EP1017867B1 - Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment - Google Patents

Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment Download PDF

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EP1017867B1
EP1017867B1 EP98952615.7A EP98952615A EP1017867B1 EP 1017867 B1 EP1017867 B1 EP 1017867B1 EP 98952615 A EP98952615 A EP 98952615A EP 1017867 B1 EP1017867 B1 EP 1017867B1
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Vladimir Mikhajlovich Chertovikov
Valentin Georgijevich Davydov
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Larisa Bagratovna Khokhlatova
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Description

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems AI-Li-Mg, welche Lithium, Magnesium, Zink, Zirkonium und Mangan enthält und liegt auf dem Gebiet der Metallurgie von Legierungen, welche als Werkstoff für Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Schiffbau und im Maschinenbau von erdgebundenen Transportmitteln, einschließlich Schweißkonstruktionen, verwendet werden.The invention relates to an aluminum-based alloy, preferably of the system Al-Li-Mg, which contains lithium, magnesium, zinc, zirconium and manganese and is in the field of metallurgy of alloys used as a material for constructions in aerospace engineering, in shipbuilding and mechanical engineering of terrestrial means of transport, including welded constructions.

Bekannt sind Legierungen des Systems Al-Li-Mg, welche eine verringerte Dichte und eine verhältnismäßig hohe Festigkeit aufweisen, jedoch eine geringe Verformbarkeit und verringerte Bruchzähigkeit haben. Die Legierung nach der US-Patentschrift Nr. 4,584,173 vom 22.04.86 hat beispielsweise folgende chemische Zusammensetzung, in Masseprozent: Aluminium Basis Lithium 2,1 - 2,9 Magnesium 3,0 - 5,5 Kupfer 0,2 - 0,7 und eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die Zirkonium, Hafnium und Niob enthält: Zirkonium 0,05 - 0,25 Hafnium 0,10 - 0,50 Niob 0,05 - 0,30 und Zink 0 - 2,0 Titan 0 - 0,5 Mangan 0 - 0,5 Nickel 0 - 0,5 Chrom 0 - 0,5 Germanium 0 - 0,2 Wenn diese Legierung bei einer Temperatur von 530°C abgeschreckt wird und danach einem Reckrichten mit einem Verformungsgrad von 2% und einem künstlichen Altern bei 190°C im Verlauf von 4 - 16 h unterzogen wird, tritt der Nachteil auf, daß die Legierung geringe Plastizität im wärmebehandelten Zustand (relative Dehnung 3,1 - 4,5 %) und geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist.Known alloys of the system Al-Li-Mg, which have a reduced density and a relatively high strength, but have a low ductility and reduced fracture toughness. The alloy after the U.S. Patent No. 4,584,173 from 22.04.86 has, for example, the following chemical composition, in percent by mass: aluminum Base lithium 2.1 - 2.9 magnesium 3.0 - 5.5 copper 0.2-0.7 and one or more elements of the group containing zirconium, hafnium and niobium: zirconium 0.05-0.25 hafnium 0.10 - 0.50 niobium 0.05-0.30 and zinc 0 - 2.0 titanium 0 - 0.5 manganese 0 - 0.5 nickel 0 - 0.5 chrome 0 - 0.5 germanium 0 - 0.2 When this alloy is quenched at a temperature of 530 ° C and thereafter subjected to stretching with a degree of deformation of 2% and artificial aging at 190 ° C over 4 to 16 hours, the disadvantage arises that the alloy has low plasticity in the heat-treated state (relative elongation 3.1 - 4.5%) and has low corrosion resistance.

