DE69426020T2

DE69426020T2 - Verbesserungen in oder bezüglich die herstellung von extrudierte aluminium-lithium legierungen

Info

Publication number: DE69426020T2
Application number: DE69426020T
Authority: DE
Inventors: Martin Roy Jarrett
Original assignee: Luxfer Group Ltd
Current assignee: Pechiney Aviatube Ltd
Priority date: 1993-04-21
Filing date: 1994-04-21
Publication date: 2001-05-23
Anticipated expiration: 2014-04-22
Also published as: GB9519741D0; EP0695375B1; EP0695375A1; DE69426020D1; GB9308171D0; GB2291431B; GB2291431A; US5820708A; WO1994024329A1; ATE196660T1

Description

Die Erfindung betrifft die Extrusion von Aluminium-Lithium-Legierungen, wünschenswert in Form von relativ dünnen Profilen, die insbesondere für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt geeignet sind.
Herkömmlich werden für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt Strangpreßprofile aus Aluminiumlegierungen hergestellt, indem man einen homogenisierten und vorgewärmten Strang zu dem benötigten Profil extrudiert. Nach dem Abkühlen wird das Extrudat in Stücke von geeigneter Länge geschnitten (um in den Lösungsbehandlungsofen zu passen) und auf eine geeignete Temperatur und ausreichend lange erwärmt, um die löslichen Legierungselemente in eine feste Lösung aufzunehmen. Das Profil wird dann in Wasser gequericht, um die Legierungselemente bei Umgebungstemperatur in übersättigter fester Lösung zu halten. Diese herkömmliche Behandlung ist als "Formal- Lösungsbehandlung" bekannt und die Temperatur, bei der diese Behandlung durchgeführt wird, wird hierin als "die Lösungsbehandlungs-Temperatur" bezeichnet.
Eine Reihe von Öfen kann verwendet werden, um den Lösungsschritt durchzuführen, aber am gebräuchlichsten werden große Flammöfen verwendet, in denen die extrudierten Profile vertikal aufgehängt werden, wobei der Ofen direkt über einem Quench-Wasserbecken angebracht wird. Wenn die Profile genügend lange erwärmt wurden, wird der Boden des Ofens geöffnet und die Profile werden rasch in das Quenchbecken hinabgelassen, um ein schnelles und gleichmäßiges Quenchen zu erreichen. Nach dem Trocknen werden die Profile gestreckt, häufig in einem kontrollierten Ausmaß, um dem Endprodukt die optimalen Festigkeitseigenschaften zu verleihen und um Deformationen, die aus der Lösungsbehandlung herrühren, zu korrigieren. Das gestreckte Strangpreßprofil würde dann im allgemeinen bei einer relativ niedrigen Temperatur einer Vergütungsbehandlung unterzogen, um die erwünschten Festigkeitseigenschaften zu entwickeln.
Im Fall von handelsüblichen Aluminiumlegierungen, die für weniger anspruchsvolle Anwendungen als für die Luft- und Raumfahrt benötigt werden, wird das vorstehende Verfahren häufig vereinfacht. Handelsübliche Legierungen zeigen im allgemeinen eine viel geringere Empfindlichkeit gegenüber der Quenchrate als die Luft- und Raumfahrt-Legierungen und in jedem Fall sind die Anforderungen an ihre Eigenschaften geringer. Daher werden die separaten Arbeitsschritte des in Stücke Schneidens, des Lösens und des Wasserquenchens weggelassen und das heiße Profil wird so schnell wie möglich direkt in ein Quenchbecken geleitet, sobald es aus der Extrusionsdüse tritt.
Dieses sogenannte "Pressen-gequerichte" Strangpreßprofil wird dann einfach gequericht und härten gelassen. Diese vereinfachten Verfahren waren aufgrund der Erfordernis, Kombinationen mit anspruchsvollen Festigkeitseigenschaften zu erzielen, und der Notwendigkeit, daß das Extrudat diese Eigenschaften gleichmäßig aufweist, traditionell für Profillegierungen für die Luft- und Raumfahrt verboten.
