DE69526335T2

DE69526335T2 - Wärmebehandlung von aluminium-lithium-legierungen

Info

Publication number: DE69526335T2
Application number: DE69526335T
Authority: DE
Inventors: Howard James Price
Original assignee: BAE Systems PLC
Current assignee: BAE Systems PLC
Priority date: 1994-12-10
Filing date: 1995-12-11
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2015-12-12
Also published as: JP3147383B2; ES2172603T3; EP0742846B1; KR970701272A; WO1996018752A1; CA2181585C; CN1062315C; CN1140474A; PL315806A1; EP0742846A1; MY111856A; PL179787B1; KR100254948B1; CA2181585A1; UA41975C2; RU2127329C1; GB9424970D0; AU4182096A; JPH09504833A; TW373025B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Wärmebehandlung von Aluminium-Lithium-Legierungen und insbesondere auf eine Wärmebehandlung zur Verfestigung derartiger Legierungen und zur Optimierung der planaren Beanspruchungsfähigkeit derartiger Legierungen. Solche Legierungen sind insbesondere zur Verwendung bei der Außenhaut von Flugzeugen bekannt, und sie werden insbesondere für die Außenhaut des Rumpfes, des Tragflügels und für das Leitwerk kommerzieller Flugzeuge benutzt. Insbesondere bei dieser Anwendung ermöglicht die niedrige Dichte, die hohe Steifigkeit und die exzellente Lebensdauer-Eigenschaft der Aluminium-Lithium-Legierungen eine Gewichtsersparnis, wodurch die Wirtschaftlichkeit des Flugzeugs maximiert wird.
Bekannte Dokumente, die bezüglich dieser Erfindung relevant sind und zur Zeit der Schaffung der Erfindung veröffentlicht waren, sind die folgenden: "Effect of thermal exposure at 70ºC on the performance of damage tolerant aluminium-lithium alloy sheet.", Februar 1995, Reference DRA/SMCIWP952008 von D. S. McDarmaid; "Mechanical properties of 2024-T3 aluminium alloy sheet.", Dezember 1991, Reference TR91071 von D. S. McDarmaid, C. E. Thomas und C. Wheeler, sowie die US-PS 4812178, die ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Aluminium-Lithium-Legierung beschreibt, wobei eine Folge von wenigstens zwei künstlichen Alterungsstufen durchgeführt wird, und die erste Stufe bei Temperaturen zwischen 270ºC und 215ºC durchgeführt wird, und der komplementäre Alterungsschritt bei Temperaturen zwischen 215ºC und 165ºC durchgeführt wird.
Die Aluminium-Lithium-(Al-Li)-Legierungen, die von der ALUMINIUM ASSOCIATION unter AA8090 und AA2091 registriert sind, (diese werden im folgenden ohne die Kennziffer "AA" genannt) haben in rekristallisierter Blechform und unter Alterungsbedingungen eine "Beschädigungstoleranz" gezeigt, insofern als Lebensdauerriß-Wachstumsraten erfreulich niedrig sind, verbunden mit einer verhältnismäßig hohen ebenen Beanspruchungsbruch- Fähigkeit (Kc). Als solche wurden die beiden Produkte ausgiebig als potentielle Alternativen für die gegenwärtig am meisten benutzten Materialien für Zivilflugzeug- Anwendungen untersucht, insbesondere im Hinblick für einen Rumpf mit einem Überzug aus einem alclad 2024 T3 Blech und einem 2014A T4 Blech, wo die Dichteverminderung der den Lithium enthaltenden Legierungen eine beträchtliche Gewichtsersparnis ergab. 8090 in Plattenform wurde außerdem für obere und untere Tragflügel-Beplankungen und Anwendungen bei Leitwerken untersucht und sie können für die oberen Flügel- Beplankungen in Betracht gezogen werden.
Außer dem Erfordernis der "Beschädigungstoleranz" gibt es mehrere andere notwendige Charakteristiken, die jedes neue Hautmaterial bzw. Beplankungsmaterial und insbesondere Beplankungsmaterialien für den Flugzeugrumpf und das Leitwerk besitzen müssen. Es muß eine ausreichende Festigkeit vorhanden sein, die Materialien müssen einen guten Korrosionswiderstand haben und ein oft unberücksichtigtes, aber sehr wichtiges Erfordernis ist eine thermische Langzeitstabilität, das heißt die Fähigkeit ausgedehnten Perioden mäßig erhöhter Temperaturen widerstehen zu können, ohne daß ein merklicher oder unannehmbarer Verlust von irgendeiner der Schlüsselcharakteristiken auftritt. Bei einem im Unterschallbereich fliegenden Zivilflugzeug wird der Rumpf im schlimmsten Fall am Boden einer thermischen Beanspruchung durch die kombinierten Wirkungen hoher Umgebungstemperaturen und intensiver Sonneneinstrahlung ausgesetzt. Es wird allgemein anerkannt, daß unter tropischen Bedingungen die Temperatur an der Rumpfaußenseite 70 bis 85ºC betragen kann, wenn die Sonne nahe am Zenith steht. Über die Lebensdauer des Flugzeugs könnte dies im schlimmsten Fall eine kumulative Hochtemperatur-Beanspruchung während etwa 65000 Stunden bedeuten (das heißt 6 Stunden pro Tag, während 30 Jahren), obgleich eine solche Beanspruchung nur erreicht werden könnte, wenn das Flugzeug entweder unter diesen Bedingungen verstaut wird oder unregelmäßig von tropischen Basen operiert. Die thermische Stabilität ist auch ein wichtiges Merkmal, wenn man Al-Li-Legierungen für die Außenhaut von Tragflügeln und Leitwerken beabsichtigt.