Die Legierung nach der internationalen Patentanmeldung WO Nr. 92/03583 hat folgende chemische Zusammensetzung in Masseprozent: Aluminium Basis Lithium 0,5 - 3,0 Magnesium 0,5 - 10,0 Zink 0,1 - 5,0 Silber 0,1 - 2,0 The alloy according to the international patent application WO No. 92/03583 has the following chemical composition in percentage by mass: aluminum Base lithium 0.5 - 3.0 magnesium 0.5-10.0 zinc 0.1 - 5.0 silver 0.1 - 2.0

Bei einem Gesamtgehalt dieser Elemente von maximal 12% und, wenn ihr Gesamtgehalt 7,0 - 10,0 % beträgt, darf Lithium 2,5%, und Zink 2,0% nicht übersteigen; außerdem kann die Legierung bis zu 1,0% Zirkonium enthalten.For a maximum total content of these elements of 12% and, if their total content is 7.0 - 10.0%, lithium shall not exceed 2.5%, and zinc shall not exceed 2.0%; In addition, the alloy may contain up to 1.0% zirconium.

Diese Legierung weist eine Festigkeit von 476 - 497 MPa, eine Streckgrenze von 368 - 455 MPa, eine relative Dehnung von 7 - 9% und eine Dichte von 2,46 - 2,63 g/cm3 auf. Die Legierung wird als Strukturwerkstoff für Erzeugnisse in Luft- und Raumfahrt empfohlen. Die Nachteile dieser Legierung bestehen in Folgendem:This alloy has a strength of 476 - 497 MPa, a yield strength of 368 - 455 MPa, a relative elongation of 7 - 9% and a density of 2.46 - 2.63 g / cm 3 . The alloy is recommended as a structural material for aerospace products. The disadvantages of this alloy are as follows:

Die hohe Festigkeit kann gewährleistet werden:

  • durch einen hohen Lithiumgehalt, doch dabei verringert sich die Verformbarkeit und die Bruchzähigkeit der Legierung, ihre Bearbeitungsfähigkeit durch Kaltverformen, es entstehen Schwierigkeiten bei der Herstellung dünner Bleche, welche für Fluggeräte gebraucht werden;
  • durch einen hohen Zinkgehalt; dadurch steigt die Dichte der Legierung auf Werte von 2,60 - 2,63 g/cm3, was den Gewichtseinsparungseffekt des Erzeugnisses wesentlich verringert;
  • durch Recken des abgeschreckten Werkstoffes vor einer künstlichen Alterung mit einem Verformungsgrad von 5 - 6%, was zu einer Minderung der Kennwerte für die Bruchzähigkeit führt.
The high strength can be guaranteed:
  • by high lithium content, but it reduces the ductility and fracture toughness of the alloy, its workability by cold working, difficulties arise in the production of thin sheets, which are used for aircraft;
  • by a high zinc content; as a result, the density of the alloy increases to values of 2.60-2.63 g / cm 3 , which substantially reduces the weight-saving effect of the product;
  • by stretching the quenched material prior to artificial aging with a degree of deformation of 5 - 6%, which leads to a reduction in the characteristics of the fracture toughness.

Die Legierung ist mit Silber legiert, was die Produktkosten - von den Halbzeugen bis hin zu fertigen Erzeugnissen - erhöht.The alloy is alloyed with silver, which increases product costs - from semi-finished products to finished products.

Legierungen mit hohem Zinkgehalt und hinzugefügtem Kupfer weisen eine verminderte Korrosionsbeständigkeit auf, beim Schmelzschweißen zeigen sie eine erhöhte Neigung zur Bildung von Defekten und eine deutliche Entfestigung.High zinc content alloys and added copper have reduced corrosion resistance, while in fusion welding they show an increased tendency to form defects and significant softening.

Eine vergleichbare Legierung für das gesamte Anwendungsgebiet ist aus der US-Patent Nr. 4,636,357 bekannt. Diese Legierung hat folgende chemische Zusammensetzung in Masseprozent: Aluminium Basis Lithium 2,0 - 3,0 Magnesium 0,5 - 4,0 Zink 2,0 - 5,0 Kupfer 0 - 2,0 Zirkonium 0 - 0,2 Mangan 0 - 0,5 Nickel 0 - 0,5 Chrom 0 - 0,4 A comparable alloy for the entire field of application is from the U.S. Patent No. 4,636,357 known. This alloy has the following chemical composition in percent by mass: aluminum Base lithium 2.0 - 3.0 magnesium 0.5 - 4.0 zinc 2.0 - 5.0 copper 0 - 2.0 zirconium 0 - 0.2 manganese 0 - 0.5 nickel 0 - 0.5 chrome 0 - 0.4

