DE2454559C3

DE2454559C3 - Aluminium-Knetlegierung mit Beryllium und Magnesium

Info

Publication number: DE2454559C3
Application number: DE19742454559
Authority: DE
Inventors: Aleksandr Nikolaevič Gulin; Konstantin Petrovič Jazenko; Efrem Jul'evič Kričevskij; geb. Žuravleva Raisa Grigor'evna Moskva Saryčeva; Nikolaj Grigor'evič Sidorov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-11-18
Filing date: 1974-11-18
Publication date: 1982-02-25
Also published as: DE2454559A1; DE2454559B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Aluminium-Knetlegierungen für die Herstellung von Flugzeugteilen bzw. anderer Konstruktionen, deren bestimmte Kriterien geringes Gewicht und Starrheit bei ausreichender Festigkeit bei Temperaturen von etwa 300° C sind.

Es ist eine Knetlegierung bekannt, welche aus 24 bis 43% Aluminium und 57 bis 76% Beryllium besteht Eine Legierung mit einem derart hohen Gehalt an Beryllium weist einen hohen Elastizitätsmodul auf; sie besitzt ein vermindertes Verformungsvermögen im Vergleich zu bekannten Aluminiumlegierungen, wodurch ihre Anwendbarkeit begrenzt ist

Es ist weiter eine Knetlegierung auf der Basis von Aluminium bekannt, die mit Magnesium und 30 bis 50% Beryllium legiert ist Der Berylliumgehalt über 30% verleiht ihr einen hohen Biegewiderstand. Infolge der niedrigen Plastizität von Beryllium, welches ein hexagonales Kristallgitter mit einem ungünstigen Verhältnis der Parameter hat, ist es aber technisch schwierig, diese Legierung beispielsweise zur Herstellung dünner, starrer Beplankungen von Flugzeugen zu verwenden.

Diese Legierung enthält zwar weniger Beryllium als die oben erwähnte, sie weist aber auch eine verminderte Umformbarkeit im Vergleich zu den bekannten Aluminiumlegierungen auf.

Für die Herstellung von Flugzeugteilen, z. B. von Tragflächen mit dünnem Querschnitt, sind Aluminiumlegierungen mit sehr guter Umformbarkeit erforderlich; dabei wird das Halbzeug nämlich durch Biegen und Stanzen bearbeitet.

Zur Zeit sind keine Knetlegierungen bekannt, die zugleich allen anfangs aufgezählten Anforderungen

gerecht werden.

Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Aluminium-Knetlegierung, die außer einer verbesserten Umformbarkeit ein geringes spezifisches Gewicht, einen hohen Elastizitätsmodul und Festigkeitskennwerte handelsüblicher Aluminiumlegierungen behält

Diese Aufgabe wird durch die Entwicklung einer Aluminium-Knetlegierung gelöst, die aus 9,5 bis 30,0% Beryllium, 0,5 bis 10,0% Magnesium, 0,05 bis 0,5% Titan, ίο 0,05 bis 0,5% Zirkonium, und Aluminium als Rest besteht

Die erfindungsgemäße Legierung mit bis 30% Beryllium hat eine höhere Umformbarkeit, was beim Biegen mit kleinen Biegeradien und beim Tiefziehen dringend erforderlich ist; so übersteigt der Biegewiderstand der erfindungsgemäßen Legierung den Biegewiderstand der bekannten Aluminiumlegie^tngen um das l,5-bis2fache. ·

Die angegebene Kombination der Eigenschaften in der erfindungsgemäßen Legierung wird dadurch erzielt, daß darin als Basis ein mechanisches Aluminium-Beryllium-Gemisch ausgenutzt wird, das mit Magnesium, Titan und Zirkonium legiert ist, während in den bekannten Legierungen die Grundlage eine feste Lösung darstellt, wie es für hochfeste Legierungen üblich ist

Die erfindungsgemäße Legierung, die eine mechanische Mischung aus Aluminium und Beryllium darstellt, die mit Magnesium, Titan und Zirkonium legiert ist, wird hergestellt indem sie in einem Vakuurainduktionsofen unter inerter Atmosphäre geschmolzen und vergossen wird, wonach die Gußkörper verformt werden, beispielsweise durch Pressen, Stanzen, Walzen, Ziehen oder Schmieden.

Es ist auch möglich, die Formkörper unter Anwendung der Verfahren der Pulvermetallurgie herzustellen.