Die 8090- und 2091-Legierungen wurden in erster Linie für Anwendungen unter den T81 und T84 Bedingungen untersucht. Die T81-Bedingung für 8090 wird durch künstliche Lebensdauer-Härtung ("Alterung") aus der T31-Bedingung erlangt (das heißt Lösungsbehandlung und gesteuerte Streckung) für 24 Stunden bei 150ºC, während dieT84-Bedingung für 2091 durch Alterung aus der T3-Bedingung für 12 Stunden bei 135ºC durchgeführt wurde, wobei die Temperatur von Umgebungstemperatur auf 135ºC über eine flache Rampe angehoben wurde. Mit diesen Behandlungen wurde beabsichtigt Produkte zu erzeugen, die die mechanischen Eigenschaften von alclad 2024 T3 nachahmen (das heißt die untere Grenze für eine 0,2% Dauerfestigkeit wurde bei etwa 270 Mpa) eingestellt, damit jene Ersatzanwendungen leichter betrachtet werden können. Es besteht demgemäß eine weitverbreitete Annahme, daß Al-Li-Legierungen statische Festigkeiten erfordern, die wenigstens gleich sind, dem alclad 2024 T3, um erfolgreich als Rumpfhautüberzug angewendet zu werden. Dies ist nicht notwendig, da das Ansteigen des Elastizitätsmoduls, das dem Lithiumgehalt zugeordnet ist, in der Lage ist, mehr als einen Ausgleich einer geringen Verminderung der Festigkeit herbeizuführen, die nunmehr als erforderlich betrachtet wird, um eine wirkliche Forderung für eine sehr hohe Bruchzähigkeit und einen guten Schlagwiderstand zu befriedigen.
Obgleich künstliche Alterungsbehandlungen durchgeführt wurden, ist es bekannt, daß die erwähnten Al-Li-Produkte keine thermische Stabilität im Temperaturbereich zwischen 70-85ºC aufweisen, und eine Erhöhung der Festigkeit mit einer nicht proportional großen Verminderung der Bruchfähigkeit (Kc) nach einer relativ kurzen isothermischen Behandlung erfolgt (das heißt eine sehr bedeutende Wirkung nach 1000 Stunden). Diese inverse Beziehung zwischen Festigkeit und Kc für Al-Li-Legierungen wurde bei zahlreichen Gelegenheiten demonstriert. Wenn man davon ausgeht, daß diese anfänglichen Zähigkeitswerte für beide Legierungen, die im Hinblick auf ihre jeweiligen bekannten Bedingungen gealtert wurden (das heißt T81 und T84 für 8090 bzw. 2091) Grenzwerte für die beabsichtigte Anwendung sind, im Vergleich zu alclad 2024 T3 (der gegenwärtige Industriestandard), so wird das Fehlen der thermischen Stabilität und die nachteilige Wirkung auf die Zähigkeit bei einem scheinbar sehr kleinen Ansteigen der Festigkeit im allgemeinen als Hauptanteilsfaktor dafür angesehen, daß diese Legierungen kaum bei Rumpfausbildungen ziviler Flugzeuge benutzt wurden.
Eine der Ursachen der thermischen Instabilität ist die Ausfällung von δ' (Al&sub3;Li). Der Grund für diese fortgesetzte Ausfällung von δ' und demgemäß die thermische Instabilität sind derart, daß eine umgekehrte Beziehung zwischen dem Gleichgewichtsvolumenanteil von δ' und der Temperatur (das heißt der Ausgleichsvolumenbruchteil steigt an, wenn die Temperatur vermindert wird) besteht. Die hohe Diffusionsrate von Lithium in Aluminium gewährleistet, daß die Bildung von δ' nicht wirksam durch die Diffusionsrate gesteuert wird, bis die Temperatur in beträchtlicher Weise unter die betreffende Behandlungs- Temperatur fällt. Daher folgt, daß sogar eine extensive Alterung bei den bekannten Alterungstemperaturen (das heißt 135-150ºC) niemals auch nur annähernd eine vollständige Ausfällung von δ' bewirkt und eine hohe thermodynamische Antriebskraft für die fortschreitende Ausfällung erreicht wird, verbunden mit entsprechenden Raten der Lithium-Diffusion, wird dies bei einer Temperatur in der Nähe der maximalen betrachteten Behandlungstemperaturen erfolgen oder dicht darunter. Stattdessen dient eine extensive Alterung bei diesen "höheren" Temperaturen nur zu einer Erhöhung des Volumenbruchs von anderen Phasen als S' (Al&sub2;CuMg), so daß eine Struktur verbleibt, die bezüglich der Festigkeit hoch, aber bezüglich δ' relativ niedrig ist. Eine folgende langzeitige Temperaturbehandlung führt daher zu einem großen Ansteigen des δ' Volumenbruchs, zu einer Erhöhung der Festigkeit und zu einer Versprödung.
Um die Wirkung der fortschreitenden δ' Ausfällung zu veranschaulichen, wurden zwei Proben einer Gruppe (hier im folgenden als "Posten 1" Material bezeichnet) von 8090 T81 einer thermischen Behandlung ausgesetzt, bevor sie einer erhöhten Temperatur mit einer beträchtlichen Zeitdauer ausgesetzt wurden. Die Zusammensetzung des Gruppe-1- Materials war die folgende:
Li 2,23
Cu 1,14
Mg 0,79
Fe 0,045
Zr 0,06
Al Rest
Die gewählte Wärmebehandlung umfaßte eine 10 Minuten "Reversion" bei 200ºC von der T81-Bedingung (das heißt es wurde ein Abfall von 0,2% Festigkeit infolge von δ' Auflösung durchgeführt), gefolgt von einer Alterung bei 170ºC, vier Stunden lang, das heißt es wurde der ursprüngliche Wert von T81 0,2% Festigkeit wiedererlangt, und schließlich wurde eine extensive Überalterungsbehandlung bei 220ºC, 12 Stunden, zusätzlich zu der ursprünglichen T81 Behandlung durchgeführt.
