EP2364378B1

EP2364378B1 - Produkte aus aluminium-kupfer-lithium-legierung

Info

Publication number: EP2364378B1
Application number: EP09764268.0A
Authority: EP
Inventors: Fabrice Heymes; Frank Eberl; Gaëlle POUGET
Original assignee: Constellium France SAS
Current assignee: Constellium Issoire SAS
Priority date: 2008-11-14
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: BRPI0921819B1; FR2938553B1; CA2743353C; CN102224267B; FR2938553A1; DE09764268T1; BRPI0921819A2; US8366839B2; US10190200B2; US20190136356A1; WO2010055225A1; ES2457221T3; CN102224267A; EP2364378A1; US20100126637A1; US20130255839A1; CA2743353A1

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Strangpress-, Walz- und/oder Schmiedeerzeugnisses auf Basis einer Aluminiumlegierung, bei dem
a) eine Metallschmelze hergestellt wird, bestehend aus 2,0 bis 3,1 Gew.-% Cu, 1,4 bis 1,8 Gew.-% Li, 0,1 bis 0,5 Gew.-% Ag, 0,1 bis 1,0 Gew.-% Mg, 0,05 bis 0,18 Gew.-% Zr, 0,2 bis 0,6 Gew.-% Mn und mindestens einem Element gewählt unter Cr, Sc, Hf und Ti, wobei die Menge dieses Elements, falls gewählt, 0,05 bis 0,3 Gew.-% für Cr und für Sc, 0,05 bis 0,5 Gew.-% für Hf und 0,01 bis 0,15 Gew.-% für Ti beträgt,
Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen; wobei die Zusammensetzung so eingestellt wird, dass sich eine Dichte bei Raumtemperatur kleiner als 2,67 g/cm³ ergibt,

b) die Metallschmelze zu einer Rohform vergossen wird;

c) die Rohform bei einer Temperatur zwischen 515 °C und 525 °C so homogenisiert wird, dass die Äquivalentzeit für die Homogenisierung $t (eq) = \frac{\int \exp (- 26100 / T) dt}{\exp (- 26100 / T_{ref})}$

zwischen 5 und 20 Stunden beträgt, worin T (in Kelvin) die augenblickliche Behandlungstemperatur ist, die sich mit der Zeit t (in Stunden) ändert, und T_ref eine auf 793 K festgelegte Referenztemperatur ist;

d) die Rohform kalt und optional warm zu einem Strangpress-, Walz-und/oder Schmiedeerzeugnis umgeformt wird;

e) das Erzeugnis lösungsgeglüht und abgeschreckt wird;

f) das Erzeugnis mit 1 bis 5 % und vorzugsweise mindestens 2 % bleibender Verformung kontrolliert gereckt wird;

g) das Erzeugnis durch Erwärmen auf 140 bis 170 °C für 5 bis 70 Stunden warmausgelagert wird, so dass das Erzeugnis eine 0,2 %-Dehngrenze von mindestens 440 MPa und vorzugsweise mindestens 460 MPa aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Kupfergehalt der Metallschmelze mindestens 2,5 Gew.-% und vorzugsweise mindestens 2,7 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 2, bei dem der Lithiumgehalt der Metallschmelze zwischen 1,42 und 1,77 Gew.-% liegt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die unvermeidbaren Verunreinigungen Eisen und Silizium enthalten, wobei diese Verunreinigungen einen Anteil von weniger als 0,08 Gew.-% und 0,06 Gew.-% für Eisen bzw. Silizium aufweisen, wobei die anderen Verunreinigungen jeweils einen Anteil von weniger als 0,05 Gew.-% und insgesamt 0,15 Gew.-% aufweisen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Äquivalentzeit für die Homogenisierung zwischen 6 und 15 Stunden liegt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Homogenisierungstemperatur etwa 520 °C beträgt und die Behandlungsdauer zwischen 8 und 20 Stunden liegt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Warmauslagerung durch Erwärmen auf 148 bis 155 °C während 10 bis 40 Stunden erfolgt.
Strangpresserzeugnis aus Aluminiumlegierung mit einer Dichte kleiner als 2,67 g/cm³, das durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 gewonnen ist, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zähigkeit K_Q(L-T) mindestens 52 MPa $\sqrt{m},$
seine Dehngrenze R_p0,2(L) mindestens 490 MPa beträgt, und dadurch dass sein Kupfergehalt zwischen 2,45 und 2,65 Gew.-% und sein Lithiumgehalt zwischen 1,4 und 1,5 Gew.-% liegt
und dadurch gekennzeichnet:
(a) dass seine 0,2 %-Dehngrenze in L-Richtung R_p0,2(L) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in MPa $\sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 129 - 0,17 R_p0,2(L) ist; und/oder