Die Einführung von Magnesium in der angegebenen Menge und im angegebenen Verhältnis mit chemisch aktiven Metallen, wie Titan und Zirkonium, in die Legierung gewährleistet die Ausbildung eines gleichmäßig feinkristallinen Gefüges, das die Umformbarkeit der Legierung begünstigt

Zur Erläuterung der Erfindung sind in nachstehender Tabelle verschiedene Zusammensetzungen der Legierung und deren Eigenschaften beschrieben.

Tabelle

Leg	Be	Mg	Ti	Zr	Al	"B	ή	V	E	)'
		"··	"'«	X		N/mm'	*"_n*		N/mm^;	g/cm'
1	30	0.5	0.05	0.05	Rest	400-420	20-30	25-35	1.35 ■ 10^s	2,35
I	29	5.0	0.05	0.05	Rest	420-480	20-35	30-40	1.35 ■ 10^;	2,35
i	20	7.5	0.1	0.1	Rest	420-480	20-34	40 50	1.15 ■ 10'	2,4
4	95	10	0.5	0.5	Rest	430-470	25-35	45-50	1.0 10'	2,45
Hierin	sird	η if Zugfestigkeit, ή	Bruchdehnung, ψ -	Einschnürung. /:	Mastj/itatsmndul. χ	spezifisches Ci	ewicht.

Diese Legiertingen werden durch Schmelzen und darauffolgendem Gießen von Barren in Vakuuminduktionsöfen unter inerter Schutzgasatmosphäre herge* stellt

Aus den Legierungen können Stangen, Streifen, Profile und andere Halbzeuge sowie Bleche mit verschiedenen Dicken hergestellt werden.

Die Verformung erfolgt bei Temperaturen Von 400° bis 42O⁰C

Die Legierungen benötigen keine zusätzliche War* mebehandlung und sind gegen Temperatureinwirkün' gen praktisch unempfindlich. Mechanische Eigenschaften Und das Gefüge der Legierungen erfahren bei Daüererwärmüngen keine merkliche Änderungen.

In der erfindungsgemäßen Legierung ist der Gehalt an Beryllium bis auf 9,5% herabgesetzt und der Gehalt an Aluminium und Magnesium gesteigert, was einen positiven Einfluß auf die Umformbarkeit ausübt, welche durch solche Kenndaten, wie Kerbschlagzähigkeit, Empfindlichkeit gegen Einkerben und zu Spannungsanhäufungen führende Querschnittsänderungen (Risse, Kratzer), bestimmt wird.

Ihrem Gefüge nach können Aluminium-Beryllium-Legierungen zu Verbundwerkstoffen gezählt werden, in welchen eine Aluminiummatrix durch Berylliumlamellen in Abhängigkeit von der Art und der Herstellung des Halbzeugs verfestigt ist

Die erfindungsgemäße Legierung hat mechanische und physikalische Eigenschaften, welche die bekannter Legierungen übertreffen. Sie ist zur Herstellung von Konstruktionen bestimmt, deren Kriterien geringes Gewicht und Starrheit sind. Zu solchen Konstruktionen gehören Querruder von Flugzeugen, Steuerruder, zylindrische Hüllen u. dgl., also von Teilen mit komplizierter Form.

Aus der erfindungsgemäßen Legierung können Erzeugnisse zum einmaligen Gebrauch für den Betrieb bei Temperaturen bis 400° C und solche Erzeugnisse hergestellt werden, welche für einen Dauerbetrieb bei Temperaturen bis 260°C ohne andauernde einseitige Belastungen bestimmt sind.

Prüfungen haben ergeben, daß die erfindungsgemäß

ίο hergestellte Legierung eine höhere Plastizität aufweist als analoge bekannte Legierungen, welche für die Herstellung von Teilen für Flugzeuge verwendet werden.

Die erfindungsgemäße Legierung kann nicht nur für die Herstellung sämtlicher Teile einer Konstruktion, sondern auch für die Herstellung einiger Teile dieser Konstruktion in Verbindung mit solchen Teilen verwendet werden, die aus den bekannten Legierungen auf der Basis von Aluminium hergestellt werden.

Claims

Patentanspruch:

Aluminium-Knetlegierung mit Beryllium und Magnesium, dadurchgekennzeichnet, daß sie aus 9,5 bis 30,0% Beryllium, 0,5 bis 10,0% Magnesium, 0,05 bis 0,5% Titan, 0,05 bis 0,5% Zirkonium und Aluminium als Rest besteht