Nach einer Zugprüfung wurde eine lange querorientierte (LT) Probe repräsentativ für jede Bedingung der Doppelproben aller Bedingungen, einschließlich der T81 "Kontroll"- Bedingung, 920 Stunden lang einer Temperatur von 100ºC ausgesetzt, um eine grobe Repräsentation der Lebensdauer bei tropischen Temperaturen zu erhalten. Die Ergebnisse der mechanischen Eigenschaftsprüfungen und der Messungen der elektrischen Leitfähigkeit sind aus Tabelle 1 ersichtlich.
Aus Tabelle 1 geht hervor, daß die fortschreitende Ausfällung bei 100ºC zu einem beträchtlichen Ansteigen der Festigkeit führt. Das revertierte Material erholt sich bis zu einem höheren Festigkeitswert als es der Fall ist, bei einer Kontrollbedingung, die die Unwirksamkeit der Reversion als Mittel zur Erhöhung der Zähigkeit von 8090 zeigt, wo auch die Wirkungen der thermischen Instabilität in Betracht gezogen werden müssen, da der anfängliche Vorteil der Reversion nur von kurzer Lebensdauer ist und die Behandlung schließlich als schädlich angesehen werden kann, da dies zu einer höheren Endfestigkeit nach der thermischen Behandlung führt. Das Ansteigen der Festigkeit des revertierten Materials über die Festigkeit des nicht-revertierten Materials am Schluß der Wärmebehandlung wird begleitet von der zusätzlichen S' Ausfällung während des Reversionsprozesses. In gleicher Weise ist das zusätzliche Ansteigen der Festigkeit des revertierten und gealterten Materials gefolgt von der thermischen Behandlung im Vergleich entweder mit T81 und T84 plus Reversionsbedingungen, mit einer erhöhten S' Ausfällung begleitet, in Verbindung mit einer Wärmebehandlung bei 170ºC, 4 Stunden lang.
Weiter zeigt sich, daß eine Überalterung vollständig unwirksam ist zur Erlangung einer Stabilität mit einem 48 Mpa-Anstieg in 0,2% Prüfbeanspruchung, die sich am Schluß einer 940 Stunden lang dauernden Behandlung ergibt. Ähnliche Ergebnisses für alle Startbedingungen würden sich ergeben für Behandlungen bei zum Beispiel 70ºC und ein sogar noch höherer Gleichgewichtsvolumenbruch von δ' würde bei dieser Temperatur realisierbar sein, als bei 100ºC, obgleich die Behandlungszeit die erforderlich ist, um eine Sättigung zu erreichen, sehr viel größer bei den niedrigeren Temperaturen wäre, und zwar in Folge der verminderten Diffusionsraten.
Es muß festgestellt werden, daß das Posten-1-8090-Blech eine T81 LT 0,2% Prüfspannung von 293 Mpa hatte und es wurde dann erreicht, was man als δ' gesättigt ansieht, eine 0,2% Prüfspannung von 320 Mpa gefolgt von einer 920 stündigen thermischen Behandlung bei 100ºC, das heißt es ergab sich ein Anstieg von 27 MPa.
Gemäß der Erfindung wird ein verbessertes Verfahren zur Wärmebehandlung einer Aluminium-Lithium-Legierung in der Weise durchgeführt, daß eine Folge von wenigstens zwei künstlichen Alterungsschritten durchgeführt wird, wobei der erste Alterungsschritt in einem ersten Temperaturbereich und wenigstens ein weiterer Alterungsschritt innerhalb eines weiteren sukzessiv verminderten Temperaturbereichs in der Weise durchgeführt wird, wie dies in Anspruch 1 angegeben ist.
Auf diese Weise wird die spezielle Begünstigung der δ' Ausfällung erreicht und für geeignet gewählte Temperaturbereiche wird ein Optimum des S' Volumenbruchwerts erreicht und in Verbindung hiermit wird eine Bedingung der Benutzung erlangt, die adäquat ist der anfänglichen Festigkeit, aber diese nicht überschreitet, welche wiederum kompatibel ist mit der Forderung nach einer höheren Bruchzähigkeit, mit der Möglichkeit eine adäquate Bruchzähigkeit nach einer langzeitigen Behandlung bei mäßig erhöhten Temperaturen zu erzielen. Durch Wahl anderer geeigneter Temperaturen wird es gemäß der Erfindung möglich, den Vorteil der δ' Ausfällung mit hohen Werten von S' Volumenbrüchen zu erreichen, wodurch Festigkeitswerte erlangt werden, die höher sind, als es sonst bei einer Legierung dieser Zusammensetzung bei einer gegebenen Gesamt- Alterungsbehandlung möglich wäre.
Das erreichte Ergebnis besteht darin, daß die thermische Stabilität bei zum Beispiel 70 bis 85ºC nur durch die Realisierung eines Gleichgewichts-Volumenbruchs von δ' für diese Temperatur erreicht werden kann. Das Erreichen der δ' Sättigung muß erreicht werden, ohne zu hohe 0,2% Prüfspannungswerte zu realisieren, die sonst nicht kompatibel mit den immer vorhandenen Erfordernissen für hohe Bruchzähigkeit sind.
Es wurden Alterungsversuche gemäß der Erfindung dann unter Benutzung eines 8090 T31 Ausgangsmaterials durchgeführt, und dieses Ausgangsmaterial wurde durch eine erneute Lösungsbehandlung und gesteuerte Streckung von einigem Posten 1 8090 T81 Material durchgeführt. Die Lösungsbehandlung wurde bei 505ºC durchgeführt, um ein Kornwachstum zu vermeiden. Die Alterung begann bei 150ºC, aber nur für eine kurze Zeitdauer (sehr viel weniger als bei der bekannten 24-Stunden-Behandlung bei 150ºC) gefolgt durch progressive Verminderungen in der Temperatur und Erhöhung der Alterungszeit, damit der Anteil von S' und andere Phasen als δ' optimiert werden und ein hoher Volumenbruchteil von δ' realisiert wird.
