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Reißfestes Blatt und Verfahren zur Herstellung Die Erfindung betrifft
ein Blatt- oder Plattenprodukt aus Legierung auf Aluminiumbas is des Aluminium-Zink-Magnesium-Kupfer-Chrom--Typs
mit speziell geregelten Zusammensetzungsgrenzen sowie die Herstellung desselben.
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Aluminiumlegierungen, welche 3,5 bis 8 ß Zink, 1,5 bis 4 % Magnesium,
0,75 bis 2,5 ß Kupfer enthalten, sind für ihr hohes Festigkeit/Gewicht-Verhältnis
bekannt, was ihren Einsatz auf Anwendungsgebieten, wie als Bauelemente für Flugzeuge,
äusserst geeignet macht. Alloy 7075 ist ein Beispiel für diesen Legierungstyp, und
hat eine weit verbreitete Anwendung in Flugzeugen wegen seiner hohen Festigkeit
und anderer wünschenswerter Eigenschaften erlangt.
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Alloy 7075 enthält 5,1 bis 6,1 % Zink, 2>1 bis 2,9 0, Magnesium,
1,2 bis 2 ß Kupfer, 0,18 bis 0,40 ß Chrom, Rest Aluminium, und als Verunreinigungen
bis zu 0,7 » Eisen, 0,5 % 0,5% Silizium, 0,3 % Mangan und 0,2 ß Titan. In Blattstärken
zeigt 7075 typische Zugfestigkeits-und Dehngrenze-Werte von entsprechend 83 ksi
und 73 ks im jm unkaschierten
Zustand beim hochfesten oder T6-Härtegrad.
Sowohl blankes als auch kaschierten 7075-T6-Blech ist gegenüber Korrosionsspannungsrissen
Widerstandst'aig. Für bestimmte bruchkritisehe Anwaeuungen ,wie Flügel- oder Druck-ausgesetzte
Flugzeugrumpfhaut, wünscht die Flugzeugindustrie jedoch eine Verbesserung der Reißfestigkeit
und Zähigkeit dieser Legierung. Die Reißfestigkeit des 7075-Blatts wird durch die
Anwendung einer zweistufigen Alterungsbetianolung , wie sie in der US-Patentschrift
5 198 676 beschrieben wird, verbessert, jedoch bei einem Verlust von 15 ß in der
Festigkeit genügt dies den gegenwärtigen Anforderungen nicht, wenngleich eine gewisse
Erhöhung in der Reißfestigkeit erzielt wird.
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Andere Legierungen auf Aluminiumbasis besitzen eine bessere Reißfestigkeit
als 7075, haben jedoch eine geringere Festigkeit. Zum Beispiel wird die Legierung
2024-T3 (mit nominal 4,5 ß Kupfer, 0,6 X Mangan und 1,5 % Magnesium) in Flugzeugen
trotz ihrer verhältnismässig geringen Zugfestigkeit von 65 und Dehngrenze von 45
ksi verwendet, und zwar wegen ihrer sehr guten Reißfestigkeit.
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Die Flugzeugkonstrukteure benötigen jedoch ein Material mit sowohl
hoher Festigkeit als auch hoher Reißfestigkeit, obwohl dies bis heute in technisch
reproduzierbarem Maßstab reines Wunschdenken war.
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Bei der praktischen Dürchführung der Erfindung werden hohe Festigkeits-
und Reii3festigkeitseigenschaften neben einem hohen Widerstand gegenüber Korrosionsspannungsrissen
erreicht durch eine sorgfältige Regelung der Zusammensetzung und der Herstellung
von Blatt produkten einer dem beschriebenen 7075-Typ ähnlichen Legierung. Die erfindungsgemässe
Zusammensetzung ist eine Aluminiumlegierung, welche im wesentlichen in Gewichtsprozenten
aus 5,2 bis 6,2 ß Zink, 1,9 bis 2,5 ß nesium, 1,2 bis 1,9 ß Kupfer, 0,18 bis 0,25
p0 Chrom, Rest Aluminium, sowie zufälligen Elementen und Verunreinigungen besteht.
Es ist wichtig, dass die Verunreinigungen so begrenzt sind, dass folgende Maximalwerte
eingehalten bleiben.: Fe 0,12 , Si 0,10 4, Mn 0,06 X, Ti 0,06 ffO, andere Elemente
jeweils 0,05 , kombiniert 0,15 i.
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Es wurde gefunden, dass zur Erreichung des gewünschten Zähigkeitswertes
die voranstehenden Zusammerlsetzungsglenzen sorgfältig befolgt werden müssen; zum
Beispiel setzt eine Erhöhung des Magnesiumgehaltes auf einen Wert von nur 2,6 bis
2,7 sg die Zähigkeit merklich herab.
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Die voranstehenden speziellen Zusammensetzungsgrenzen bewirken in
Kombination mit speziellen Hochtemperatur-Wärmebehandlungen, wo die Temperaturen
jene normalerweise für Legierungen des 7075--Typs verwendeten übersteigen, zusammen
mit wirksamen Beträgen an Streckhärtung insgesamt, dass die erwünschte, merklich
verbesserte Zähigkeit und Reißfestigkeit in eine Blatt- oder Plattenprodukt von
sehr hoher Festigkeit erzielt wird. Normalerweise wird ein Blatt oder eine Platte
vom 7075-Typ auf keinen Fall über 499°C erhitzt; obgleich nunmehr gefunden wurde,
dass sich einzigartige Eigenschaften erhalten lassen, wenn dieses voranstehende
Maximum durch Erhitzen auf mindestens 505°C, vorzugsweise zwischen 510 und 5420
C, überschritten wird. Vorzugsweise umfasst der Herstellungszyklus zwei derartige
Sinwirkungen, eine in der Stufe der Losungsw ärmebehandlung und eine etwas früher,
während oder vor dem Warmwalzen. Das verbesserte Blattprodukt zeigt (1) einen niedrigen
Volumenbruch intermetallischer Phasen, die Ile oder Si zu weniger als 0>7 Prozent
insgesamt enthalten, (2) Präzipitatteilchen einer Phase A112Mg2Cr mit einer mittleren
Grösse von 1400 R oder grösser, zusammen mit (») einer feinen Korngrösse. Diese
kombinieren unu ergeben die Verbesserung.
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In aer Beschreibung wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in welchen
Fig. 1 ein Diagramm, in welchem die gemittelte Dehngrdnze gegen die Reißfestigkeit
für verbesserte und für Vergleichsblattprodukte aufgetrbgen ist; Fig. 2 eine Grundrißansicht
einer Form von Reißtestprobestück; und
Fig0 5 ein Diagramm darstellt,
in welchem die Gesamtflächenbeanspruchung gegen die Bruclänge für die verbesserten
und für Vergleichsblattprodukte aufgetragen sind, bestimmt aus Reißtests unter Verwendung
von Probestücken des in Fig. 2 gezeigten Typs.