Seit etwa zehn Jahren werden sehr große Anstrengungen unternommen, um durch die Zugabe von Lithium (in Kombination mit einer Reihe anderer Zusätze) Aluminiumlegierungen geringerer Dichte für die Luft- und Raumfahrt zu entwickeln. Um eine lohnende Reduzierung der Dichte zu erreichen, erfolgt die Lithiumzugabe wünschenswerterweise in einer Größenordnung von 2 bis 2 ¹/&sub2; Gew.-%, was etwa 10 bis 13 at-% entspricht. Obwohl dies höchst wünschenswerte Auswirkungen auf die Reduzierung der Dichte und die Erhöhung des Elastizitätsmodulus hat, bringt es auch einige Nachteile mit sich. Insbesondere kann das Lithiumatom, da es sehr klein ist, bei erhöhten Temperaturen ziemlich schnell vom Inneren des Materials zu dessen Oberfläche diffundieren. An der Oberfläche oxidiert es aufgrund seiner hohen Reaktivität schnell. Sollte Wasser oder Wasserdampf anwesend sein, wird das Oxid zu Lithiumhydroxid umgewandelt, das die Metalloberfläche, auf der es sich gebildet hat, schnell angreift. Dies kann sehr schnell zu einem schweren Korrosionsangriff auf das Metallsubstrat führen, häufig bis zu einem Ausmaß, bei dem das Produkt nicht mehr vermarktet werden kann. Lochfraß ist ein besonderes Problem bei relativ dünnen Profilen. Die Wanderung des Lithiums zur Oberfläche erzeugt außerdem in dem Metall eine Schicht, in der das Lithium an seiner Oberfläche abgebaut wurde, und je länger das Strangpreßprofil den erhöhten Temperaturen ausgesetzt ist, desto größer ist das Ausmaß des Lithiumabbaus.
Zu der beträchtlichen Möglichkeit eines Korrosionsangriffs kommt dann der weitere Nachteil eines verminderten Festigkeitspotentials als Folge des lokalen Lithium- Verlustes hinzu. Dies hat den weiteren Nachteil, daß die Dichte des restlichen Metalls erhöht wird.
Die Struktur von extrudierten Aluminium-Lithium-Legierungen wird weitgehend nicht rekristallisiert. Dies führt zu einer Erhöhung der Festigkeitseigenschaften in Längsrichtung als Folge der bevorzugten kristallographischen Anordnung, die aus dem Extrusionsvorgang entsteht (dem sogenannten "Extnisionseffekt"). Es führt auch zu einem besseren Ansprechen auf die anschließenden Aushärtungsbehandlungen, da das Vorhandensein einer großen Anzahl von Dislokationen in Form einer Dislokations-Substruktur zusätzliche Stellen für eine Aushärtung und eine bessere Verteilung der verfestigenden Phasen ergibt. Jede thermische Behandlung, wie die Lösungsbehandlung, wird einen Teil der Dislokations-Substruktur zerstören und auch ein gewisses Maß an Rekristallisierung bewirken. Beide Wirkungen tragen gemeinsam weiterhin dazu bei, das Festigkeitspotential des Extrudats zu verringern.
Die Anmelder haben gefunden, daß bei Anwendung des vorstehend beschriebenen herkömmlichen Herstellungsverfahrens für die Herstellung von Aluminium-Lithium- Strangpreßprofilen das Extrudat häufig eine stark korrodierte Oberfläche aufwies. Es wurden viele Versuche gemacht, um diese Korrosion auszuschließen. Eine Überlegung führte die Anmelder zu dem Schluß, daß Lithium während des Schritts der Lösungsbildung zur Oberfläche wandert, wo es während des Wasserquenchens zu Hydroxid umgewandelt wird, und daß das Unterbleiben eines ausreichend schnellen Herausnehmens, Abspülens und Trocknens des abgeschreckten Strangpreßprofils das Stattfinden der Korrosion nach der Lösungsbehandlung ermöglichte. Gleichgültig wie rasch diese Arbeitsschritte durchgeführt wurden, war es den Anmeldern nicht möglich, diese