Man nimmt an, daß auf diese Weise eine Bedingung geschaffen wird, mit einem günstigen Ausgleich zwischen δ' und S' Ausfällvolumenfraktionen, und es kann eine Ausfällgrößenverteilung mit einem relativ geringen Pegel von 0,2% Prüfspannung (und demgemäß einer hohen Bruchzähigkeit) erlangt werden, mit einer beschränkten Möglichkeit einer weiteren Verfestigung durch fortschreitende Ausfällungen von δ'.
Die Durchführung dieser Form einer rückgängigen stufenweisen (RS-W)- Alterungsbehandlung gemäß der Erfindung, erfüllt voll die Notwendigkeit, genügend S' auszufällen, um das zu verhindern, was sonst ein plastischer Deformationsmechanismus wäre, beherrscht durch einen planaren Slip - ein Deformationsmechanismus der sonst, wenn er nicht durch das Vorhandensein von S' gehindert würde, zu niedrigen Werten der Biegsamkeit, insbesondere in Längsrichtung, führen würde.
Während dieser anfänglichen Bearbeitung dieses durch Lösung behandelten Posten-1- Materials wurde eine große Zahl von Temperatur-/Zeit-RS-W-Alterungskombinationen studiert. Von besonderem Interesse waren die Behandlungen, die im Bereich einer 4- Stufen RS-W-Alterungsfolge basieren, beginnend mit einer etwa einstündigen oder dreistündigen Wärmebehandlung bei 150ºC, gefolgt von Perioden mit 135ºC, 120ºC und 100ºC, wie dies unten angegeben ist:
1 Stunde/150 + 6/135 + 3/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2A)
1 Stunde/150 + 6/135 + 8/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2B)
1 Stunde/150 + 6/135 + 16/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2C)
1 Stunde/150 + 12/135 + 6/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2D)
1 Stunde/150 + 12/135 + 16/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2E)
3 Stunden/150 + 12/135 + 6/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2F)
3 Stunden/150 + 6/135 + 16/120 + 50/100ºC (siehe Tabelle 2G)
Diese Behandlungen und die hieraus resultierenden mechanischen Eigenschaften und elektrischen Leitfähigkeitsbedingungen, sowohl während der Alterungsfolge als auch als Ergebnis verschiedener Perioden thermischer Behandlungen bei 85ºC und 70ºC sind in den Tabellen 2A-2 G dargestellt.
Daraufhin wurde ein neuer Posten eines 8090 Bleches benutzt (der im folgenden als "Posten 2" bezeichnet wird), der vorher keiner Lösungswärmebehandlung unterworfen wurde. Dieses Material wurde zur Lösungswärmebehandlung benutzt und für Alterungsversuche, damit der Prozeß der RS-W-Alterung optimiert wird. Die Zusammensetzung in Gewichtsprozenten war bei dem Blech des Postens 2 wie folgt:
Li 2,26
Cu 1,21
Mg 0,69
Fe 0,047
Zr 0,06
Al Rest
Aus den Ergebnissen der Versuche mit Posten 1 hat sich ergeben, daß der 135ºC-Schritt anscheinend zu einer übermäßigen Alterung der Nicht-δ'-Phasen führte und so unterbrochen werden sollte. Es wurde auch festgestellt, daß dann wenn der Rumpfaufbau verklebt werden muß (das heißt die Befestigung zwischen Holmen und Außenhaut durch Verklebung bewirkt wird) dann entweder ein 150ºC oder ein 120ºC Kunstharz- Aushärtsystem, beispielsweise REDUX (registrierte Marke) 775 (CIBA) oder AF163-2 (3M), oder ein ähnlicher Kleber, zweckmäßigerweise benutzt wird. Im Fall von REDUX 775 (150ºC Aushärtung) könnte der Aushärtezyklus kombiniert werden mit dem 150ºC RS-W-Alterungsschritt und alle folgenden Schritte könnten dann bei dem verklebten Holm/Außenhaut-Aufbau durchgeführt werden. In diesem Fall würde sich ein wirtschaftlicher Vorteil dadurch ergeben, daß die Temperatur im zweiten Schritt derart abgesenkt wird, daß der Aufbau keinen Überdruck erfordert, um den (Phenol-)Kleber zu schützen. Dies könnte erreicht werden, indem die Temperatur im zweiten Schritt von 135ºC auf 125-120ºC erniedrigt wird, während die fortgesetzte Benutzung eines 135ºC- Alterungsschritts erfordern würde, daß dieser Alterungsschritt in einem Autoklaven oder einer Verbindungspresse durchgeführt wird. Wenn ein 120ºC-Kunststoffaushärtesystem, wie beispielsweise AF163-2 benutzt wird, dann könnte der Aushärtezyklus nach Vollendung sämtlicher Alterungsschritte eingeführt werden, die höher als 120ºC sind. Es wäre kein Überdruck für irgendeine Auswahl von Alterungstemperaturen gleich oder weniger als 120ºC erforderlich. Demgemäß wird gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines verklebten wärmebeständigen Aufbaus von wenigstens zwei Komponenten geschaffen, von δenen wenigstens eine Komponente aus einer Aluminium-Lithium-Legierung besteht, und das Verfahren umfaßt die Schritte der Erzeugung eines vorgehärteten Aufbaus der Komponenten und eine Verklebe- und Hitzebehandlung des Aufbaus gemäß dem Verfahren nach dem ersten Merkmal der Erfindung, wodurch der Kleber während wenigstens einer der künstlichen Alterungsschritte ausgehärtet wird, um auf diese Weise den verklebten wärmebehandelten Aufbau zu schaffen.