Die Legierungverfestigung erfolgt durch eine Wärmebehandlung:

  • Abschrecken von einer Temperatur von 460°C, Recken mit einem Reckgrad von 0 - 3% und eine zweistufige Wärmebehandlung:
  • Die 1. Stufe bei 90°C, 16 h und die 2. Stufe bei 150°C, 24 h.
The alloy consolidation takes place by a heat treatment:
  • Quenching from a temperature of 460 ° C, stretching with a degree of stretching of 0 - 3% and a two-stage heat treatment:
  • The 1st stage at 90 ° C, 16 h and the 2nd stage at 150 ° C, 24 h.

Diese Legierung weist ein ausreichend hohes Festigkeitsniveau 440 - 550 MPa und eine Streckgrenze von 350 - 410 MPa auf.This alloy has a sufficiently high strength level 440 - 550 MPa and a yield strength of 350 - 410 MPa.

Die Nachteile dieser Legierung sind das niedrige Niveau der relativen Dehnung der Legierung (1,0 - 7,0%) und die geringe Bruchzähigkeit, unzureichende Korrosionsfestigkeit und die eingeschränkte Festigkeit von Schweißverbindungen im Vergleich zur Festigkeit des Grundmaterials.The disadvantages of this alloy are the low level of relative elongation of the alloy (1.0-7.0%) and the low fracture toughness, insufficient corrosion resistance and limited strength of welded joints compared to the strength of the base material.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Erhöhung der Duktilität der Legierung im wärmebehandelten Zustand unter Beibehaltung einer hohen Festigkeit und Gewährleistung einer hohen Korrosionsbeständigkeit und guten Schweißbarkeit zu erzielen, wobei ausreichend hohe Kennwerte für die Bruchzähigkeit und die thermische Stabilität nach Erwärmung bei 85 °C im Laufe von 1000 h gewährleistet sein sollen.The object of the present invention, therefore, is to achieve an increase in the ductility of the alloy in the heat-treated state while maintaining high strength and ensuring high corrosion resistance and good weldability, with sufficiently high fracture toughness and thermal stability values after heating at 85 ° C should be guaranteed in the course of 1000 h.

Ein Verfahren zur Verbesserung der Bruchzähigkeit einer Aluminium-Lithium-Legierung ist aus US 4840682 und US 5076859 bekannt. WO 96/18752 A1 beschreibt ein Verfahren der Wärmebehandlung einer Aluminium-Lithium-Legierung.A method for improving the fracture toughness of an aluminum-lithium alloy is out US 4840682 and US 5076859 known. WO 96/18752 A1 describes a method of heat treating an aluminum-lithium alloy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Legierung des Systems AI-li-Mg mit folgender chemischer Zusammensetzung in Masseprozent: Lithium 1,5 - 1,9 Magnesium 4,1 - 6,0 Zink 0,1 - 1,5 Zirkonium 0,05 - 0,3 Mangan 0,01-0,8 Wasserstoff 0,9 x 10-5-4,5 x 10-5 und zumindest einem aus der folgenden Gruppe ausgewählten Element: Beryllium 0,001 - 0,2 Yttrium 0,01 - 0,5 Scandium 0,01 - 0,3 Aluminium Rest This object is achieved according to the invention by an alloy of the system AI-li-Mg having the following chemical composition in percent by mass: lithium 1.5 - 1.9 magnesium 4.1 - 6.0 zinc 0.1 - 1.5 zirconium 0.05 - 0.3 manganese 0.01-0.8 hydrogen 0.9x10 -5 -4.5x10 -5 and at least one element selected from the following group: beryllium 0.001-0.2 yttrium 0.01 - 0.5 scandium 0.01 - 0.3 aluminum rest

Durch den Wasserstoffgehalt wird unter Bildung von festen feinverteilten Teilchen aus Lithiumhydrid eine Verringerung der Längsschwindung bei der Erstarrung bewirkt und die Bildung von Porosistät im Material vermieden.The hydrogen content causes a reduction in the longitudinal shrinkage during solidification to form solid finely divided particles of lithium hydride and avoids the formation of porosity in the material.