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Am besten wird vielleicht die Art der hier beschriebenen Verbesserung
ein Bezug auf Fig. 1 sein, in welcher die Zugdehngrenze gegen die Einheit Propagationsenergie
für Blattprodukte der Legierungen der 2000-Serie, Al-Cu-Systeme, und Legierungen
der 7000-Serie, Al-Zn-Systeme, gemeinsam mit dem verbesserten Blattprodukt aufgetragen
ist. Die Kurven basieren auf Mittelwerten von Longitudinal- und Transversaleigenschaften.
Wie später erläutert wird, ist die Einheit der Propagationsenergie ein Maß für die
Zähigkeit; je höher die UPE liegt, umso zäher und reißfester ist das Material. Die
Kurven in Fig. 1 gepen die mittleren Leistungswerte für die verschiedenen Blattlegierungen
zum Zwecke eines raschen Vergleiches wieder und zeigen mit Sicherheit eindeutig,
dass das verbesserte Blatt die hQhste Kombination von Festigkeit und Zähigkeit bietet.
Zum Beispiel zeigt das 2024--Blatt im T)-Härtungsgrad, der die grösste Zähigkeit
für diese Legierung besitzt, einen UPE-Wert von über 600, was als sehr zäh anzusehen
ist, da er einen 400-UPE-Wert, der als gute Anzeige für ein Material mit grosser
Zähigkeit betrachtet wird, sicher übersteigt. Man beachte jedoch, dass die Dehngrenze
nur 50 ksi beträgt, was sicherlich nicht als hoch nach modernen Standards anzusehen
ist. Andererseits zeigt das Blatt der Legierung 7075 im T73-Temperrustand, ein zäher
Härtungsgrad für dieses Material, eine viel bessere Festigkeit, jedoch auch eine
viel geringere UPE als das 2024-Blatt. Dies veranschaulicht das Problem, dem sich
die Technik gegenübersieht, die ein Blatt mit hoher Zähigkeit oder hoher Festigkeit,
jedoch nicht mit beidem anzubieten vermochte. Im direkten Gegensatz hierzu zeigt
Fig. 1, wie das verbesserte Blatt produkt die bisherige Situation ändert und eine
sehr hohe Zähigkeit bei den höchsten Festigkeitswerten zeigt.
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Das verbesserte Blatt kann UPE-Werte erreichen, die 1000-in-lb/in
bei Dehngrenze-Werten über 70 ksi übersteigen, was bisher als
nicht
möglich in einem Alumlniumlegierungsblatt angesehen wurde, insbesondere in einem
verhältnismässig wirtschaftlichen und technisch brauchbaren Blatt produkt.
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Bei der praktischen Durchführung der Erfindung wird ein Aluminiumlegierungskörper
mit der oben beschriebenen Zusammensetzung vorzugsweise durch kontinuierliche Direktabschreck-Gußtechniken
vorgegeben. Der Körper wird einer Behandlung bei erhöhter Temperatur von mindestens
426>50 C, vorzugsweise zwischen 445 und 4820 C, übermindestens vier Stunden unterworfen.
Diese Behandlung, welche alseine Homogenisierung anzusehen ist, besitigt die als
Guß vorhandene dendritische Mikrosegregation und liefert eine im wesentlichen gleichmässige
Mikrostrukturverteilung der primär gelösten Elemente Zn, Mg und Cu. Jedoch ruft
sie auch etwas Präzipitation in situ von Cr als A112Mg2Cr-Teilchen hervor, im folgenden
als E-Phase-Teilchen bezeichnet, welche eine mittlere Grösse von 750 R und eine
Maximalgrösse haben, die nicht über 1000 R hinausgeht. Nach der Homogenisierung
wird der Körper einer sorgfältig geregelten Hochtemperaturbehandlung unterworfen,
wobei er auf eine Temperatur von mindestens 500°C und vorzugsweise zwischen 510
und 9420 C, erhitzt wird0 Er wird bei dieser Temperatur für eine Zeitspanne von
allgemein 6 bis 48 Stunden gehalten. Die Erhitzungsgeschwindigkeit auf aie hohe
Temperatur geht vorzugsweise nicht über 85>30 C (1500 F) pro Minute hinaus.
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Diese Hochtemperaturbehandlung agglomeriert und löst Präzipitatteilchen
des A112Mg2Cr, E-Phase, welche sich aus der übersättigten festen Lösung während
der Anfangsbehandlung bei erhöhter Temperatur abgeschieden hatten. Während der Behandlung
bei höherer Temperatur wachsen diese Teilchen zu einer mittleren Grösse von 1400
2 , wobei einige bis zu 3000 R erreichen. Diese Form der Temperatureinwirkung wird
normalerweise nicht für diesen Legierungstyp angewandt, der normalerweise niedrigeren
Behandlungen unterworfen wird, die nicht über 4600 C hinausreichen, da bei 476,5°C
eutektisches Schmelzen einsetzt.
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Nach Einwirkung der erhöhten Temperatur wird der Legierungskörper
typischerweise warm gewalzt, vorzugsweise bei einer Temperatur von 34),5 bis 4550C,
um eine Bramme herzustellen, welche dann
weiter gewalzt wird, um
eine Platte herzustellen. Die spezielle Behandlung bei erhöhter Temperatur braucht
nicht an der Rohblockstufe vorgenommen zu werden und kann erfolgen, nachdem der
Legierungskörper zur Bramme, Platte oder ähnlichem gewalzt worden ist, aber die
Anwendung dieser Behandlung in der Rohblockstufe ist häufig am praktischsten. Die
heißgewalzte Platte wird dann typischerweise weiter unter Anwendung von Heiß-, Warm-
oder einer oder mehrerer kontinuierlicher Walzschritte gewalzt, welche vorzugsweise
mit einem Kaltwalzschritt enden. Es ist bedeutsam, dass diese letzten Walzschritte
dem Blattprodukt. einen Betrag an Streckhärtung und Kornfragmentierung verleihen,
gleich jenen, welche bei einer Kaltwalz-Querschnittsreduktion von mindestens 25
ß und vorzugsweise mindestens 45 ß entwickelt würden. Wie soeben erwähnt, ist es
zu bevorzugen, dass etwas,wenn nicht der gesamte Härtungseffekt airekt durch eine
Kaltwalzreduktion als solcher erteilt wird, in welchem Falle das heiß, warm oder
kontinuierlich gewalzte Produkt gegebenenfalls durch Erhitzen auf 515>5 bis 426,5°
C vor der Kaltreduktion getempert werden kann, speziell wo das letztere ziemlich
stark ausfällt, zum Beispiel bei Kaltredukticnen über v5 ß ist dies besonders nützlich
zur Herstellung eines Blattes mit dünner Abmessung, zum Beispiel von Blättern unter
3,81 mm Dicke.