Korrosion auszuschließen. Nach weiteren Untersuchungen wurde überraschenderweise erkannt, daß die Korrosion tatsächlich während der Aufheizperiode im Lösungsofen auftrat. Da diese Öfen normalerweise vom "Falltür"-Typ sind, werden große Mengen von Dampf unmittelbar unter dem Ofen erzeugt, wenn die extrudierten Teile gequericht werden. Der Dampf dringt in den Ofen ein und wenn die nächste Charge von extrudierten Profilen eingebracht wird, enthält die Atmosphäre im Ofen immer noch einen relativ hohen Anteil an Wasserdampf. Dieser kondensiert auf den kalten Oberflächen der frisch eingeführten Profile und wandelt etwaiges Lithiumoxid auf den frischen Oberflächen, das von dem Wärmextrusionsvorgang herrührt, zu Lithiumhydroxid um, was bei der hohen Temperatur des Ofens zu einem besonders schnellen Angriff auf das Substrat führt. Daher kann, gleichgültig wie schnell das Material aus dem Quenchbecken entnommen wird oder wie schnell und sorgfältig es auch getrocknet wird, keine Reduzierung des Korrosionsangriffs erreicht werden.
Im Stand der Technik wurden verschieden Methoden beschrieben, um die Probleme der Lithiumwanderung und der korrosiven Anfressung zu bekämpfen, die auftreten, wenn eine Formal-Lösungsbehandlung durchgeführt wird. Eine von den Eigentümern der US-A-5061328 vorgeschlagene Lösung besteht darin, die exponierte Oberfläche der Legierung vor der Wärmebehandlung mit einem Element, beispielsweise mit Gold, zu überziehen, das einen Diffusionskoeffizienten aufweist, der bei der Wärmebehandlungstemperatur größer oder gleich ist wie der von Lithium.
Die Verwendung solch einer Beschichtung ist jedoch sowohl in Bezug auf die Materialien als auch wegen der zusätzlichen Verfahrensschritte teuer.
Ein weiterer Versuch besteht darin, während des Wärmebehandlungsschritts eine Schutzatmosphäre zu verwenden, beispielsweise eine Mischung aus Kohlendioxid und Wasserdampf, wie in GB-A-2137666 beschrieben. Wiederum wurde jedoch gefunden, daß eine gewisse Schädigung der Oberfläche und ein Verlust des Lithiums auftrat.
Ein erfolgreiches Verfahren, das von den Anmeldern vorgeschlagen wurde und von dem gefunden wurde, daß es diese Korrosion verhindert, nutzt ein organisches Öl mit hohem Siedepunkt, das vor der Lösungsbehandlung auf die Oberfläche aufgebracht wird, und das verbrennt, wenn das Extrudat erhitzt wird. Während das Extrudat jedoch kalt und daher für die Kondensation von Wasserdampf auf seiner Oberfläche anfällig ist, schützt das Öl die Oberfläche vor solch einer Kondensation und daher wird ein Angriff abgewehrt. Obwohl dieses Verfahren zufriedenstellend funktioniert, um das Korrosionsproblem weitgehend zu lösen, ist es relativ arbeitsintensiv und schließt nicht den Lithiumabbau aus, der als Folge davon auftritt, daß das Extrudat bei der relativ hohen Temperatur des Lösungsbehandlungsofens gehalten wird, und schließt auch nicht die Rekristallisierung und/oder Erholung aus, was dazu führt, daß die endgültigen Festigkeitseigenschaften des extrudierten Materials verringert werden.
Ebenso ist eine Lösungsbehandlung in einem Salzbad möglich und das bedeutet, daß das Extrudat während der kritischen Aufheizperiode nicht mit Wasserdampf in Kontakt kommt. Wiederum tritt jedoch ein Lithiumabbau mit der damit einhergehenden unvermeidlichen Verringerung der Festigkeitseigenschaften und der Erhöhung der Dichte auf, ebenso wie die Möglichkeit entsteht, daß eine Rekristallisierung und/oder Erholung auftritt.