Es wurde eine Reihe von RS-W-Alterungsversuchen vorgenommen, unter Benutzung des Materials aus dem Posten 2, und dieses ist einer Lösungsbehandlung von 530ºC und einer gesteuerten Streckung von 1,7% ± 0,25%. Von Interesse sind die folgenden RS- W-Behandlungen:
1 Stunde/150 + 6/135 + 8/120 + 50/120ºC (einschließlich Fixpunkt-Material des Postens 2 mit dem Posten 1) (siehe Tabelle 3A)
1 Stunde/150 + 8/120 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3B)
1 Stunde/150 + 16/120 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3C)
1 Stunde/150 + 8/125 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3D)
1 Stunde/150 + 16/125 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3E)
1 Stunde/135 + 8/120 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3F)
1 Stunde/135 + 16/120 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3G)
2 Stunden/120 + 32/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3H)
8 Stunden/120 + 24/105 + 24/95ºC (siehe Tabelle 3J)
Diese Versuche zeigten, daß der 135ºC Schritt überflüssig wurde und daß ein direkter Übergang von ungefähr 150ºC zu ungefähr 120ºC (oder 125ºC) zu bevorzugen war. Die Behandlungen, die bei 135ºC und 120ºC begannen, hatten gewisse Vorzüge, aber eine Erzeugung durch voll wärmebehandelte Bedingung mit geringer Festigkeit, die jedoch nach der thermischen Behandlung auf Werte anstieg, die mit den Behandlungen vergleichbar waren, welche mit 150ºC begannen, haben gezeigt, daß kein Vorteil im Hinblick auf eine benutzte Zähigkeit erlangt wird.
Auf der Basis der Zugversuchsdaten aus den obigen Versuchen ergab sich die Folge von 1 Stunde/150ºC + 8/120ºC + 24/105ºC + 24/95ºC, die zur weiteren Untersuchung und Verfeinerung gewählt wurde. Dies schloß die Alterung von voll-bemessenen Blechen ein, um breite Tafelbruchzähigkeitsversuche durchzuführen zu können.
Das Ergebnis des ersten Bruchzähigkeitsversuchs, der mit einem 1,9 mm dicken Material des Posten 2 mit dem folgenden Alterungsverfahren: 1 Stunde/150ºC + 8/120ºC + 24/105ºC + 24/95ºC durchgeführt wurde, ist in Fig. 1 in Gestalt der Bruchwiderstands- Kurve (R-Kurve) dargestellt. Das Resultat wird mit den R-Kurven verglichen, die sich auf bekannte Materialien, nämlich 8090 T81 und revertiertes 8090 T81 (Referenz 1) beziehen, eine unstabile Bedingung, die wie vorher gezeigt wurde, Verbesserungen in der Zähigkeit zusammen mit alclad 2024 T3 (Referenz 2) erbringt.
Es kann gezeigt werden, daß die Anwendung der RS-W-Behandlung nach der Erfindung eine Bedingung mit sehr hoher Zähigkeit erzeugt hat, und das Ergebnis vergleichbar ist, oder besser ist, als alclad 2024 T3. Dies ist das erste bekannte Erscheinungsbild von 8090 Blechen, die die Zähigkeit von alclad 2024 T3 überschreitet. Ein zweites 1,9 mm dickes 8090 Blech wurde der obigen RS-W-Behandlung unterworfen, gefolgt von einer 2000 Stunden dauernden thermischen Behandlung bei 70ºC bis 75ºC. Die R-Kurve für dieses Material ist in Fig. 2, zusammen mit der R-Kurve für unbehandeltes Material dargestellt. Weiter ist eine R-Kurve für ein bekanntes 8090 T81 Material dargestellt, und zwar mit und ohne eine 2000-stündige Wärmebehandlung bei 70ºC (Referenz 1). Es ist ersichtlich, daß das Material eine Verminderung hinsichtlich der Zähigkeit erfahren hat, jedoch ist die Verminderung (etwa 6%) sehr viel geringer und geht von einem sehr viel höheren Startpegel aus, als im Fall des bekannten Materials 8090 T81.
NB: Die Vergleichsdaten, die in graphischer Form für die Referenz 1 und 2 dargestellt sind, dienen nur der Veranschaulichung und sollen die Erfindung nicht einschränken.
Es wurde weiter Versuche durchgeführt, um die Empfindlichkeit gegenüber Temperatur und Zeitänderungen für den ersten Alterungsschritt zu bestimmen und um zu bestimmen, ob der Endschritt von 24 Stunden/95ºC abgeflacht werden kann. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in den Tabellen 4A, 4B und 4C für das Material des Postens 2 eingetragen.
Es hat sich ergeben, daß der erste Schritt auf 0,75 Stunden verkürzt oder auf 1,25 Stunden ausgedehnt werden kann, ohne daß schädliche Wirkungen erkennbar werden. Es hat sich außerdem gezeigt, daß der Endschritt abgeflacht werden kann auf 8 Stunden für das gegebene Material, das 1 Stunde/150ºC oder 1,25 Stunden/150ºC behandelt wurde, ohne daß sich ein merklicher Einfluß auf die Endfestigkeit ergab. Bei Anwendungen, wo die Festigkeit nicht kritisch ist, kann dieser Schritt vollständig wegfallen und/oder es kann die kürzere Alterungsbehandlung bei 150ºC erfolgen. Die bevorzugte Alterungsbehandlung ergibt sich als Ergebnis dieser Arbeiten wie folgt:
1 Stunde/150ºC + 8/120ºC + 24/105ºC + 8/95ºC
Diese 4-Stufen-Behandlung hat den Vorteil, daß das Ausmaß der Benign-Verfestigung (das heißt die Verfestigung infolge der ä ' Ausfällung) maximiert wird, ohne daß eine übermäßig lange Alterungsbehandlung erforderlich ist, die sich als unwirtschaftlich erweisen könnte.
Es hat sich gezeigt, daß diese Behandlung praktisch unempfindlich gegenüber Alterungstemperaturen in dem Bereich ± 5ºC (alle Schritte) und bezüglich Änderungen in der Länge der einzelnen Behandlungen, in einem Bereich von ± 25% der angegebenen Zeit, ist.