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Das Blattprodukt wird einer Hochtemperatur-Lösungswärmebehandlung
bei einer Temperatur von 505° C bi 542° w bei einer Temperatur von 505 C bis 542°
C und vorzugseise von 515>50 C oder höher unterzogen. Diese Behandlung ist wichtig,
weil sie feine Al12Mg2Cr-Teilchen, E-Phase-Teilchen, löst, welche sich während oer
thermomechanischen Behandlungen, die der anfänglichen Hochtemperatur-ärmebeandlung
folgen, abscheiden. Es ist bemerkenswert, dass die uurch das verbesserte Verfahren
angestrebte Lösungswärmebehandlung Temperaturen umfasst, welche etwas über den herkömmlicherweise
verwendeten liegen, die ihrerseits gewöhnlich im Bereich von 460 - 493,5° C liegen.
Beispielsweise verbietet MIL Spec H-6088D, Amendment 2, Temperaturen über 4990C.
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zur Lösungsbehanalung von 7075-Blech und über 193,3° C für 7075--Legierung
in anderen Formen. Die Gesarntuauer bei der Temperatur
während der
Lösungswärmebehandlung sollte mindestens 1/4 Stunde und vorzugsweise zwei Stunden
oder länger betragen, obwohl - wie noch im einzelnen später zu beschreiben ist -
Umstände eintreten können, wo es ratsam ist, eine gewisse Lösungswärmebehandlung
noch vor der Kaltreduktion vorzunehmen, in welchem Falle die Dauer der Lösungswärmebehandlung
nach dem Kaltwalzen reduziert werden kann bis zu etwa 3 Minuten. Nach der Lösungswärmebehandlung
wird das Blatt abgeschreckt, vorzugsweise durch Sprühschrecken oder Eintauchen in
Wasser bei einer Temperatur, die nicht über 57,80 c liegt0 Das abgeschreckte Blatt
wird dann künstlich gealtert, um seine Eigenschaften voll zu entwickeln. Die Alterungsbehandlung
kann aus 10 bis 180 Stunden bei einer Temperatur von 95,50 bis 123,90C bestehen,
um ein Legierungsblatt herzustellen, welches mit einem Isothermischen T6-Typ-Härtungsgrad
gekennzeichnet werden kann und in welchem das Blatt die optimale Kolbination von
Festigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber Rissen zeigt. Wenngleich Matarial
mit diesem Härtungsgrad in einigen Fällen bevorzugt werden kann, ist anzumerken,
dass es nicht so widerstandsfähig gegenüber Korrosionsspannungsrissen ist wie im
Falle, wo das Blatt mit einem sogenannten Stufen-T6-Typ-Tempergrad versehen wirkt,
wo es in Stufen erhitzt wird, die erste Stufe eine 2- bis 100-stündige Behandlung
bei einer Temperatur von 9),3° bis 125,90 C und die zweite Stufe eine 2- bis 12-stündige
Behandlung bei einer Temperatur von 148,90 bis 168,30 C umfasst. Diese erhöhte Widerstandsfähigkeit
gegenüber Korrosionsspannungsrissen wird erhalten, ohne Festigkeit opfern zu müssen
und bei kleinem Verlust an Reißfestigkeit, im Verhältnis zum erreichbaren Wert bei
Verwendung des isothermischen T6-Typ-TempergradsO Das Blatt entwickelt noch eine
andere Kombination von Eigenschaften, wenn es zu einem T7--Typ-Härtungsgrad gealtert
wird, wo es ebenfalls in Stufen erhitzt wird und die zweite Stufe eine 6- bis 24-stündige
Behandlung bei 157,20 bis 176,70 C einschliesst. Ein auf diese Weise behandeltes
Blatt entwickelt eine wenig geringere Festigkeit, höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber
Korrosionsspannungsrissen und höhere Zähigkeit, verglichen mit eine Material, das
durch eine isothermische
oder eine Stufen-T6-Typ-Behandlung behandelt
wurde. In jeder Zweistufenbehandlung (T6-Typ oder T7-Typ) verhält sich die Zeit
in der zweiten Stufe im allgemeinen entgegengesetzt zur Temperatur, um übermässige
Alterungseffekte zu vermeiden, Eine Ausführungsform der Erfindung schlägt ein verbessertes
Blatt als Kernschicht in einem kaschierten Blatt vor, worin eine schützende Aussenschicht
dazu dient, eine Korrosion des Kerns zu verhindern. Die Schutzkaschierung besteht
in einer anodischen Legierung als der Kern, um den gewünschten Schutz zu bieten.
Diese Kompositstruturen sind in der Fleugzeugindustrie allgemein bekannt für ihre
Nutzbarkeit, obwohl diese stark vergrössert würde, wenn dem Kern eine verbesserte
Zähigkeit erteilt werden könnte.
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Das Kaschierblatt wird in einer Weise hergestellt, die jener, für
das blanke Blatt früher beschriebenen Weise sehr ähnlich kommt. Bein primären Rohblockaufarbeiten
wird die Kaschierung mit dem zuvor thermisch behandelten Hohblock durch Warmwalzen
verbunden und die Verarbeitung vollzieht sich wie mit dem blanken Blatt. Zu geeigneten
Kaschierlegierungen zählen die Nominalzusammensetzungen, die nachfolgend in Tabelle
I angeführt sind: Tabelle I A Al, 1 ß Zn B Al, 2 ß Zn, 0,5 ß Mg C Al, 5 ß Zn, 1,25
ß Mg D Al, 5 /%, Zn, 1,25 ß Mg, 0,75 ß Si.
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Einige der oben angeführten Kaschierzusammensetzungen tragen selbst
zur Festigkeit des Kaschierverbundes bei. Zum Beispiel sind die Massen B, C und
D durch Wärme zu behandeln und erteilen somit dem Kaschierprodukt eine höhere Verbundfestigkeit.
Obwohl eine übermässige Diffusion im allgemeinen in dem verbesserten Kaschierblatt
nicht zu beobachten ist, tritt mehr Diffusion der Kernelemente zur Kaschierung ein
als gewöhnlich in herkömmlich wärmebehandeltem kaschiertem 7075-Typ-Blech. Diese
Zunahme
geht auf die Lösungswärmebehandlung bei 515,50 C zurück.
Um sicherzustellen, dass das Ausmass einer Diffusion nicht übermässig wird, d.h.
das Lösungspotential der kasenierenden Oberfläche nicht jenes des Kerns erreicht,
ist Gewähr dafür zu tragen, dass eine übermässige Einwirkungszeit vermieden wird.