Der Magnesiumgehalt gewährleistet das notwendige Niveau an Festigkeitseigenschaften und die Schweißbarkeit. Bei Verringerung des Magnesiumsgehalts unter 4,1 % wird sich die Festigkeit vermindern und die Neigung der Legierung zu Heißrissen sowohl beim Gießen als auch beim Schweißen wachsen. Bei Vergrößerung des Magnesiumgehalts der Legierung über 6,0 % vermindern sich die Bearbeitungsfähigkeit beim Gießen, Warm- und Kaltwalzen sowie die Plastizitätskennwerte von fertigen Halbzeugen und Erzeugnissen daraus.The magnesium content ensures the necessary level of strength properties and weldability. When the magnesium content falls below 4.1%, it will reduce the strength and grow the tendency of the alloy to hot cracking during both casting and welding. Increasing the magnesium content of the alloy above 6.0% reduces machinability in casting, hot and cold rolling, and plasticity characteristics of finished semi-finished products and articles thereof.

Zur Gewährung der notwendigen Bearbeitbarkeit, insbesondere bei der Herstellung dünner Bleche, des notwendigen Niveaus von mechanischen sowie Korrosionseigenschaften und ausreichender Bruchzähigkeit sowie Schweißbarkeit ist die Einhaltung des Lithiumgehalts wesentlich. Bei Verringerung des Lithiumgehalts unter 1,5 % vergrößerte sich die Dichte der Legierung, verminderte sich das Niveau der Festigkeitseigenschaften und der Elastizitätsmodul, bei einem Lithiumgehalt über 1,9 % verschlechterte sich die Bearbeitbarkeit mittels Kaltverformung, die Schweißbarkeit, die Plastizitätskennwerte und die Bruchzähigkeit.To ensure the necessary machinability, especially in the production of thin sheets, the necessary level of mechanical and corrosion properties and sufficient fracture toughness and weldability, compliance with the lithium content is essential. When the lithium content was lowered below 1.5%, the density of the alloy increased, the level of the strength properties and the modulus of elasticity decreased, and when the lithium content exceeded 1.9%, workability by cold working, weldability, plasticity characteristics and fracture toughness deteriorated.

Zirkonium in der Menge von 0,05 - 0,3 % ist ein Modifikator beim Gießen von Barren und gewährleistet gemeinsam mit dem Mangan (in der Menge von 0,01 - 0,8 %) eine strukturelle Verfestigung in den Halbzeugen in Folge der Bildung eines polygonisierten oder feinkörnigen Gefüges.Zirconium in the amount of 0.05-0.3% is a modifier in the casting of ingots and, together with the manganese (in the amount of 0.01-0.8%), ensures structural solidification in the semi-finished products as a result of the formation a polygonal or fine-grained structure.

Insbesondere durch das Hinzufügen eines oder mehrerer der Elemente Beryllium, Yttrium, Scandium wird die Ausbildung eines homogenen feinkörnigen Gefüges in Halbzeugen aus der erfindungsgemäßen Legierung eine Erhöhung der Verformbarkeit beim Kaltwalzen bewirkt.In particular, by adding one or more of the elements beryllium, yttrium, scandium, the formation of a homogeneous fine-grained microstructure in semifinished products made of the alloy according to the invention causes an increase in deformability during cold rolling.

Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Legierungen auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg.Furthermore, the invention relates to a method for the heat treatment of aluminum-based alloys, preferably of the system Al-Li-Mg.