Diese bevorzugte Alterungsbehandlung hat gezeigt, daß hierdurch ein optimaler Widerstand gegenüber einer intergranularen Korrosion verursacht wurde, und zwar gemessen durch den ASTM G1 10 Korrosionstest mit einer Tiefe der Korrosionseindringung beschränkt auf etwa 150 um und mit einer Tendenz zur Bildung lokalisierter Korrosionsflecken, mit sehr kleinen oder virtuell keinen intergranularen Beschädigungen. Dies steht in markantem Gegensatz zu 8090 T81, wo oft ein 250-300 um übersteigender Angriff des Materials feststellbar war und in charakteristischer Weise ein ausgedehntes Netzwerk von intergranularer Eindringung beobachtet werden konnte. Die Formen der intergranularen Angriffe für die RS-W und T81 Bedingungen sind in den Fig. 3 bzw. 4 dargestellt.
Mehrere Bleche voller Größe wurden dann der bevorzugten Alterungsbehandlung unterworfen, und zwar 1 Stunde lang bei 150ºC + 8 Stunden bei 120ºC + 24 Stunden bei 105ºC + 8 Stunden bei 95ºC. Diese Bleche sollten den anfänglichen Zähigkeitswert für ein 1,6 mm Blech ergeben und Proben für eine langzeitige thermische Behandlung derart liefern, daß die R-Kurven des thermisch sensibilisierten Materials bestimmt werden können. Die Ergebnisse eines R-Kurven-Versuchs mit diesem Material unter einer Bedingung mit voller Wärmebehandlung werden im folgenden erörtert. Die R-Kurve ist etwas niedriger als jene für das 1,9 mm Material, und es wird angenommen, daß die Differenz eine Folge des dem 1,6 mm Blech zugeordneten Walzverfahrens, eine Folge der Unterschiede der Lithiumerschöpfung, eine Folge der Dickenwirkung als solche oder eine Kombination dieser Effekte ist.
Ein Blech des Materials des Postens 2, welches für eine große Zahl von Zug-Versuchen ausreicht, wurde der bevorzugten Alterungsbehandlung unterworfen, und das Verfahren wurde vollendet durch eine Wärmebehandlung für 2000 Stunden bei 70ºC, zusammen mit einem Vergleichsmaterial des Postens 2, das ursprünglich auf die T81 Bedingung gealtert wurde. Die Ergebnisse zeigt Tab 5.
Es ist ersichtlich, daß das T81 Material einer Inkubationszeit von etwa 100 Stunden bis etwas über 1000 Stunden ausgesetzt wurde, und währenddessen ergab sich virtuell keine Änderung der 0,2% Prüfbeanspruchung. Dann ergab sich ein schnelles Ansteigen der 0,2 % Prüfbeanspruchung. Im Gegensatz dazu war das RS-W gealterte Material einem solchen Inkubationseffekt nicht ausgesetzt und es ergab sich ein ständiger Anstieg der 0,2% Prüfbeanspruchung gegenüber der logarithmischen Behandlungszeit. Es ist festzustellen, daß der Gradient dieser beiden Kurven (ausschließlich der Inkubationsperiode für T81) fast identisch erscheint, wodurch angezeigt wird, daß der "Vorteil" der geringeren Festigkeit im RS-W Material aufrechterhalten wird und eine Extrapolation auf 65000 Stunden zeigt, daß das T81 Material schließlich auf eine 0,2% Prüfbeanspruchung von etwa 349 MPa altern würde, während das RS-W Material 318 MPa nicht wesentlich überschreiten würde. Dies repräsentiert eine Verbesserung im Hinblick auf die Verhinderung eines Festigkeitsansteigens von etwa 31 MPa, was sonst erfolgen würde.
Diese vorausgesagte End-0,2%-Prüfbeanspruchung für das RS-W-Material des Postens 2 liegt ungefähr 25-30 MPa über einem Wert, der als kompatibel angesehen wird, mit einem Ziel der Anpassung der ebenen Beanspruchungsbruchzähigkeit von alclad 2024 T3. Um eine weitere Verminderung im Pegel der δ' gesättigten 0,2% Prüfbeanspruchung zu erhalten, kann dies eine Komponenteneinstellung erfordern, die in Kombination mit der RS-W-Behandlung gemacht wird. Bei der 8090 Legierung wird angenommen, daß der Magnesiumgehalt von dem gegenwärtigen Wert von 0,69% in dem Posten 2 auf im wesentlichen den minimalen Pegel der Zusammensetzungsregistrierung (das heißt 0,6%) oder noch unter diesen Wert auf etwa 0,4%, vermindert werden sollte. Dies würde weiter die Verfestigung begrenzen, die der S' Ausfällung zugeordnet ist, und es wird die Löslichkeitsgrenze von Lithium in Aluminium erhöht, wodurch das Ausmaß der δ' Ausfällung begrenzt wird. In gleicher Weise kann der Lithiumgehalt auch auf dem gleichen Wert der 8090 Zusammensetzung (das heißt 2,2%) aufrechterhalten bleiben. Die Verminderung des Kupfergehalts kann im Hinblick auf die Zähigkeit und weitere Löslichkeit unter den Pegel gemäß Posten 2 entgegengesetzt und deshalb nicht zweckmäßig sein.
Um weiter den Vorteil der Verminderung der Alterungstemperatur zu zeigen, damit der Volumenanteil der δ' Ausfällung einiger rekristallisierter 8090 T31 Bleche ansteigt, erfolgte eine Alterung für 24 Stunden bei 170ºC, um eine mittlere Festigkeitsbedingung zu erhalten, und dann erfolgte darauf eine Alterung für 8 Stunden bei 120ºC. Die Längszugeigenschaften nach der Alterung über 24 Stunden bei 170ºC gemäß dem Stand der Technik sind unten mit den Eigenschaften nach der folgenden 8-Stunden-Periode der Alterung bei 120ºC angegeben. Es ist ersichtlich, daß ein beträchtliches Ansteigen der Festigkeit auf die relativ kurze Alterungsstufe bei niedrigeren Temperaturen zurückzuführen ist, und daß die erlangte Endfestigkeit beträchtlich höher ist, als diese wäre, wenn man zum Beispiel 32 Stunden lang (das heißt 24 plus 8 Stunden) bei 170ºC behandeln würde.