Eine Möglichkeit ist, das Blatt vor dem Kaltwalzen einer l-stündigen Behandlung
bei 515,5°C zu unterwerfen, auf Raumtemperatur zu kühlen, kaltzuwalzen und dann
schliesslich das Blatt kurz, rund 5 bis 20 Minuten, bei 515,50 C ener Lösungswärmebehandlung
zu unterwerfen, wonach es abgeschreckt wird. Die zweite Behandlung bei 515,5 C kann
in einem kontinuierlichen Ofen erfolgen. Diese Möglichkeit bietet den Vorteil einer
verlängerten Einwirkung der Lösungstemperatur, während die Kaschierung weitaus dicker
ist, vor der schliesslichen Kaltreduktion, so dass der Diffusionsweg zur Kaschierungsoberfläche
länger ist.
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Wie bereits angedeutet, ist eine Eigenschaft von grosser Wichtigkeit
in der Flugzeugindustrie die Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosionsspannungsrissen,
welche, wie in der US-Patentschrift 5 198 676 beschrieben wird, in Legierungen vom
Al-Zn-Mg-Cu-Typ durch Anwendung einer zweistufigen Alterungsbehandlung verbessert
werden kann. Wie in dieser Patentschrift aufgezeigt wird, korreliert eine gute Widerstandsfähigkeit
gegenüber Korrosionsspannungsrissen gut mit einem Beschleunigungstest, worin eine
Kraft an einem Prüfkörper angreift, die bis zu 75 ß der Dehngrenze des PrUSkörpers
ausmacht, und man den so beanspruchten Prüfkörper alternierend in eine wässrige,
5,5 ß Natriumchlorid enthaltende Lösung eintauchen lässt. Gemäss diesem Patent zeigt
die Produkttype in erster Linie einen ziemlich dicken Querschnitt, so dass die kurztransversalen
Eigenschaften bedeutsam werden. Beim Korrosionsapannungstest beansprucht die kurztransversale
Eigenschaft das meiste Interesse, da sie die emptindlichste ist. Beim alternierenden
Eintauchtest steht das Uberleben der Prüfkörper während 84 Tagen, annähernd 5 Monaten,
in guter Korrelation mit praktisch Immunität gegenüber Korrosionsspannungsrißwirkungen
in normalen Umgebungen. In einem Blattprodukt werden jedoch die Kurztransversaleigenschaften
nicht genutzt und nicht gemessen oder getestet.
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Demgemäss werden die Prüfkörper des Korrosionsspannungstests in der
Längstransversalrichtung genommen, der Richtung in der Ebene des Blattes, jedoch
normal zur wJalzrichtung. Hier erfordert ein Test von Bedeutung 6 Monate bis zur
Beendigung. Wenn das Blatt kaschiert ist, muss die Testperiode auf ein Jahr ausgedehnt
werden, um Ergebnisse zu erhalten, die für den Einsatz in Hochleistungsanwendungen,
wie Flugzeugen, als verlässlich zu betrachten sind. D.h. obwohl Tests kürzerer Dauer,
wie ein 5-Monats test, in Blattprodukten auf vorläufiger Grundlage brauchbar sind,
erfordert ein verlässliches Testen viel längere Perioden von 6 Monaten für blankes
Blech und 1 Jahr für kaschiertes Belch. Da ein Blech häufig verformt wird, nachdem
es unter Präzipitierung wärmebehandelt wurde, muss der Widerstand gegenüber Korrosionsspannungsrissen
des plastisch verformten Blattes ebenfalls bestimmt werden.
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Die zur Bewertung der Korrosionsspannungsbeständigkeit verwendeten
Prüfkörper werden als "preform"-Prüfstücke bzw. -körper bezeichnet und in den Proceedings
des ASTM, Band 65, 1965, Seite 182-197, beschrieben. Wiederholte Tests des soeben
erläuterten Typs zeigen, dass das verbesserte Blatt, kaschiert oder unkaschiert,
den gleichen Grad an Widerstandsfähigkeit gegenüber Korrosionsspannungsrissen aufweist,
wie Legierungen des 7075-Typs in den verschiedenen Temperstufen. D.h. die beschriebenen
Verbesserungen werden realisiert, ohne ein Opfer in dieser wichtigen Eigenschaft
hinnehmen zu müssen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung und der daraus abgeleiteten
Vorteile folgen die folgenden veranschaulichenden Beispiele 1 bis 5.
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Beispiel 1 Drei Rohblöcke, welche 5,72 - 5,84 % Zn, 2,42 - 2,49 ß
Mg, 1,57 -1,53 % Cu, 0,19 - 0,20 X Cr, 0,07 - 0,08 % Fe, 0,07 ffi Si, 0,02 ß Ti,
0,01 - 0>05 % Min, Rest Aluminium, enthielten, wurden durch kontinuierlichen
Guß hergestellt. Die Rohblöcke wurden 6 Stunden 4600 C ausgesetzt une dann mit nicht
mehr als 83,3° C pro Stunde
bis auf eine Haltetemperatur von 526,5
C erhitzt und c4 stunden dort gehalten. Die Rohblöcke wurden mit Luft auf Raur.lterrlperatur
abgekühlt und nachfolgend mit Legierung A aus Tabelle I kaschiert und warmgewalzt,
Währenddessen ihre Temperatur nicht unter 59900 fiel, um Brammen von etwa 10,16
cm Dicke zu erhalten. Die Brammen wurden dann erneut auf eine Temperatur von etwa
460° C erhitzt und dann warmgewalzt, um eine Platte von annähernd l,9O-cm Dicke
zu erhalten. Diese Platte wurde auf einem kontinuierlichen Mehrstandwalzwerk gewalzt,
um ein Blatt herzustellen, das etwa 4,75 mm dick war. Zu diesem Zeitpunkt wurde
das 4,75 mm-Blatt bei einer Temperatur von 413°C getempert, um es für das Kaltwalzen
weich zu machen. Das Blatt wurde dann kaltgewalzt, um ein Blatt von etwa 2,29 mm
Dicke zu erhalten, was einer Kaltredulution von gerade etwa 50 ß entspricht. Dieses
Blatt wurde eine Stunde bei 515,50 C 1 ös ungsw ärmebehande lt und durch Besrüphen
mit bei einer Temperatur unter 57>80 C gehaltenem Wasser abgeschreckt. Zu diesem
Zeitpunkt wurde das Material flachgestreckt, dann in drei Teile unterteilt, deren
jeder einer unterschiedlichen Alterungsbehandlung unterworfen wurde, um ein Material
zu erhalten: (1) in einem isothermen T6-Typ-Tempergrat (24 Stunden bei 121,1°C),
(2) in einem Stufen-T6-Typ-Tempergrad (3 Stunden bei 118,3° C plus 5 Stunden bei
157,20 C) und (5) in einem T7-Typ-Tempergrad () Stunden bei 121,10 C plus 12 Stunden
bei 162,80 C).
