausgedehnte Rißbildung an den Schweißnähten auftritt.It has now been found that the aluminum alloy plate according to the invention can be welded without extensive cracking of the weld seams.

Beispielexample

Es wurde von einer Legierung mit folgender Zusammensetzung ausgegangen:An alloy with the following composition was assumed:

5,5% Zn, 2,0% Mg, 0,15% Zr. 0,12% Cu, 0,4% Mn, 0,2% Fe, < 0.01 °/o Cr, Rest Al mit Einschluß schmelzungsbedingter Verunreinigungen.5.5% Zn, 2.0% Mg, 0.15% Zr. 0.12% Cu, 0.4% Mn, 0.2% Fe, <0.01% Cr, remainder Al with inclusion of melt-related Impurities.

Aus dieser Legierung wurden Platten einer Dicke von 30 mm und 45 mm hergestellt. Die Platten wurden bei 450°C während 30 Minuten lösungsgeglüht, in kaltem Wasser abgeschreckt, während 5 Tagen bei Raumtemperatur kaltausgelagert und anschließend mit einer Geschwindigkeit von 20"C/h bis auf 150°C erhitzt, bei dieser Temperatur 8 Stunden lang gehalten und anschließend abgekühlt. Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden erhalten:Plates with a thickness of 30 mm and 45 mm were made from this alloy. The plates were at Solution annealed to 450 ° C for 30 minutes, quenched in cold water, for 5 days at room temperature aged and then heated up to 150 ° C at a rate of 20 "C / h held at this temperature for 8 hours and then cooled. The following mechanical Properties were obtained:

Dickethickness ι»):ι »): 'Ii!'II! ΛΛ Härtehardness Belastungs-
Korrosions
Lebens
dauer
Stressful
Corrosion
Life
duration
mmmm N/mm-1 N / mm- 1 N/mm3 N / mm 3 %% (Tagt·)(Tagt ·) 15
30
15th
30th
442
456
442
456
488
496
488
496
ι l.o
11,5
ι lo
11.5
76
76
76
76
>15> 15

Um die Zugfestigkeit zu verringern und die Zähigkeit zu erhöhen, wurden die Platten während 7 Stunden bei 160'C warmausgelagert. Die folgenden mechanischen Eigenschaften wurden erhalten:In order to reduce the tensile strength and to increase the toughness, the plates were for 7 hours at 160'C artificially aged. The following mechanical properties were obtained:

Dickethickness (Ji) 2(Ji) 2 oror %% Rock
well-
Härte
skirt
well-
hardness
Belastungs-
Korrosions-
Lebens
dauer
Stressful
Corrosive
Life
duration
mmmm N/mm3 N / mm 3 N/mm-'N / mm- ' 11,5
12,5
11.5
12.5
(Tage)(Days)
45
30
45
30th
399
402
399
402
454
458
454
458
70
71
70
71
>15> 15

-5 Der geringe Unterschied zwischen den Eigenschaften, die bei Platten verschiedener Dicken erhalten wurden, veranschaulicht, daß diese Legierung nur eine geringe Abschreckempfiridlichkeit besitzt.-5 The slight difference between the properties, obtained on plates of various thicknesses illustrates that this alloy is only one has a low risk of deterrence.

Proben aus der Legierung wurden stufenweiseSamples from the alloy were staged

:-o maschinell bearbeitet, um offene Oberflächen bei wechselnden Tiefen innerhalb der Dicke /u liefern (es ist früher gefunden worden, daß das Abblätterungsverhalten beträchtlich mit der Dicke der Meiallproben variieren kann). Die Proben wurden 168 Stunden in einer Salzsprühkammer einer 5%igen Natrimchloridlösung ausgesetzt, die mit Essigsäure bis zu einem pH-Wert von 2.8 angesäuert worden war. Nach der Herausnahme wurden die Proben mit Salpetersäure gereinigt, gespült und geprüft. Es zeigte sich, daß bei den : -o machined to provide open surfaces at varying depths within the thickness / u (it has previously been found that the exfoliation behavior can vary considerably with the thickness of the metal specimens). The samples were exposed to a 5% sodium chloride solution in a salt spray chamber for 168 hours, which had been acidified with acetic acid to a pH of 2.8. After removal, the samples were cleaned with nitric acid, rinsed and tested. It turned out that the

Proben aus der erfindungsgemäß verwendeten Legierung die Abbialterung vernachlässigbar war.Samples made from the alloy used according to the invention, the aging was negligible.

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verwendung einer AlZrMg-Legierung, bestehend aus 5,0 bis 6,0% Zink, Ί.7 bis 2,1% Magnesium, 0,05 bis 0,2% Zirkonium, 0,1 bis 0,15% Kupfer, 0,3 bis 0,4% Mangan, bis 0,1% Titan, bis 0,5% Eisen, bis 0,3% Silicium und Rest Aluminium mit insgesamt weniger als 0,!5%, einzeln jedoch weniger als 0,05% weiteren Verunreinigungen als abschreckunemp- ι ο findlicher Werkstoff für Panzerplatten, die ohne Rißbildung schweißbar sein müssen.Use of an AlZrMg alloy, consisting of from 5.0 to 6.0% zinc, Ί.7 to 2.1% magnesium, 0.05 up to 0.2% zirconium, 0.1 to 0.15% copper, 0.3 to 0.4% manganese, up to 0.1% titanium, up to 0.5% iron, up to 0.3% silicon and the remainder aluminum with a total of less than 0.5%, but individually less than 0.05% further impurities as deterrent ι ο sensitive material for armor plates, which without Cracking must be weldable.
DE19722233028 1971-07-05 1972-07-05 USE OF AN ALZNMG ALLOY FOR WELDABLE PANEL PLATES Ceased DE2233028B2 (en)

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