Aufgabe eines solchen Wärmebehandlungsverfahrens ist es, die Duktilität der Legierung unter Beibehaltung ihrer hohen Festigkeit anzuheben und gleichzeitig hohe Kennwerte für Korrosionsbeständigkeit und Bruchzähigkeit zu erreichen, insbesondere aber die Bewahrung dieser Eigenschaften bei Aussetzung des Materials einer erhöhten Termperatur über lange Zeitdauer.The object of such a heat treatment process is to increase the ductility of the alloy while maintaining its high strength and at the same time to achieve high values of corrosion resistance and fracture toughness, but in particular the Preservation of these properties upon exposure of the material to increased temperature over a long period of time.

Aus der US-Patentschrift Nr. 4,861,391 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung bekannt, welches ein Abschrecken mit schneller Abkühlung, Richten und zweistufiges Altern wie folgt aufweist:

  • Die 1. Stufe bei einer Temperatur nicht über 93°C, von einigen Stunden bis zu einigen Monaten; vorzugsweise, 66 - 85°C, mindestens 24 h.
  • Die 2. Stufe bei einer Temperatur von maximal 219 °C, von 30 Minuten bis zu einigen Stunden; vorzugsweise, 154 - 199°C, maximal 8 h.
From the U.S. Patent No. 4,861,391 For example, a method of heat treatment is known which comprises quenching with rapid cooling, straightening, and two-stage aging as follows:
  • The 1st stage at a temperature not exceeding 93 ° C, from a few hours to a few months; preferably, 66-85 ° C, at least 24 h.
  • The 2nd stage at a maximum temperature of 219 ° C, from 30 minutes to a few hours; preferably, 154 - 199 ° C, maximum 8 h.

Während die Festigkeitskennwerte und die Bruchzähigkeit erhöht werden, gewährleistet dieses Verfahren nicht die Stabilität der Eigenschaften von lithiumhaltigen Aluminiumlegierungen nach Niedrigtemperaturerwärmung bei 85 °C im Laufe von 1000 h, welche die Erwärmung durch die Sonne bei langdauerndem Betrieb von Fluggeräten simuliert. Nach Erwärmung auf 85°C über 1000 h verringern sich die relative Dehnung und die Bruchzähigkeit von nach dieser Methode behandelten lithiumhaltigen Legierungen um 25 - 30%.While the strength characteristics and fracture toughness are increased, this method does not ensure the stability of the properties of lithium-containing aluminum alloys after low temperature heating at 85 ° C over 1000 hours, which simulates solar heating during long-term operation of aircraft. After heating to 85 ° C for 1000 h, the relative elongation and fracture toughness of lithium-containing alloys treated by this method are reduced by 25-30%.

Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe die Verfahrensschritte

  • Erhitzen des Materials auf eine Temperatur von 400 bis 500 °C
  • Abschrecken in Wasser oder Luft - Richten mit einem Verformungsgrad bis zu 2 % und
  • künstliches Altern, wobei das künstliche Altern in 3 Stufen erfolgt, wovon die dritte Alterungsstufe bei 90 bis 110°C im Verlauf von 8 bis 14 h, stattfindet.
In accordance with the invention, a method for achieving the stated object comprises the method steps
  • Heating the material to a temperature of 400 to 500 ° C.
  • Quenching in water or air - straightening with a degree of deformation up to 2% and
  • artificial aging, wherein the artificial aging takes place in 3 stages, of which the third aging stage takes place at 90 to 110 ° C in the course of 8 to 14 hours.

Alternativ zur Durchführung der dritten Alterungsstufe bei einer konstanten Temperatur kann diese erfindungsgemäß auch in der Weise durchgeführt werden, daß ein Abkühlen mit einer Abkühlrate von 2 bis 8°C pro Stunde für 10 bis 30 h erfolgt.As an alternative to carrying out the third aging stage at a constant temperature, this invention can also be carried out in such a way that cooling takes place at a cooling rate of 2 to 8 ° C. per hour for 10 to 30 hours.

Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäße Legierungen mit dem Merkmal des Patentanspruches 1 besonders vorteilhafte Eigenschaften im Sinne der Aufgabenstellung aufweisen, wenn sie nach dem vorgenannten Verfahren behandelt wurden.It has been shown that inventive alloys having the feature of claim 1 have particularly advantageous properties in the sense of the task, if they were treated by the aforementioned method.

Diese Verfahren zur Wärmebehandlung gewährleisten infolge der Anwendung einer dritten Alterungsstufe die thermische Stabilität der Legierungen nach langer Niedrigtemperatur-Auslagerung aufgrund der zusätzlichen Ausscheidung der dispersen Phase δ'-(Al3Li), welche gleichmäßig im Matrixvolumen verteilt ist. Das große Volumen der feinverteilten δ'-Phase reduziert die Li-Übersättigung des Mischkristalls und verhindert die δ'-Ausscheidung während der Auslagerung bei 85°C, 1000 h.These heat treatment processes, due to the use of a third aging step, ensure the thermal stability of the alloys after long low temperature aging due to the additional precipitation of the disperse phase δ '- (Al 3 Li) which is evenly distributed in the matrix volume. The large volume of the finely divided δ 'phase reduces Li supersaturation of the mixed crystal and prevents δ' precipitation during aging at 85 ° C, 1000 h.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3 erfolgt die erste Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 80 - 90°C im Verlauf von 3 - 12 h und eine zweite Stufe bei 110 - 185°C im Verlauf von 10 - 48 h.In a preferred embodiment of the method according to claim 2 or claim 3, the first stage of artificial aging takes place at a temperature of 80-90 ° C over 3 - 12 h and a second stage at 110 - 185 ° C over 10 - 48 h.

Durch das Einhalten dieser Grenzen werden besonders günstige Voraussetzungen für die Durchführung des künstlichen Alterns geschaffen und die Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung mit großer Sicherheit erhalten.By adhering to these limits particularly favorable conditions for the implementation of artificial aging are created and obtained the results in the sense of the task with great certainty.

Schließlich kann alternativ eine zweite Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 110 bis 125°C und einer Dauer von 5 bis 12 h erfolgen, wobei diese Verfahrensparameter vorzugsweise anzuwenden sind, wenn die dritte Alterungsstufe entsprechend Patentanspruch 3 durchgeführt wird.Finally, alternatively, a second stage of artificial aging can be carried out at a temperature of 110 to 125 ° C and a duration of 5 to 12 hours, these method parameters are preferably applied when the third aging stage is carried out according to claim 3.