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Die mittleren Transversaleigenschaften, welche von erstrangiger Wichtigkeit
bei Blattprodukten sind, sind für die Blätter aus den drei Rohblöcken in Tabelle
II neben ähnlichen Eigenschaften für Vergleichsblätter aus 7075-Blech mit der gleichen
Kaschierung und im Zweistufen-T6-Tempergrad aufgeführt. Das Vergleichs-7075-Blech
wurde in derselben Weise wie das verbesserte Blatt hergestellt, mit der Ausnahme,
dass die Hochtemperatur-Wärmebehandlung nach Homogenisierung weggelassen und eine
Temperatur von nur 465,50 C bei der Lösungswärmebehandlung verwendet wurde. Die
Alterungsbehandlung für das 7075-Produkt war der Standardschritt T6, 5 Stunden bei
118,50 C plus 5 Stunden bei 157,20 C. Die ReifSSestigkeit
wurde
nach dem Kahn-Reißtest bestimmt, wie er in The Welding Journal, veröffentlicht von
der American Welding Society, Band 27, :eite 169, (1)68), beschrieben wird. In diesem
Test wurue eine autographisclle Belastungs-Deformationskurve erhalten, während ein
Riß in einem Testprüfstück erzeugt und quer über dieses ausgezogen wurde. Die Gesamtfläche
unter der Belastungs-Deformationskurve ist ein Maß für die energie zur Erzeugung
und Ausbreitung eines Risses, die zweckmässigefleise als inch-pound pro square inch
ausgedrückt wird. Jener Teil der Fläche, welcher der Maximalbelastungsanwendung
folgt, bestimmt die Energie, welche zur Ausbreitung es Risses erforderlich ist,
und wenn auf Basis der Einheit in inch-pounds pro square inch ausgeführt, ist sie
als die "unit propagation energy", abgekürzt UPE, definiert. Die Reißí'estigkeit
wird ebenfalls bestimmt, und es wird gewöhnlich auch das Verhältnis der Reißfestigeit
zur Zugfestigkeitsdehngrenze berechnet, weil dieses ein Maß für die Fähigkeit des
Materials darstellt, sich in Gegenwart einer Spannungsunterlage plastisch zu verformen.
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Tabelle II Transversaleigenschaften für kaschiertes Blech Material
Zustig- Dehn- fa Deh- UPE in2 Verhältnis keit grenze nung in lb./in Reißfestigksi
ksi 5,08 cm keit/Dehngrenze ~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~ ~~~~~~~~ grenze A verbessertes
T6 iso. 77 66 14 810 1,44 B verbessertes T6 Stufe 76 67 12 690 1,41 C verbessertes
T7 74 65 11 825 1,44 D-7075 T6 Stufe 78 67 11 225 0,97 Aus der Tabelle wird ersichtlich,
dass das verbesserte kaschierte Verbundblatt eine Zugfestigkeit, Dehngrenze und
Dehnungswerte
zeigt, die ohne weiteres mit jenen von kaschierter
7075-Legierung und anderen dieses Typs verglichen werden können. Jedoch ist die
UPE und das Verhältnis von Reißfestigkeit zu Dehngrenze (ein Ma.
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für die Fähigkeit, sich in Gegenwart einer Spannungsunterlage plastisch
zu verformen) für das verbesserte Blatt weitaus grösser als für jenes aus 7075-Legierung.
Auch die Zähigkeit des verbesserten Blattes ist grösser als für andere Legierungen
des 70'7O--Typs, zum Beispiel kann unter Bezug auf die US-Patentschrift 3 198 676
ersehen werden, dass 1,62 mm-Blatt anderer 7000-T?-Le gierungen keine reproduzierbaren
transversalen UPE-Werte von weit mehr als 200 zeigen. Das verbesserte Blatt stellt
offensichtlich eine bemerkenswerte Verbesserung dar.
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Beispiel 2 Neben den Reißtestwerten (UPE) des in Beispiel 1 gezeigten
Typs gibt es ein weiteres Maß für die Zähigkeit und Reißfestigkeit in Blattmaterialien,
welches auf dem Gebiet der Bruchmechanik allgemein geläufig ist, nämlich das des
kritischen Spannungsintensitätsfaktors Kc für das Blatt. Bei dieser Testmöglichkeit
werden grosse Blattproben, typischerweise 11,76 cm lang und 40,64 cm breit, getestet,
um die Rißfortpflanzungswirkung zu ermitteln.
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Die lange Dimension entspricht der Spannungsrichtung; wenn die transversalen
Eigenschaften getestet werden, entspricht die lange Dimension der Richtung in der
Ebene des Blattes, die senkrecht zur Hauptwalzrichtung steht. Die Blattdicke ist
bei diesem Test nicht entscheidend, obwohl sie repräsentativ für das beabsichtigte
Produkt sein sollte. Die Probe, in Fig. 2 gezeigt, wird für den Test vorbereitet,
indem sie in der Mitte miteinem Loch versehen oder gebohrt wird. Schlitze sind parallel
zur kurzen Dimension der Probe vorgesehen. Das Blatt wird jeweils am Ende ergriffen,
und entlang der Längsrichtung der Probe wird eine Zugkraft angesetzt. Diese Kraft
wirkt ein, bis ein Riß gerade an jedem Ende des Schlitzes erzeugt wurde. Wenn einmal
Risse entstanden sind, beginnt der bedeutsame Teil des Tests. Es wird eine konstant
zunehmende Kraft angelegt, bis das Wachsen des Risses instabil wird,
d.h.
sich ein Riß mit einer Momentan- oder fast explosiven Geschwindigkeit fortpflanzt.
Dies würde symbolisch sein für einen itatastropllalen, plötzlichen Rißmangel, welcher
möglicherweise in der Flugzeughaut mit katastrophalen Folgen eintreten könnte.
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Kc wird berechnet aus der Gesamtflächenkraft (Belastung, dividiert
durch die ursprüngliche Querschnittsfläche, 40,64 cm x Dicke) und der RiBlänge beim
Einsetzen der raschen Rißfortpflanzung. Infolgedessen ist Kc ein Maß für die Materialfähigkeit,
einen Riß unter spannung aus zuhalten, ohne katastrophal zu versagen. Je höher der
Kr Wert ist, umso grösser ist die Toleranz für das Blattrnaterial, einen Riß von
grösserer Länge ohne katastrophales Versagen auszuhalten. Wenn einmal Kc erhalten
worden ist, kann die restliche Festigkeit der angerissenen Taf berechnet werden.