(b) dass seine Bruchfestigkeit in L-Richtung R_m(L) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in MPa $\sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 179 - 0,25 R_p0,2(L) ist, und/oder

(c) dass seine Bruchfestigkeit in TL-Richtung R_m(TL) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in MPa $\sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 88 - 0,09 R_m(TL) ist, und/oder

(d) dass seine 0,2 %-Dehngrenze in L-Richtung R_p0,2(L) mindestens 490 MPa und vorzugsweise mindestens 500 MPa beträgt und seine maximale Belastung für die Initiierung von Ermüdungsrissen bei einer Bruchzyklenzahl von 10⁵ größer als 210 MPa ist für Proben mit Kt = 2,3, mit R = 0,1.
Strangpresserzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zähigkeit K_Q(L-T) mindestens 56 MPa $\sqrt{m}$
und seine Bruchfestigkeit R_m(L) mindestens 515 MPa beträgt.
Strangpresserzeugnis aus Aluminiumlegierung mit einer Dichte kleiner als 2,67 g/cm³, das durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 gewonnen ist, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zähigkeit K_Q(L-T) mindestens 45 MPa $\sqrt{m},$
seine Dehngrenze R_p0,2(L) mindestens 520 MPa beträgt, und dadurch dass sein Kupfergehalt zwischen 2,65 und 2,85 Gew.-% und sein Lithiumgehalt zwischen 1,5 und 1,7 Gew.-% liegt
und dadurch gekennzeichnet:
(a) dass seine 0,2 %-Dehngrenze in L-Richtung R_p0,2(L) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in $M P A \sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 129 - 0,17 R_p0,2(L) ist; und/oder

(b) dass seine Bruchfestigkeit in L-Richtung R_m(L) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in $M P A \sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 179 - 0,25 R_p0,2(L) ist, und/oder

(c) dass seine Bruchfestigkeit in TL-Richtung R_m(TL) ausgedrückt in MPa und seine Zähigkeit K_Q(L-T) in LT-Richtung ausgedrückt in $M P A \sqrt{m}$
so sind, dass K_Q(L-T) > 88 - 0,09 R_m(TL) ist, und/oder

(d) seine maximale Belastung für die Initiierung von Ermüdungsrissen bei einer Bruchzyklenzahl von 10⁵ größer als 210 MPa ist für Proben mit Kt = 2,3, mit R = 0,1.
Strangpresserzeugnis nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem die Dicke wenigstens eines Elementarrechtecks größer als 8 mm und vorzugsweise größer als 12 mm ist.
Walzerzeugnis aus Aluminiumlegierung mit einer Dichte kleiner als 2,67 g/cm³, das durch das Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 7 gewonnen ist, dadurch gekennzeichnet, dass seine Zähigkeit K_Q(L-T) in L-T-Richtung mindestens 23 $M P A \sqrt{m}$
beträgt und seine 0,2 %-Dehngrenze in L-Richtung R_p0,2(L) mindestens gleich 560 MPa und/oder seine Bruchfestigkeit in L-Richtung R_m(L) mindestens gleich 585 MPa ist.
Walzerzeugnis nach Anspruch 12, dessen Dicke mindestens 10 mm und vorzugsweise mindestens 15 mm beträgt.
Strukturelement enthaltend mindestens ein Erzeugnis nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 13 oder hergestellt aus einem solchen Erzeugnis.
Strukturelement nach Anspruch 14, enthaltend mindestens ein als Versteifung oder Rahmen eingesetztes Strangpresserzeugnis nach irgendeinem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es für die Herstellung von Rumpf- oder Tragflügelplatten für Flugzeuge verwendet wird.