Ausführungsbeispiele:EXAMPLES

Von den Legierungen, deren chemische Zusammensetzung in Tab. 1 aufgeführt wird, wurden Barren von 70 mm Durchmesser gegossen. Das Metall wurde im Widerstandsofen erschmolzen. Nach der Homogenisierung (500 °C, 10 h) wurden aus den Barren Streifen mit einem Querschnitt von 15 x 65 mm gepreßt. Die Barren wurden vor dem Pressen auf eine Temperatur von 380 - 450 °C erwärmt. Walzblöcke aus den Streifen wurden auf 360 - 420 °C erwärmt und zu 4 mm dicken Blechen warmgewalzt, die dann bis auf 2,2 mm Dicke kaltgewalzt worden sind. Die kaltgewalzten Bleche wurden von einer Temperatur von 400 - 500 °C in Wasser oder an der Luft abgeschreckt, mit einem Verformungsgrad bis zu 2 % gerichtet und den in Tab. 2 aufgeführten Wärmebehandlungen unterzogen. Die Eigenschaften des Grundmaterials und der Schweißverbindungen wurden an Proben bestimmt, die aus diesen Blechen herausgeschnitten worden sind. (vergl. Tabelle 3) Tabelle Chemische Zusammensetzungen der untersuchten Kompositionen Legierung Nr. Li Mg Zn Zr Mn Hx 105 Be Y Sc Cr Cu Ni 1 2,2 1,2 5,0 - - - - - - 0,4 - - 2 2,4 3,8 3,9 0,18 0,50 - - - - - 0,96 0,2 3 1,5 6,0 0,1 0,15 0,60 0,9 0,2 - - 0,12 - - 4 1,9 5,2 0,8 0,10 0,01 4,5 0,001 - 0,01 - - - 5 1,7 4,1 1,5 0,30 0,05 2,5 - 0,25 - - - - 6 1,6 5,2 0,6 0,05 0,80 2,5 - 0,01 - 0,15 - - 7 1,85 4,8 0,5 0,09 0,20 3,5 - 0,50 - 0,50 - - 8 1,55 4,2 0,1 0,05 0,10 2,5 - - 0,30 - - - 9 1,9 4,7 0,1 0,15 0,35 2,5 0,1 - - 0,01 - - 10 1,5 4,3 0, 3 0,1 0,40 3,5 0,1 - - - - - Anmerkung: Die Legierungen Nr. 1 und 2 sind Vergleichsmaterialien
Die Legierungen Nr. 3 - 10 sind erfindungsgemäße Materialien Tabelle 2 Verfahren zur Wärmebehandlung der untersuchten Legierungen Legierung Nr. Wärmebehandlung Nr. Wärmebehandlungsverfahren 3, 5, 9 3 80°C, 4 h + 185°C, 10 h + 110°C, 8 h 8,10 4 90°C, 3 h + 110°C, 48 h + 90°C, 14 h 4, 7 5 85°C, 5 h + 145°C, 25 h + 110°C, 10 h 6 6 85°C, 12 h + 120°C, 12 h + 90°C, 12 h Tabelle 3 Eigenschaften der untersuchten Legierungen Legierung Nr Wärmebehandlung Nr. σB, MPa σ0.2, MPa δ, % KCO, MPa√m (wo = 200 mm) Vor Auslagerung bei 85 ° C, 1000 h Nach Auslagerung bei 85 ° C, 1000 h 1 1 460 345 3,5 59,5 46,0 2 2 470 355 2,5 58,7 44,8 3 3 475 358 9,0 69,5 67,0 4, 7 5 473 347 8,0 68,3 66,8 5 3 458 345 8,5 67,8 66,7 6 6 450 338 10, 0 68,0 67,8 8, 10 4 452 340 9,5 66,8 65,9 9 3 460 345 9,0 65,5 63,3 Anmerkungen: Legierungen und Verfahren 1 und 2 sind Vergleichsmaterialien aus einem 2-stufigen Wärmebehandlungsverfahren.
Legierungen und Verfahren Nr. 3 - 10 entsprechen der Erfindung. Of the alloys whose chemical composition is listed in Table 1, billets of 70 mm diameter were cast. The metal was melted in the resistance furnace. After homogenization (500 ° C, 10 h) strips were pressed from the billets with a cross section of 15 x 65 mm. The ingots were heated to a temperature of 380-450 ° C before being pressed. Rolled blocks from the strips were heated to 360 - 420 ° C and hot rolled to 4 mm thick sheets, which then up to 2.2 mm Thickness have been cold rolled. The cold-rolled sheets were quenched from a temperature of 400-500 ° C in water or air, with a degree of deformation up to 2%, and subjected to the heat treatments listed in Tab. The properties of the base material and welded joints were determined on samples cut from these sheets. (see Table 3) table Chemical compositions of the investigated compositions Alloy no. Li mg Zn Zr Mn Hx 10 5 Be Y sc Cr Cu Ni 1 2.2 1.2 5.0 - - - - - - 0.4 - - 2 2.4 3.8 3.9 0.18 0.50 - - - - - 0.96 0.2 3 1.5 6.0 0.1 0.15 0.60 0.9 0.2 - - 0.12 - - 4 1.9 5.2 0.8 0.10 0.01 4.5 0.001 - 0.01 - - - 5 1.7 4.1 1.5 0.30 0.05 2.5 - 0.25 - - - - 6 1.6 5.2 0.6 0.05 0.80 2.5 - 0.01 - 0.15 - - 7 1.85 4.8 0.5 0.09 0.20 3.5 - 0.50 - 0.50 - - 8th 1.55 4.2 0.1 0.05 0.10 2.5 - - 0.30 - - - 9 1.9 4.7 0.1 0.15 0.35 2.5 0.1 - - 0.01 - - 10 1.5 4.3 0, 3 0.1 0.40 3.5 0.1 - - - - - Note: Alloys Nos. 1 and 2 are comparative materials
Alloys Nos. 3-10 are materials according to the invention Process for heat treatment of the investigated alloys Alloy no. Heat treatment no. Heat treatment method 3, 5, 9 3 80 ° C, 4 h + 185 ° C, 10 h + 110 ° C, 8 h 8.10 4 90 ° C, 3 h + 110 ° C, 48 h + 90 ° C, 14 h 4, 7 5 85 ° C, 5 h + 145 ° C, 25 h + 110 ° C, 10 h 6 6 85 ° C, 12 h + 120 ° C, 12 h + 90 ° C, 12 h Properties of the investigated alloys Alloy no Heat treatment no. σ B, MPa σ 0.2, MPa δ,% K CO , MPa√m (w o = 200 mm) Before aging at 85 ° C, 1000 h After aging at 85 ° C, 1000 h 1 1 460 345 3.5 59.5 46.0 2 2 470 355 2.5 58.7 44.8 3 3 475 358 9.0 69.5 67.0 4, 7 5 473 347 8.0 68.3 66.8 5 3 458 345 8.5 67.8 66.7 6 6 450 338 10, 0 68.0 67.8 8, 10 4 452 340 9.5 66.8 65.9 9 3 460 345 9.0 65.5 63.3 Notes: Alloys and Methods 1 and 2 are comparative materials from a 2-stage heat treatment process.
Alloys and methods Nos. 3 - 10 correspond to the invention.