Daher besteht ein Bedarf an einem Verfahren, mit dem man ein extrudiertes Material mit verringerter Oberflächenkorrosion erzeugen kann, während ein nennenswerter Verlust von Lithium aus der Legierung vermieden wird.
Die Anmelder haben nun gefunden, daß es innerhalb bestimmter Zusammensetzungsgrenzen möglich ist, sowohl die vorstehend beschriebenen Korrosionsprobleme zu überwinden als auch ein Extrudat mit einer deutlich verbesserten Obflächenbeschaffenheit bereitzustellen, während gleichzeitig sowohl die an Lithium verarmte Schicht mit den damit einhergehenden Nachteilen minimiert wird, als auch die Auswirkungen der Rekristallisierung mit ihren Nachteilen für die Festigkeit zu minimieren. Das Verfahren, durch das dies erreicht wird, besteht darin, zuerst eine Grundzusammensetzung auszuwählen, die der Legierung eine niedrige Quenchempfindlichkeit verleiht. Ein Strang dieser Zusammensetzung wird dann unter Bedingungen extrudiert, die sicherstellen, daß die Legierungselemente während des Extrusionsvorgangs völlig in so eine feste Lösung aufgenommen werden, welcher unter Bedingungen stattfindet, die sicherstellen, daß die Legierungselemente in fester Lösung bleiben. Da die Legierungszusammensetzung unter dem Gesichtspunkt der niedrigen Empfindlichkeit gegenüber den Quenchbedingungen ausgewählt wurde, kann diese feste Lösung während des Quenchens im Extrudat beibehalten werden, beispielsweise indem man dieses direkt durch ein Wasserbecken leitet, das sich in der Nähe der Extrusionsdüse befindet. In einer industriellen Extrusionspresse könnte der Abstand zwischen dem Wasserbecken und der Extrusionsdüse eine Größenordnung von 2 bis 3 Meter haben. Da das austretende Extrudat sich oberhalb der Solvustemperatur befindet, besteht keine Möglichkeit, daß Wasserdampf auf seiner Oberfläche kondensiert. Das Extrudat weist diese Temperatur nur für sehr kurze Zeit auf, bevor es sehr rasch im Quenchbecken abgekühlt wird, wodurch die Zeit für die Lithiumwanderung, für die Bildung von Oxid/Hydroxid an seiner Oberfläche und für das Stattfinden von Rekristallisierungs- und/oder Erholungsvorgängen minimiert wird. Das Ergebnis ist ein vollkommen lösungsbehandeltes Hochqualitäts-Strangpreßprofil mit einer praktisch korrosionsfreien Oberfläche, mit einer geringeren Deformation als eine solche aus einem separaten Lösungsbehandlungsschritt, und einem Zustand, in dem es für das Strecken und Härten bis zu den endgültigen Festigkeitseigenschaften bereit ist.
In einer Arbeit, die in Materials Science and Technology, September 1988, Bd. 4, Seiten 816 bis 823, veröffentlicht wurde, beschreiben die Verfasser, N. C. Parson und T. Sheppard, wie sie das Warmverformungsverhalten einer Al-Li-Mg-Zr-Legierung bei der Warmverwindung und -extrusion charakterisieren. Insbesondere fanden sie, daß es möglich war, Al-Li-Mg-Legierungen, die kein Kupfer enthielten, zu Press-quenchen und eine gute Zugfestigkeit zu erhalten. Fig. 12 ihrer Arbeit zeigt, daß die Bedingungen T5 und T6 für die getestete Legierung tatsächlich die gleiche Zugfestigkeit aufwiesen. "T5" ist die Bezeichnung für ein Material, das an der Presse gequericht und dann gehärtet wird, während "T6" bedeutet, daß eine vollständige Form-Lösungsbehandlung vor dem Peak-Härten durchgeführt wurde. Die Arbeit erwähnt jedoch nicht die Bruchzähigkeit, die Duktilität, die Zugfestigkeitsgrenze oder die Korrosionsbeständigkeit der extrudierten Legierung bei der T5-Bedingung, wobei alle diese Eigenschaften von grundlegender Bedeutung für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt sind. Daher wird aus dieser Arbeit nicht deutlich, ob von den Verfassern ein Material erhalten wurde, das sich für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt eignet.