Dieses Konzept wird des weiteren in Special ASTM Committee Report "Fracture Testing
of High Strength Sheet Materials", ASTM Bulletin No. 243, Januar 1960, Seite 29-40,
beschrieben. Ein Vergleich des verbesserten Blattes in beiden zweistufigen Alterungstempergraden
mit 2024-T5- und 7075-T6-Blatt ist in den Kurven der Fig. 3 gezeigt, in welcher
Kurve 1-1 das verbesserte Material im zweistufigen T7-Typ-Tempergrad und Kurve I-2
den zweistufigen T6-Typ-Tempergrad betrifft. Aus Fig. 5 wird ersichtlich, dass das
verbesserte Material der Legierung 2024-T3 etwas überlegen ist, die als ein äusserst
reißfeste Material zu betrachten ist, obwohl ihre geringere Zugfestigkeit und Dehngrenze
die Verwendung dickerer Teile erfordern und infolgedessen einen erheblichen Gewichtsaufwand
im Flugzeug und bei anderen gewichtskritischen Anwendungen notwendig machen würde.
Die Legierung 7075 ist eindeutig schlechter in der Reißfestigkeit als sowohl 2024
als auch das sogar günstigere verbesserte Legierungsblatt (Kurve 1-1 und 1-2). Aus
Fig. 3 ist ersichtlich, dass für jedes Blatt die Länge des Risses vergrössert werden
kann, ohne dabei die Gesamtflächenspannung beim Versagen GS bis zu einem Punkt zu
steigern, nach welchem die Verlängerung des Risses die GS drastiscll reduziert.
Vergleicht man das verbesserte Blatt mit dem 7075-Legierungsblatt, so wird erkennbar,
dassbei einem GS von 30 ksi das 7075-Blatt versagt, wenn der Riß etwa 6,35cm Länge
erreicht, wogegen das verbesserte Blatt Rißlängen von über
12,7
und über l5,24 cm je nach der Alterungsbehandlung aushält, d.h. die Rißlänge kann
zweimal oder sogar dreimal so gross wie die Rißlänge sein, bei welcher das 7075-Blatt
versagt bzw. nacIlgibt. Ein anderer Vergleich könnte sein, einen 15,24 cm-Riß in
Betracht zu ziehen; Fig. 3 zeigt, dass das 7075-Legierungsblatt bei weniger als
20 ksi GS versagt, wogegen uas verbesserte Blatt 50 ksi GS erreicht und übersteigt.
Diese Art Test ist vielleicht der wichtigste für die Flugzeugindustrie, da er das
eigentliche Ausmass bestimmt, bis zu welchem ein Material Risse aushalten kann.
Ein Material, welches nach diesem Test günstig zu sein scheint, garantiert als solches
eine größere sicherheit und gestattet grössere Zeiträume zwischen der Inspektion
einer Flugzeughaut auf Risse.
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Neben den in Fig. 5 gezeigten Daten zwar der r in Beispiel 1 une.
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Tabelle II gebotene Vergleich anhand des i: in er folgenden Tabelle
III erläutert. In der Tabelle beziehen sich die Bezeichnungen des Blattmaterials
auf Tabelle II, desgleichen die UPE--Werte.
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Tabelle III Transversale Reißwerte Blattmaterial UPE A 810 118 B
690 105 C 825 120 D 225 Aus der voranstehenden Tabelle und aus Fig. 3 wird ganz
offenersichtlich, dass das verbesserte Material, Kurven I-1 und I-2 in Fig. 5 und
die Materialien A, B und C in Tabelle III, eine bemerkenswerte Verbesserung hinsichtlich
der Zähigkeit und Reißfestigkeit gegenüber einem Blatt aus 7075-Legierung bedeutet.
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Beispiel 3 Neben dem sehr wichtigen Aspekt der katastrophalen oder
instabilen Rißbildung ist bei Blattanwendung auch die Fläche der stabilen Rißfortpragnzung
bei Ermüdung von grosser Wichtigkeit. Im Ermüdungstest wird eine Probe der allgemeinen
Form, wie in Beispiel 2 beschrieben, jedoch mit einer Grösse von etwa 10,16 x 37,46
cm hergestellt, und es wird ein Riß entlang den Linien des Beispiels 2 angebracht.
Jedoch ist die in diesem Fall angreifende Belastung ziemlich niedrig, Jedoch von
zyklischer Natur. Der bedeutsame Teil des Tests beginnt, nachdem Risse von beiden
Enden des Lochs ausgehen und sich über die gesamte Länge, einschliesslich des Startlochs,
von 1,27 cm fortpflanzen. Um die Geschwindigkeit der Ermüdungsrißfortpflanzung zu
bestimmen, werden an die Probekörper zyklische axiale Spannungsbelastungen verschiedener
Grössenordnung angreifen gelassen und die Geschwindigkeit des Rißwachsens wird in
/um je Zyklus gemessen. Der Spannungsintensitätsfaktor, wie oben beschrieben, ist
auf die Spannung am Ende eines sich fortpflanzenden Risses abgestellt. Je länger
der Riß wird, umso grösser wird der Spannungsintensi-tätsfaktor K für eine gegebene
Gesamtflächenspannung GS. Die folgende Tabelle IV führt einen Vergleich zwischen
dem verbesserten Blatt und einem 7075-Blatt, beide mit Legierung A ta,s Tabelle
I kaschiert und 2,286 mm dick, bei variierenden Werten des Spannungsintensitätsfaktors
K an.
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Tabelle IV Rißwachstum je Zyklus K ( ksi 1r~in.) verbessert 7075
10 6 7 20 55 50 30 90 300 40 260 1000
Aus der Tabelle kann entnommen
werden, dass bei verhältnismässig niedrigen K-Werten, zum Beispiel 10 oder 20 ksi
< nO, das Verhalten des verbesserten Blatts nicht wesentlich anders als das des
7075-Blatts ist. Bei höheren und kritischeren K-kwerten jedoch, zum Beispiel K =
50 oder 40, wird die Fortpflanzungsgeschwindig keit des Ermüdungsrisses im 7075-Blatt
annähernd viermal so groß wie die des verbesserten Blattes0 Dies wiederum belegt,
dass das verbesserte Blatt eine grössere Sicherheit bietet und die Zeiträume erweitert,
die zwischen Insprektionen auf Risse inder Flugzeughaut und bei ähnlichen kritischen
Anwendungen gefordert werden.