Claims (5)

  1. Aluminium-based alloy which contains lithium, magnesium, zinc, zirconium and manganese, characterized in that the alloy additionally contains hydrogen and at least one element from the group consisting of beryllium, yttrium and scandium, with the following ratio of the components in per cent by mass: Lithium 1.5-1.9 Magnesium 4.1-6.0 Zinc 0.1-1.5 Zirconium 0.05-0.3 Manganese 0.01-0.8 Hydrogen 0.9 × 10-5-4.5 × 10-5
    at least one element selected from the following group: Beryllium 0.001-0.2 Yttrium 0.01-0.5 Scandium 0.01-0.3 Aluminium balance.
  2. Process for the heat treatment of aluminium-based alloys having lithium constituents according to Claim 1, which comprises the process steps
    - heating of the material to a temperature of 400-500°C
    - quenching in water or air
    - straightening with a degree of deformation of up to 2% and
    - artificial aging,
    characterized in that the artificial aging is carried out in three stages, with the second stage being carried out at a higher temperature than the first stage and the third aging stage being carried out at from 90 to 110°C over a period of from 8 to 14 hours.
  3. Process for the heat treatment of aluminium-based alloys according to Claim 1, which comprises the process steps:
    - heating of the material to a temperature of from 400 to 500°C
    - quenching in water or air
    - straightening with a degree of deformation of up to 2% and
    - artificial aging,
    characterized in that the artificial aging is carried out in three stages of which the third aging stage comprises cooling at a cooling rate of from 2 to 8°C per hour for from 10 to 30 hours.
  4. Process according to Claim 2 or Claim 3, characterized in that the first stage of the artificial aging is carried out at a temperature of 80-90°C over a period of 3-12 hours and a second stage is carried out at 110-185°C over a period of 10-48 hours.
  5. Process according to Claim 2 or Claim 3, characterized in that the first stage of the artificial aging is carried out at a temperature of 80-90°C over a period of 3-12 hours and a second stage is carried out at 110-125°C over a period of 5-12 hours.
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