Die Arbeit von Parson und Sheppard beruht auf Arbeiten, die von Dr. Parson für einen PhD am Imperial College of Science and Technology in London durchgeführt wurden, und wird in seiner Doktorarbeit umfassender wiedergegeben. In dieser Doktorarbeit untersuchte Dr. Parson eine Al-Li-Mg-Legierung, die nominal 1,0 Gew.-% Cu enthielt, und fand, daß sie ein anderes Verhalten zeigte, als die kupferfreie Legierung, die in der gemeinsamen Schrift mit Sheppard beschrieben wurde. Es wurde berichtet, 10 daß bei dieser Cu-haltigen Legierung die T5-Eigenschaften wesentlich schlechter waren als die T6-Eigenschaften, und Dr. Parson kommentierte dies in seiner Doktorarbeit dahingehend, daß die Wirkung des zugegebenen Kupfers entweder darin bestand, es schwieriger zu machen, eine vollständige feste Lösung aller Komponenten der Legierung beim Austritt aus der Extrusionsdüse zu erhalten, oder die resultierende Legierung zu quenchempfindlich für seine Verfahrensbedingungen zu machen. Somit fand Dr. Parson, daß selbst mit dem kleinen, leicht zu überuvachenden experimentellen Extrusionsapparat, der von ihm verwendet wurde, es nicht möglich war, mit Cu-haltigen Al-Li-Mg-Legierungen gute T5-Eigenschaften zu erhalten. Diese Erfindung sucht daher nach Wegen, ein Verfahren bereitzustellen, das dieses Problem löst.
WO-92/12269 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von Li-haltigen Legierungen auf Aluminiumgrundlage, einschließlich der Schritte des Homogenisierens eines Rohlings aus einer Legierung, die u. a. weniger als 1% Zn und bis zu 0,1% Zr enthält, in einem Temperaturbereich von 500 bis 1000ºF (260-538ºC) und des Haltens des Rohlings bei diesem Temperaturbereich während des Extrusionsvorgangs. Nach dem Extrudieren des Rohlings zu der gewünschten Form wird das Extrudat einer Lösungswärmebehandlung unterzogen, vorzugsweise im Bereich von 900-1050ºF (482 bis 565ºC), um lösliche Elemente zu lösen.
Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Extrudieren einer lithiumhaltigen Aluminiumlegierung bereitgestellt die die folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist:
Lithium 1,7 bis 2,8
Magnesium 0 bis 1,9
Kupfer 1,0 bis 3,0
Mangan 0 bis 0,9
Zirkonium 0 bis 0,25
mindestens ein anderes kornsteuerndes Element 0 bis 0,5
Nickel 0 bis 0,5
Zink 0 bis 0,5
Aluminium Rest (abgesehen von etwaigen Verunreinigungen)
wobei die anderen kornsteuernden Elemente ausgewählt sind aus Hafnium, Niob, Scandium, Cer, Chrom, Titan und Vanadium und wobei mindestens eines von (i) Mangan, (ii) Zirconium und (iii) einem der anderen kornsteuernden Elemente anwesend ist, wobei das Verfahren umfaßt:
(a) Bereitstellen eines Vorblocks aus der Legierung in homogenisiertem Zustand bei einer für die Extrusion geeigneten Temperatur,
(b) Extrudieren des Strangs bei einer Temperatur von 490º bis 540ºC und bei einer Extrusionsrate von mindestens 4 m/min, so daß sich im wesentlichen sämtliche Komponenten in fester Lösung befinden, wenn das Extrudat aus der Extrusionsdüse tritt und
(c) Abkühlen des Extrudats von seiner Extrusionstemperatur auf unter seine Solvustemperatur ohne irgendeinen Zwischenschritt bei einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um im wesentlichen zu vermeiden, daß eine Ausscheidung seiner Komponenten stattfindet.
Besonders bevorzugte Legierungen sind diejenigen innerhalb der Zusammensetzungsgrenzen der registrierten Legierungen AA 8090 oder AA 8091.