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Aus den voranstehenden und den weiteren folgenden Beispielen kann
man ersehen, dass das verbesserte Blattprodukt eine einzigartige Kombination von
Festigkeit und Zähigkeit bzw. Widerstandsfähigkeit gegen Reißen zeigt. Das verbesserte
Blatt hat übereinstimmend einen typischen Kr Wert von 85 ksir ~ n. oder mehr bei
Dehngrenze--Werte bis zu 70 ksi und sogar höher in der Transversalrichtung gezeigt,
welche die kritische Richtung in blattartigen Produkten ist. Diese Eigenschaft ist
für das verbesserte Blatt offensichtlich eigentümlich. Beispielsweise ist, obwohl
ein 2024-Legierungsblatt auch ein 7075-Blatt hinsichtlich der Reißfestigkeit überbietet,
dessen Verwendung durch seine geringere Festigkeit begrenzt.
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Die Dehngrenze für das verbesserte Blatt ist im wesentlichen die gleiche
wie bei 7075-Blattprodukten und liegt im allgemeinen im Bereich von 60 bis 75 ksi,
was zum grossen Teil von der Alterungsbehandlung abhängt. Das Minimum der kritischen
Spannungsintensität Kc liegt, allgemein gegenläufig zur Dehngrenze, bei etwa 75
bis etwa 85 oder sogar 100 und mehr ksi ccc . Nichtsdesto 4 otz sind eine Dehngrenze
von 70 ksi und ein Kc -Wert von 85 ksi 7 in.
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oder mehr sicherlich typisch für das verbesserte Material, welches
einem 7075-Blattmaterial mit einerDehngrenze von 70 ksi, jedoch mit einem typischen
Kc von nur 60 gegenübergestellt werden kann.
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Die merklich verbesserten Eigenschaften des verbesserten Blattes scheinen
sit bestimmten Merkmalen verknüpft zu sein, welche sich bei einer Untersuchung zu
erkennen geben. Das verbesserte Blatt zeigt: (1) ein Muster aus feinen Körnern,
500 bis 10 000 oder
mehr Körner je mm), (2) eine E-Phase-A112Mg2Cr-Abscheidung,
Teilchengrössedurchschnitt von mindestens 1400 2 und (3) einen niedrigen Volumenbruch
an eisenführender Phase weniger als 0,45 %, und an siliziumführender Phase, weniger
als 0,25 %.
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Diese Eigenschaften können einem herkömmlichen 7075-Blatt gegenübergestellt
werden, welches feine Körner haben oder nicht haben kann und worin die Teilchengrösse
der E-Phase kaum über 1000 bei einer mittleren Grösse von etwa 750 R hinausgeht.
Der Volumenbruch im 7075-Blatt für die eisenführende Phase geht bis zu 2,4 $, und
typisch sind 1,4 », und für die siliziumführende Phase bis zu 1,7 $, typisch sind
etwa 1 /3 Die oben beschriebenen Eigenschaften des verbeaerten Blattes scheinen
zu den merklich und überraschend verbesserten Eigenschaften zu führen, da herkömmliches
7075-Blatt, ohne diese Eigenschaften, eine verhältnismässig niedrige Reißfestigkeit
zeigt.
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Um die Bedeutung der im Zusammenhang mit der Erfindung beschriebenen
Grenzwerte zu veranschaulichen, werden die folgenden weiteren Beispiele gegeben.
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Beispiel 4 Kaschiertes Blatt, 2,286 mm dick, wurde in einer im wesentlichen
mit der aus Beispiel 1 identischen Stufenfolge hergestellt. Der Kern enthielt 5,8
ß Zn, 2,6 ß Mg, 1,8 ß Cu, 0,19 % Cr, Rest im wesentlichen Aluminium, und 0,07 ß
Fe und 0,04 ß Si als Verunreinigungen. Die Kaschierung enthielt 5,5 ß Zn, 1,1 %
Mg, 0,03 ç Cu, 0,21 % Cr, Rest Aluminium und Verunreinigungen. Die Herstellungsfolge
umfasste die Hochtemperatur-Wärmebehandlungen, einschließlich der Lösungswärmebehandlung,
gemäss der Erfindung; das Blatt wurde drei Stunden bei 118,5 0C plus drei Stunden
bei 157,20 C in einer zweistufigen T6-Typ-Behandlung gealtert. Die längstrans versalen
Eigenschaften des Verbundmaterials und von Probestücken aus dem Kern sind in Tabelle
V wiedergegeben.
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Tabelle V Zugfestigkeit Dehngrenze ß Dehnung UPE 2 Reißfeksi ksi
in 5,08 cm in.lb/in stigkeit/ Dehngrenze ~~~~~~~~~~~~ grenze Verbund 81 74 12 220
0,86 Kern 86 79 12 120 0,85 Aus der voranstehenden Tabelle wird sofort ersichtlich,
dass die UPE dieses Blattes drastisch reduziert ist, verglichen mit dem verbesserten
kaschierten, in Beispiel 1 beschriebenen Blatt.
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Dies legt zusammen mit rnehreren anderen Tests nahe, dass durch Erhöhung
des Magnesiumgehaltes vom hier beschriebenen Maximum von 2,5 ß bis auf nur 2,6 %
zu einer merklichen Beeinträchtigung der Reißfestigkeit führt. D.h. die Regelung
des Mg innerhalb der hier vorgeschriebenen Grenzen von 1,9 bis 2,5 % ermöglicht
überrasdenderweise, sowohl eine hohe Festigkeit als auch eine sehr hohe Zähigkeit
zu erhalten.
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Beispiel 5 Ein Blatt, das 5,8 % Zn, 2,5 ß Mg, 1,6 ;or Cu> 0,20
Ä Cr, Rest Aluminium und 0,01 ; Fe und 0,01 % Si als Verunreinigungen enthielt,
wurde ohne Kaschierung hergestellt, jedoch ansonten im wesentlichen wie in Beispiel
1 beschrieben, mit der Ausnahine, dass ein Teil des Blattes eine 50 zeigt Kaltwalzreduktion
und ein Teil keine Kaltwalzreduktion aufwies. Das gesamte Blatt wurde 24 Stunden
bei 121,1° C gehaltert, eine isothermische TG-Typ-Behand lung. Die Längstransversaleigenschaften
beider Blätter sind in der folgenden Tabelle VI angegeben.
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Tabelle VI % Kalt- Zugfestig- Dehngrenze J Dehnung UPE ReiLfestig-Walzen
keit ksi ksi in 5,08 cm in21b/ keit/Dehnin grenze-Verhältnis
O
80 Ys 15 595 1,55 50 ßa' 80 71 15 1005 1,44 Aus Tabelle VI ist deutlich, dass das
Material gemäss der verbesserten Masse, welches die verbesserten Wärmebehandlungen
erfahren hat, gegenüber dem Kaltwalzen empfindlich ist, das angewendet werden kann,
um die Reißfestigkeit zu optimieren, da das Blatt, welches eine 50 ziege Kaltreduktion
erfahren hat, eine stark verbesserte Reißfestigkeit gegenüber jenem Material zeigt,
das keine Kaltreduktion erfahren hat.