Das Konzept der RS-W Alterung gemäß der Erfindung in Kombination mit einer den Stand der Technik repräsentierenden Alterungsstufe mit einer weiteren Alterungsstufe oder Alterungsstufen bei verminderter Temperatur zu dem anfänglichen Alterungsschritt zur Erreichung einer mittleren bis hohen Festigkeitsbedingung, kann daher als vorteilhaft in Ausdrücken der Maximierung der Festigkeit angesehen werden, die schließlich erlangt werden kann, und im Hinblick einen gegebenen Festigkeitswert bei einer kürzeren Gesamt-Alterungszeit als dies sonst möglich wäre. Diese Art der Behandlung ist für alle Al-Li-Legierungen anwendbar, die teilweise durch die Ausfällung von δ' verfestigt wurden, und die Behandlung ist für alle Produktformen, wie Platten, Gußstücke, Schmiedestücke, Rohr usw. anwendbar.

Bereich der Wärmebehandlungen

Die Natur der Wärmebehandlung gemäß dem RS-W Aspekt der vorliegenden Erfindung ist derart, daß es einen breiten Bereich von Behandlungen gibt, die etwa das gleiche Endergebnis zeigen. Ein sehr breiter Bereich von RS-W-Behandlungen, die beabsichtigt waren, um eine Bedingung mit hoher ebenen Beanspruchungs-Bruchzähigkeit zu erhalten, wird daher beschrieben, und dann werden verschiedene Verfeinerungen offenbart, die in einem bevorzugten Bereich (RS-W-Bereich 4) kulminieren, wobei diese Behandlungen insbesondere geeignet sind, für 8090 Legierungen, und diese eine optimale Kombination von Anfangsfestigkeit, Zähigkeit und thermischer Stabilität besitzen.
Die HSRS-W-Alterungsbehandlung gemäß der Erfindung kombiniert das Verfahren der Maximierung des δ' Volumenbruchs mit einer Alterungsbehandlung, die die Erzeugung einer mittleren bis hohen Festigkeitsbedingung anstrebt (das heißt hoch in S' und δ'), um einen verbesserten Festigkeitspegel zu erhalten, der höher ist, als er sich von der bekannten Alterungsbehandlung allein ergeben würde, oder aus einer isothermischen Alterungsbehandlung gleicher Gesamtlänge, die allein unter höheren Temperaturen durchgeführt würde.
Für "kurze" Alterungsschritte, das heißt weniger oder gleich im wesentlichen 3 Stunden) kann die angezeigte Zeit beginnen, wenn die Temperatur des Produktes, durch eine Kontaktmessung festgestellt (Thermoelement), eine Temperatur innerhalb von 5ºC der Nenntemperatur der Behandlung beträgt. Im typischen Fall wird bei einem 150ºC Alterungsschritt für ein 1,6 mm dickes Blech, wobei die Bleche in einem vorgeheizten Luftzirkulationsofen gelegt werden, die Anheizzeit 10 bis 15 Minuten betragen, was sich als zweckmäßig und ausreichend erwiesen hat.
Bei Alterungszeiten von mehr als ungefähr 3 Stunden kann die Verzögerungszeit zwischen der Metalltemperatur und der Ofen-Luft-Temperatur vernachlässigt werden, und die Behandlungszeit beginnt dann, wenn die Ofen-Luft-Temperatur die eingestellte Temperatur erreicht.
Für sehr kurze Alterungsbehandlungen kann die Benutzung eines Ölbades anstelle eines Luft-Ofens notwendig sein. In derartigen Fällen werden geeignete Einstellungen der Metallaufheizungszeit benötigt.
Behandlungen unter 90ºC werden gemäß der Erfindung als unwirksam betrachtet.
Ein kontinuierlicher Übergang zwischen den Temperaturen in jedem Paar aneinanderstoßender Schritte wird als Teil der Temperaturbereiche und der Zeitbereiche bezeichnet. RS-W Behandlung - Bereich 1 RS-W Behandlung - Bereich 2 RS-W Behandlung - Bereich 3 RS-W Behandlung - Bereich 4
Zusammenfassend liefert die Benutzung des RS-W Alterungsverfahrens gemäß der Erfindung ein Mittel zur Erlangung eines Festigkeitswertes für Aluminium-Lithium- Legierungen, beispielsweise von 8090 Legierungen, die durch die Ausfällung von δ' und S' verfestigt sind, und die vergleichbar sind mit üblichen Aluminium-Kupfer- Legierungsmaterialien, wobei auch das Ausmaß der folgenden und unerwünschten Verfestigung und der zugeordnete Verlust an Bruchzähigkeit begrenzt wird, was infolge der verlängerten Verarbeitungszeit bei mittleren erhöhten Temperaturen möglich wird, wie sie von einem Flugzeugrumpf, einem Tragflügel oder einem Leitwerk am Boden angetrofffen werden, wenn eine relativ hohe Umgebungstemperatur herrscht und/oder eine beträchtliche Erhitzung infolge einer Sonneneinstrahlung erfolgt.
Die Erfindung bewirkt auch eine verbesserte Zähigkeit gegenüber allen anderen Aluminium-Lithium-Legierungen, gleich ob in Plattenform, in Blechform, in extrudierter Form oder in sonstiger Form, verfestigt durch das Ausfällen von δ' (Al&sub3;Li)-Ausfällung in Verbindung mit anderen Ausfällungen, beispielsweise S' (Al&sub2;CuMg).