Die Dicke des extrudierten Profils, das mit dem Verfahren der Erfindung hergestellt wurde, kann so groß wie 90 mm sein, ist aber üblicherweise geringer als 35 mm.
Das Verfahren der Erfindung ist insbesondere nützlich für die Herstellung von extrudiertem Material mit einer Dicke von 0,4 bis 5,0 mm und man kann damit Strangpreßprofile ohne jegliche Deformation erzeugen, die normalerweise mit dem Quenchen von Form-Lösungsglühungs-behandelten Profilen einhergeht, insbesondere, wenn deren endgültige Dicke unter 1 mm beträgt.
Anhand dieses Verfahrens kann ein Extrudat erzeugt werden, das entweder eine rekristallisierte oder eine nicht-rekristallisierte Struktur aufweist. Eine rekristallisierte Struktur kann bevorzugt werden, wenn es wichtig ist, eher isotrope mechanische Eigenschaften, möglicherweise auf Kosten der mechanischen Festigkeit, zu erhalten. Die Rekristallisation wird durch eine Reduktion der Menge des kornsteuernden Elements gefördert, z. B. indem man den Zr-Gehalt unter etwa 0,06 Gew.-% hält. Eine Rekristallisation kann auch bewirkt werden, indem man sicherstellt, daß die Temperatur des Strangpreßprofils beim Verlassen der Düse hoch gehalten wird, beispielsweise mittels einer hohen Vorwärmtemperatur des Extrusionsstrangs oder durch Extrudieren mit hoher Geschwindigkeit. In der Praxis können Kombinationen dieser Maßnahmen erforderlich sein, um ein vollkommen rekristallisiertes Extrudat zu erhalten.
Durch Arbeiten bei einer Extrusionstemperatur (d. h. der Temperatur des Extrudats beim Verlassen der Düse), die höher ist als die Solvustemperatur der Legierung, kann eine im wesentlichen nicht-rekristallisierte Struktur erhalten werden. Eine Legierung wie 8090, deren Schmelzpunkt viel höher liegt als ihre Solvustemperatur, ergibt ein relativ breites "Fenster" von möglichen Extrusionstemperaturen. Bei Extrusionstemperaturen zwischen 520 und 540ºC können Extrusionsraten von bis zu 17 m/min erreicht werden.
Eine bevorzugte Homogenisierungsbehandlung besteht darin, den Vorblock langsam von 480ºC auf zwischen 540 und 550ºC zu erwärmen, d. h. langsamer als etwa 50ºC/Stunde und stärker bevorzugt langsamer als etwa 20ºC/Stunde. Der Strang wird 24 Stunden oder länger in diesem Temperaturbereich gehalten und wird dann auf Raumtemperatur abgekühlt. Luft kann zur Kühlung verwendet werden.
Unmittelbar vor der Extrusion wird der homogenisierte Vorblock vorzugsweise auf 490 bis 540ºC erwärmt und in den vorgewärmten Pressenbehälter eingeführt. Das Erwärmen des Vorblocks kann mittels Induktionserwärmen oder in einem Gasofen durchgeführt werden.
Ein schnelles Abkühlen des Extrudats mit einem Luftgebläse oder durch Sprühwasser oder durch Kombinationen dieser beiden unmittelbar nach der Extrusion, anstelle eines Eintauchens in Wasser, wird im Kontext der Erfindung auch als "Pressen- Quenchen" betrachtet, jedoch wird das Quenchen durch Eintauchen in Wasser bevorzugt.
Das Quenchen mit einem Kaltluftstrahl läßt in dem Extrudat eine geringere unerwünschte Spannung zurück als das Quenchen mit Wasser, aber die Quench-Wirkung ist mit Luft langsamer. Daher bevorzugt man für relativ dickere Profile das Wasserquenchen.
Es kann eine direkte oder indirekte Extrusion durchgeführt werden und das hergestellte extrudierte Material kann einem herkömmlichen Vergütungsschritt unterzogen werden, um die benötigten mechanischen Eigenschaften zu erzeugen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand von Beispielen beschrieben.