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Beispiel 6 Ein Blatt, das 5,5 &S Zn, 2,5 ß Mg, 1,65 X Cu, 0,25
ß Cr, Rest im wesentlichen Aluminium und 0,07 % Fe und 0,08 X Si als Verunreinigungen
enthielt, wurde durch Warmwalzen, gefolgt vom Kaltwalzen bis zu einer Endabmessung
von 1,625 mm, hergestellt. Die Kaltwalzreduktion betMg mehr als 50 $> aber der
Rohblock wies nur eine 16-stündige Homogenisierungsbehandlung bei 4600 C und keine
Hochtemperaturbehandlung gemäss der Erfindung auf. Das Blatt wurde bei einer Temperatur
von nur 4600 C lösungswärmebehandelt. Diese Wärmebehandlungen entsprechen den gegenwärtigen
Praktiken für ein Blatt von 7075-Typ-Legierung. Die Propagationsenergieeinaeit für
2 dieses Blatt betrug nur 340 in.lb/in².
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Beim Vergleich der Beispiele 5 und 6 wird deutlich, dass, um reproduzierbar
die hohe Reißfestigkeit über 400 UPE zu erreichen, die verbesserten Wärmebehandlungen
gemeinsam mit den wesentlichen Spannungshärtungseffekten angewendet werden sollten.
In Beispiel 6, wo die Blattzusammensetzung innerhalb des Erfindungsbereiches lag,
gab es keine Wärmebehandlung gemäss dem verbesserten Verfahren; eine Kaltreduktion
von über 50 ß vermochte nicht die Reißfestigkeit auf den gewünschten Wert zu bringen.
In Beispiel 5 sieht man, dass eine 50 ziege Kaltreduktion merklich die Reißfestigkeit
bei einem
Blatt, das auch in anderer Weise gemäss der Erfindung
hergestellt wurde, verbessert.
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Beispiel 7 Um des weiteren den Einfluss des Kaltwalzens auf das verbesserte
Blatt zu veranschaulichen und zu zeigen, dass die sich daraus ableitende Verbesserung
progressiv ist, wurde ein Rohblock, der 5,77 % Zn, 2,4 % Mg, 1,3 ß Cu, 0,2 ß Cr,
Rest Aluminium und Verunreinigungen enthielt, erfindungsgemäss zu einem 4,56 mm
dicken Blatt verarbeitet, allgemein nach der praktischen, in Beispiel 1 beschriebenen
Anweisung. Das Blatt wurde getempert und in mehrere Teile unterteilt, welche zu
verschiedenen Reduktionsstärken kaltgewalzt wurden, wonach sie eine Stunde bei 515,5°C
lösungswärmebehandelt, abgeschreckt und dann 24 Stunden bei 121,wo C gealtert wurden,
eine isothermische T6-Typ-Behandlung. Die Dehngrenze des gesamten Blattes beiig
annähernd 72 ksi, und die Propagationsenergieeinheit-Werte für die verschiedenen
Blatteile sind nachfolgend in Tabelle VII angefuhrt.
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Tabelle VII 2 Prozent Kaltwalzen UPE (in.lb/in2) 0 430 25 555 SO
590 55 640 40 625 45 690 50 805 Aus Tabelle VII wird ersichtlich, dass das Kaltwalzen
vor der Lösungswärmebehandlung einen bedeutenden Einfluss auf die im verbesserten
Blatt entwickelte Reißfestigkeit besitzt. Anhand eines Vergleichs wurde ein Blatt
mit der gleichen Zusammensetzung, wie in Beispiel 5 beschrieben, gemäss der Erfindung
hergestellt,
das eine 50 ziege Kaltwalzreduktion erhielt, mit der
Ausnahme, dass die Temperatur der Lösungswärmebehandlung auf nur 490,50 C reduziert
war. Die UPE für dieses Blatt betrug nur 285 in.lb/in², was wiederum das Zusammenwirken
der Wärmebehandlung mit den anderen, hier beschriebenen Faktoren für das verbesserte
Verfahren unterstreicht.
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Das oben beschriebene Verf'ahren, das zwei getrennte Hochtemperatur-Wärmebehandlungen
umfasst, wird bevorzugt, da es reproduzierbar zu dem gewünschten verbesserten Blattprodukt
führt. Dies ist insbesondere der Fall, wenn die Ausgangsmetallform ein Rohblock
oder anderer Körper oder eine Bramme von wesentlicher Dicke ist, über 20,32 cm,
welche unter Herstellung des Blattproduktes reduziert wird. In diesem Fall, so wurde
gefunden, ist es ausserordentlich vorzuziehen, dass beide Hochtemperatur-Wärmebehandlungen
angewendet werden, d.h. im Stadium des Rohblocks oder einer anderen dicken Bramme
und im Stadium der Lösungswärmebehandlung.
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Speziell wo das Ausgangsmaterial ein verhältnismässig dünner Körper
ist, zum Beispiel eine Gußplatte von 2,54 oder 5,08 cm Dicke, oder wo Einwirkungen
von ziemlich ausgedehnter Dauer bei der Lösungsbehandlung toleriert werden können,
kann jedoch ein wesentlicher Betrag der erfindungsgemässen Vorteile mit einer einzigen
Behandlung bei einer Metalltemperatur von mindestens 504,5 C erreicht werden. Demzufolge
sieht die Erfindung in ihrem breitesten Aspekt eine einzelne Hochtemperaturbehandlung
vor, wenngleich auf einer etwas weniger bevorzugten Basis. D.h.
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in ihrem weitesten Aspekt sieht die Erfindung eine ausreichende Behandlung
bei einer Temperatur über 504,50 C und vorzugsweise zwischen 510 und 557,50 C vor,
um die gewünschte mittlere E-Phasen--Teilchengrösse von 1400 R oder grösser zu erhalten.
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Wenn auch diese Beschreibung ein Blatt und seine Herstellung hervorhebt,
versteht es sich, dass hiermit Bezüge auf ein gewalztes Produkt, welches in der
Dicke bis zu etwa 6,55 mm und sogar mehr reicht, beabsichtigt sind. Es ist nicht
beabsichtigt, dass der Begriff "Blatt" notwendigerweise willkürliche numerische
Beschränkungen auferlegt, die häufig verwendet werden, um ein
Blatt
von einer Platte oder ähnlichem zu unterscheiden. Nichtsdestotrotz strebt eine bevorzugte
Ausgestaltung der Erfindung ein Blatt an, das in der Dicke im Bereich von etwa 0,50
mm bis etwa 6,)5 mm liegt, da diese äusserst brauchbar in der Flugzeugindustrie
ist, wo die höchstmögliche Festigkeit und Reißfestigkeit für Hautabdeckungen benötigt
werden.
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Patentansprüche