EP1027466B1 - SCHWEISSBARE, KORROSIONSBESTÄNDIGE AlMg-LEGIERUNGEN, INSBESONDERE FÜR DIE VERKEHRSTECHNIK - Google Patents

SCHWEISSBARE, KORROSIONSBESTÄNDIGE AlMg-LEGIERUNGEN, INSBESONDERE FÜR DIE VERKEHRSTECHNIK Download PDF

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Rainer Rauh
Dietrich Wieser
Gerhard Tempus
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Airbus Defence and Space GmbH
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Hydro Aluminium Deutschland GmbH
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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium

Definitions

  • the invention relates to a weldable, corrosion-resistant aluminum-magnesium alloy, which as an essential component of a ternary aluminum scandium zirconium phase contains.
  • Such an alloy is, for example from US 5,624,632 and is due to their low density, high Strength and corrosion resistance especially for applications in aviation of interest.
  • elements of the rare earth or the rare Earth-like elements are used in the aluminum-magnesium alloy Dispersoids produced according to the o. G. US patent higher strength and Produce corrosion resistance. With regard to the weldability of such Alloy can the o. G. US patent no indication can be taken.
  • EP 0 563 903 A1 discloses various aluminum-based materials known for X-ray image intensifier.
  • this new alloy has one over the known alloy significantly lower manganese content, which surprisingly improved Corrosion resistance, especially in the sensitized state of the made of this alloy showed, for example, when cold-formed Parts are exposed to elevated temperature for a long time. It will suspects that these positive qualities are mainly due to the ratio of Manganese to be determined scandium. This shows an improved corrosion resistance at a ratio Mn: Sc ⁇ 2. Also in contrast to titanium alloy contained in the known alloy, in addition to the effect of to increase strength, since titanium is the zirconium in the ternary Al-Sc-Zr phase, but the solubility of titanium is lower than of zirconium is.
  • An especially favorable for land, sea or air vehicles alloy contains at least 0.15 % By weight of scandium.
  • the addition of lanthanides advantageously moves in a weight percent range between 0.05 and 0.35, which range when using a lanthanide mixture refers to the total mixture.
  • the alloy tolerates impurities in silicon up to 0.2% by weight, above all, the dynamic properties deteriorate.

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Description

Die Erfindung betrifft eine schweißbare, korrosionsbeständige Aluminium-Magnesium-Legierung, welche als wesentliche Komponente eine ternäre Aluminium-Scandium-Zirkonium-Phase enthält. Eine derartige Legierung ist beispielsweise aus der US 5,624,632 bekannt und ist aufgrund ihrer geringen Dichte, hohen Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit vor allem für Anwendungen in der Luftfahrt von Interesse. Durch Zugabe von Elementen der seltenen Erden oder den seltenen Erden ähnlichen Elementen werden in der Aluminium-Magnesium-Legierung Dispersoide erzeugt, die gemäß dem o. g. US-Patent eine höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erzeugen. Hinsichtlich der Schweißbarkeit einer derartigen Legierung kann dem o. g. US-Patent keine Angabe entnommen werden.
Aus Druckschrift US 5,624,632 ist beispielsweise eine derartige Aluminium-Magnesium-Legierung bekannt, bei der Zirkonium und beigemengte seltene Erden mit dem Aluminium eine ternäre Phase ausbilden. Diese Legierung ist insbesondere für Luftfahrtanwendungen geeignet.
Zudem sind die Eigenschaften von scandiumlegierten Aluminium-Magnesium-Legierungen in dem Artikel Y. A. Filatov "Weldable aluminium-magnesiumscandium system base alloys", Welding in the World, 33(1994), Nr. 6, S. 428 - 429 beschrieben.
Daneben sind aus EP 0 563 903 A1 verschiedene auf Aluminium basierende Materialien für Röntgenstrahlbildverstärker bekannt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine schweißbare, korrosionsbeständige Aluminium-Magnesium-Legierung zu schaffen, welche hinsichtlich Festigkeit und Korrosionsverhalten der bekannten Legierung zumindest nicht nachsteht und zusätzlich zu einer guten Schweißbarkeit, eine hohe Rekristallisationsschwelle aufweist. Diese Aufgabe wird durch eine Aluminium-Magnesium-Legierung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Diese neue Legierung weist gegenüber der bekannten Legierung vor allem einen deutlich niedrigeren Mangananteil auf, wobei sich überraschenderweise eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, vor allem im sensibilisierten Zustand der aus dieser Legierung hergestellten Teile zeigte, also beispielsweise, wenn kaltverformte Teile über längere Zeit einer erhöhten Temperatur ausgesetzt werden. Es wird vermutet, daß diese positiven Eigenschaften vor allem durch das Verhältnis von Mangan zu Scandium bestimmt werden. So zeigt sich eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit bei einem Verhältnis Mn : Sc < 2. Auch der im Unterschied zur bekannten Legierung enthaltene Titananteil trägt, zusätzlich zur Wirkung als Komfeinungsmittel, zur Festigkeitserhöhung bei, da Titan das Zirkonium in der ternären Al-Sc-Zr-Phase ersetzen kann, wobei die Löslichkeit von Titan jedoch niedriger als von Zirkonium ist.
Es hat sich weiterhin gezeigt, daß Scandium zumindest in gewissen Grenzen durch Terbium oder auch durch Cer ersetzt werden kann. Beim Ersatz durch Terbium ist jedoch zur Erzielung gleichbleibender Eigenschaften eine größere Zugabe als die des ersetzten Scandiums erforderlich.
Eine für Land-, See- oder Luftfahrzeuge besondere günstige Legierung enthält zumindest 0,15 Gew.-% Scandium. Die Zugabe von Lanthaniden bewegt sich vorteilhafterweise in einem Gew.-%-Bereich zwischen 0,05 und 0,35, wobei sich dieser Bereich bei Verwendung eines Lanthanidengemisches auf das Gesamtgemisch bezieht. Die Legierung verträgt Verunreinigungen an Silizium bis zu 0,2 Gew.-%, darüber verschlechtern sich vornehmlich die dynamischen Eigenschaften.

Claims (5)

  1. Schweißbare, korrosionsbeständige Aluminium-Magnesium-Legierung, welche eine ternäre Aluminium-Scandium-Zirkonium-Phase enthält, bestehend aus 3 - 5 Gew.-% Magnesium (Mg), 0,05 - 0,15 Gew.-% Zirkonium (Zr), 0,05 - 0,12 Gew.-% Mangan (Mn) 0,01 - 0,2 Gew.-% Titan (Ti), 0,05 - 0,5 Gew.-% eines oder mehrere Elemente der Gruppe bestehend aus Scandium (Sc), Terbium (Tb), Cer (Ce) und den Lanthaniden, wobei zumindest Scandium enthalten ist, sowie Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen mit max. 0,2 Gew.-% Silizium (Si).
  2. AlMg-Legierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Anteile von Mangan zu Scandium kleiner als zwei ist.
  3. AlMg-Legierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest 0,15 Gew.-% Scandium (Sc) enthalten ist.
  4. AlMg-Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß 0,05 - 0,35 Gew.-% eines oder mehrerer Elemente der Lanthaniden, insbesondere Cer (Ce), Neodym (Nd), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho) oder Erbium (Er) enthalten ist.
  5. Geschweißtes, gewalztes, stranggepreßtes oder geschmiedetes Bauteil für ein Luftfahrzeug, insbesondere für einen Flugzeugrumpf, für ein Seefahrzeug oder für ein Kraftfahrzeug bestehend aus einer AlMg-Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
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