Beispiele 1 bis 5

Fünf DC-gegossene Vorblöcke aus 8090-Legierung mit einem Durchmesser von 183 mm wurden mittels Erwärmen von 480ºC auf 540ºC bei einer Rate von 20ºC pro Stunde und durch 24-stündiges Halten bei dieser Temperatur, bevor sie mittels Luft auf Raumtemperatur abgekühlt wurden, homogenisiert. Die Stränge wurden dann auf die Rückerwärmungstemperatur erwärmt und 1 Stunde lang gehalten, bevor sie in einen vorgewärmten Behälter gegeben wurden und in einer indirekten Strangpresse in die Form von relativ dünnen Profilen extrudiert wurden. Die Profile wurden durch eine stehende Wasserquench-Welle geleitet, die sich in 3 Meter Entfernung von der Extrusionsdüse befand.
Die Extrusionsbedingungen und die grundlegenden Eigenschaften der so gebildeten Strangpreßprofile sind in Tabelle 1 angegeben.
Die Beispiele 1 bis 4 wurden auf einer indirekten 1600 Tonnen-Strangpresse mit einem Behälterdurchmesser von 190 mm extrudiert. Beispiel 5 wurde auf einer direkten 5000 Tonnen-Strangpresse mit einem Behälterdurchmesser von 418 mm extrudiert. Das Querschnittsprofil des Extrudats von Beispiel 5 wird in Fig. 1 gezeigt, wobei die Zugfestigkeitsprobe von der dicksten Stelle des Extrudats entnommen wurde. TABELLE 1
Sämtliche Profile wurden nach dem Press-Quenchen um 1,5 bis 3% gestreckt und dann 4,5 Stunden lang bei 210ºC vergütet. Ihre mechanischen Eigenschaften wurden mittels Längszugfestigkeitstests unter der Bedingung T8511 bestimmt.
Die Beständigkeit gegenüber einer Schichtkorrosion wurden ebenfalls bestimmt und es wurde gefunden, daß sie in jedem Fall der Klasse EA/EB entsprachen.
Nach dem Quenchen und Aushärten trat keine Korrosion an den Profilen auf.
Die Vorteile des Verfahrens der Erfindung sind die folgenden:
(a) eine reduzierte Deformation der Extrusionsteile, wenn sie einen relativ dünnen Querschnitt hatten, im Vergleich zu Produkten mit der gleichen Dicke, die auf herkömmliche Weise geformt worden waren, was eine Formal-Lösungsbehandlung einschließt,
(b) die Möglichkeit, zufriedenstellende, relativ dünne Profile, z. B. mit einer Dicke von weniger als 2, 5 mm, vorzugsweise 0,4 mm bis 1,0 mm herzustellen,
(c) Die Fähigkeit, relativ dicke Profile, z. B. mit einer Dicke von mindestens 5 mm, beispielsweise mindestens 15 mm und für bestimmte Legierungen, wie AA 8090- Legierungen, von bis zu 90 mm herzustellen,
(d) die gute Anwendbarkeit des Verfahrens auf einen großen Bereich von Lithum- und Kupferhaltigen Aluminiumlegierungen;
(e) die Verhinderung einer Korrosion, die bei Formal-Lösungsbehandlungen auftritt und
(f) das Erreichen von Festigkeitseigenschaften für Strangpreßprofile mit einer Qualität und Zuverlässigkeit, die bisher nur im Zusammenhang mit Formal- Lösungsbehandlungen für möglich gehalten wurde.

Claims

1. Verfahren zum Extrudieren einer lithiumhaltigen Aluminiumlegierung, die, in Gewichtsprozent, die Zusammensetzung aufweist:

Lithium 1,7 bis 2,8

Magnesium 0 bis 1,9

Kupfer 1,0 bis 3,0

Mangan 0 bis 0,9

Zirconium 0 bis 0,25

mindestens ein anderes die Körnung 0 bis 0,5 steuerndes Element

Nickel 0 bis 0,5

Zink 0 bis 0,5

Aluminium Rest (abgesehen von eventuellen Verunreinigungen),

worin die anderen die Körnung steuernden Elemente aus Hafnium, Niob, Scandium, Cer, Chrom, Titan und Vanadium ausgewählt sind, und worin mindestens eine Substanz von (i) Mangan, (ii) Zirconium und (iii) einem der anderen die Körnung steuernden Elemente als ein Körnungs-Steuerungsmittel vorliegt, wobei das Verfahren umfaßt:

(a) Bereitstellen eines Vorformlings der Legierung in einem homogenisierten Zustand bei einer Temperatur, die für die Extrusion geeignet ist,

(b) Extrudieren des Vorformlings bei einer Temperatur von 490ºC bis 540ºC und bei einer Extrusionsgeschwindigkeit von mindestens 4 m/min, so daß im wesentlichen alle seine Bestandteile in fester Lösung vorliegen, wenn das Extrudat die Extrusionsdüse verläßt, und

(c) Abkühlen des Extrudats von seiner Extrusionstemperatur auf unter seine Verflüssigungstemperatur in Abwesenheit irgeneinen Zwischenschritts bei einer Geschwindigkeit, die ausreicht, um im wesentlichen zu verhindern, daß eine Ausfällung seiner Bestandteile stattfindet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Legierung eine Zusammensetzung innerhalb der Grenzen der registrierten Legierungen AA 8090 oder AA 8091 aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Abkühlen mittels Wasserkühlung durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das den Schritt der Vergütung des abgekühlten Extrudats einschließt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Extrudat eine Dicke von bis zu 90 mm aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Extrudatdicke bis zu 35 mm beträgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Extrudatdicke bis zu 15 mm beträgt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Extrudatdicke 0,4 bis 5,0 mm beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Extrudatdicke 0,4 bis 1 mm beträgt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Extrusionstemperatur zwischen 520 und 540ºC liegt.