Außerdem schafft die Erfindung eine Verbesserung im Hinblick auf den Widerstand der 8090 Legierung in rekristallisierter Blechform, in Bezug auf eine intergranulare Korrosion. Tabelle 1 Raumtemperatur, mechanische Eigenschaften und elektrische Leitfähigkeit des Postens 1 8090 unter verschiedenen Eingangsbedingungen nach 920 Stunden bei 100ºC Wärmebehandlung Tabelle 2A Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 6 Stunden/135ºC + 3 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2B Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 6' Stunden/135ºC + 8 Stunden/100ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2C Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 6 Stunden/135ºC + 16 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2D Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 12 Stunden/135ºC + 6 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2E Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 12 Stunden/135ºC + 16 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2F Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 3 Stunde/150ºC + 12 Stunden/135ºC + 6 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 2G Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 1 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 3 Stunde/150ºC + 12 Stunden/135ºC + 16 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3A Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 6 Stunden/135ºC + 8 Stunden/120ºC + 50 Stunden/100ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. (Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3B Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 8 Stunden/135ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3C Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 16 Stunden/135ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3D Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 8 Stunden/125ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3E Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 16 Stunden/125ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3F Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/135ºC + 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3G Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/135ºC + 16 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC.(Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 505ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3H Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2.1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 2 Stunden/120ºC + 32 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. (Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern.) Ausgangsbedingung: Losungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 2% ± 0,5% in Längsrichtung. Tabelle 3J Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,9 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 24 Stunden/95ºC und nach thermischer Behandlung bei 85ºC und 70ºC. (Dehnung in Längsrichtung, Werte in Klammern). Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 2 % ± 0,5 % in Längsrichtung. Tabelle 4A Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,6' mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 0,75 Stunden/150ºC + 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 8 Stunden/95ºC oder 24 Stunden/95ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 1,75 % ± 0,25 % in Längsrichtung. Tabelle 4B Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1 Stunde/150ºC + 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 8 Stunden/95ºC oder 24 Stunden/95ºC. Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 1,75% ± 0,25 % in Längsrichtung. Tabelle 4C Querdehnungseigenschaften und elektrische Leitfähigkeitsmessungen für Posten 2 1,6 mm 8090 Blech bei jeder Alterungsstufe für Alterungsfolge 1,25 Stunde/150ºC + 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/ 105ºC + 8 Stunden/95º,C oder 24 Stunden/95ºC.

Ausgangsbedingung: Lösungsbehandlung bei 530ºC unter gesteuerter Dehnung 1,75% ± 0,25 % in Längsrichtung.

Tabelle 5

Raumtemperatur; Längs- und Quer-Zugbeanspruchungen für Posten 2 1,6 mm 8090 Blech 70ºC thermische Behandlung mit T81 und Material gealtert gemäß der bevorzugten RS-W-Bedingung (d. h. 1 Stunde /150ºC + 8 Stunden/120ºC + 24 Stunden/105ºC + 8 Stunden/95ºC).

¹Durchschnitt von 2 Versuchen.
²Durchschnitt von 16 Versuchen. Der extrem oberste und extrem unterste Wert von 0,2% Prüfbeanspruchung für die RS-W "Kontroll"- Teste betrug 2,3 MPa über dem mittleren und 2,5 MPa unter dem mittleren Wert.

Claims

1. Verfahren zur Wärmebehandlung einer Aluminium-Lithium-Legierung, bei welchem eine Folge von wenigstens zwei künstlichen Alterungsschritten durchgeführt wird, wobei der erste Alterungsschritt in einem ersten Temperaturbereich zwischen 165ºC und 130ºC durchgeführt wird und wenigstens ein weiterer Alterungsschritt innerhalb eines sukzessiv verminderten Temperaturbereichs zwischen 130ºC und 90ºC durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste künstliche Alterungsschritt innerhalb eines Zeitraumes zwischen 15 Minuten und 24 Stunden durchgeführt wird und danach ein zweiter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Zeitraumes zwischen 1 Stunde und 72 Stunden durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste künstliche Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 160ºC und 130ºC und innerhalb eines Zeitraumes von 30 Minuten bis 12 Stunden durchgeführt wird und danach ein zweiter künstlicher Alterungsschritt in einem Temperaturbereich zwischen 130ºC und 90ºC und innerhalb eines Zeitraumes zwischen 2 Stunden und 72 Stunden durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste künstliche Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 155ºC und 145ºC und während einer Zeitdauer zwischen 45 Minuten bis 75 Minuten durchgeführt wird, wobei danach ein zweiter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 125ºC und 115ºC innerhalb eines Zeitraumes zwischen 4 Stunden und 12 Stunden durchgeführt wird, worauf ein dritter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 110ºC und 100ºC innerhalb eines Zeitraumes zwischen 12 Stunden und 36 Stunden durchgeführt wird und wobei danach ein vierter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 100ºC und 90ºC und innerhalb eines Zeitraumes zwischen 0 Stunden und 24 Stunden durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem der erste künstliche Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 155ºC bis 145ºC und während einer Zeitdauer zwischen 45 Minuten bis 75 Minuten durchgeführt wird, worauf ein zweiter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 125ºC und 115ºC und während einer Zeitdauer zwischen 6 Stunden und 10 Stunden durchgeführt wird, worauf ein dritter künstlicher Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 110ºC und 100ºC und innerhalb einer Zeitdauer zwischen 18 und 30 Stunden durchgeführt wird und danach ein vierter Alterungsschritt innerhalb eines Temperaturbereichs zwischen 100ºC und 90ºC und während einer Zeitdauer zwischen 0 Stunden und 8 Stunden durchgeführt wird.

6. Verfahren zur Erzeugung einer durch Verklebung verbundenen wärmebehandelten Struktur von wenigstens zwei Komponenten, von denen wenigstens eine eine Aluminium-Lithium-Legierung ist und das Verfahren die Schritte aufweist, einen vorgehärteten Aufbau von Komponenten und Klebern zu erzeugen und den Aufbau einer Wärmebehandlung gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 zu unterwerfen, wodurch der Kleber während wenigstens einer künstlichen Alterungsstufe aushärtet und so eine durch Verklebung verbundene hitzebehandelte Struktur schafft.