EP2631317A1 - Annealable aluminium alloy and method for improving artificial ageing ability - Google Patents

Annealable aluminium alloy and method for improving artificial ageing ability Download PDF

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EP2631317A1
EP2631317A1 EP12156623.6A EP12156623A EP2631317A1 EP 2631317 A1 EP2631317 A1 EP 2631317A1 EP 12156623 A EP12156623 A EP 12156623A EP 2631317 A1 EP2631317 A1 EP 2631317A1
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EP
European Patent Office
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aluminum alloy
curing
vacancies
uncorrelated
alloying element
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP12156623.6A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Stefan Pogatscher
Marion Werinos
Helmut Antrekowitsch
Peter J. Uggowitzer
Thomas Ebner
Carsten Melzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Amag Rolling GmbH
Original Assignee
Amag Rolling GmbH
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2013/053643 priority patent/WO2013124472A1/en
Priority to US14/380,540 priority patent/US10214802B2/en
Priority to EP13708374.7A priority patent/EP2817429A1/en
Priority to CN201380010922.4A priority patent/CN104254634B/en
Publication of EP2631317A1 publication Critical patent/EP2631317A1/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/004—Dispersions; Precipitations

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy and a method for improving the thermosetting ability of a semifinished product or final product comprising a hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg the aluminum alloy is quenched into a solid solution state, in particular by solution annealing, and subsequently forms precipitates by cold curing, the process comprising at least one measure for reducing a negative effect of cold curing the aluminum alloy on its thermosetting.
  • AA6013 aluminum alloys are known (see Benedikt Klobes: Structural Rearrangements in Aluminum Alloys: A Complementary Approach from the Perspective of Leerstellen und Fremdatomen, Bonn 2010, published in 2010, pages 104 and 105 ), a negative effect of a cold cure on subsequent hot curing is due to the fact that the impurities necessary to form ⁇ "are only provided by dissolution of precipitates These precipitates are all correlated with vacancies or the vacancies are deposited in the region of the precipitates.
  • Al-Cu-based aluminum alloys for example for 2xxx alloys (see Benedikt Klobes: Structural Rearrangements in Aluminum Alloys: A Complementary Approach from the Perspective of Voids and Fremdatomen, Bonn 2010, year of publication 2010, pages 79 and 81 )
  • Au gold
  • tin tin
  • the DE69311089T2 discloses a curable Si-containing Al-Cu-Mg-aluminum alloy for press-formable sheets.
  • the DE69311089T2 including the use of tin (Sn), indium (In) and cadmium (Cd) alloying elements. These elements namely, to bind to buried vacancies to reduce the number of vacancies serving as GPB zone forming sites of the Al-Cu-Mg compound.
  • the addition of silicon is described in order to achieve not only the delay of natural aging but also an improvement in the hardenability of the aluminum alloy.
  • DE69311089T2 does not address the adverse effects of cold curing on subsequent hot curing of an aluminum alloy.
  • a measure for reducing the negative effect comprises adding at least one aluminum alloy alloying element which can be correlated with buried voids, thereby increasing the number of voids uncorrelated with precipitates at the beginning of a hot curing to reduce the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting by mobilizing these uncorrelated voids.
  • an aluminum alloy may be created comprising one of Cold precipitation does not, or at least to a lesser extent, enable impaired mobilization of vacancies in the crystal lattice. This can be used according to the invention to reduce the negative effect of cold curing of the aluminum alloy on its further hot curing by these uncorrelated Spaces are mobilized.
  • vacancies uncorrelated with excretions can be understood as meaning those vacancies which, for example, are not associated with excretions, taken up and / or influenced by them in other ways substantially in their mobility and / or mobilizability.
  • the negative effects of acting as vacancy prone cold excretions can be reduced at least at the beginning of the artificial aging or possibly even completely prevented, which despite interim storage of aluminum alloy with respect to hardenability and curing kinetics unimpaired hot aging can be ensured.
  • thermosetting ability known of Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg based aluminum alloys, especially 6xxx alloys can be achieved even if not immediately after Quenching of the aluminum alloy is started with the aging process.
  • the addition of the blank-active alloying element or the blank-active alloying elements is procedurally easy to solve or even manageable by these are added, for example, to the solid solution of the aluminum alloy.
  • Complex heat treatment processes, as known from the prior art can thus be dispensed with, which can not least lead to a considerable cost advantage. In general, it should be mentioned that under semifinished product or end product sheets, plates, castings, etc. can be understood.
  • this method also provides advantages in terms of reduced quench sensitivity from the solution annealing temperature, an increase in mechanical properties (eg, fracture toughness), improved corrosion resistance, and possible prolongation of storage time at room temperature.
  • the content of this blank-active alloying element or of these blank-active alloying elements is preferably to be limited to a small extent so as not to impair the re-mobilizability of the vacancies on account of other possibly forming precipitation structures.
  • the cold curing of the aluminum alloy can be hindered, which can be used particularly advantageously with an aluminum alloy of 6xxx Knetleg réelles Herbert or 4xxxx casting alloy series.
  • Particularly advantageous process conditions may result if the added alloying element accounts for 500 atomic ppm in the aluminum alloy. For example, an addition of less than 200 atomic ppm has already been found to be sufficient.
  • alloying element (s) Sn, Cd, Sb and / or In may be distinguished for the method of improving the thermosetting ability of a semifinished product or final product.
  • other alloying elements are quite conceivable, which correlate with voids during the intermediate storage of the semifinished product or end product and release these vacancies in a hot aging or hot curing and contribute to their rapid re-mobilization.
  • At least one alloying element in particular Sn, Cd, Sb and / or In, which can be treaded in correlation with buried voids of an aluminum alloy, is added to a curable aluminum alloy, in particular to Al-Mg-Si. , Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base, is used to increase the number of vacancies uncorrelated at the start of a hot cure with precipitates, to avoid the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting Mobilization of these uncorrelated blanks to reduce.
  • a use of Sn, Cd, Sb and / or In could be distinguished as an additive.
  • the combination of alloying elements achieved by such a use in addition to the effects of reducing the cold curing, for example by intermediate storage, surprisingly shows advantageous properties in terms of hardenability and curing kinetics in the case of thermosetting, in particular if this reduces the mobility of the vacancies in the crystal lattice.
  • thermosetting in particular if this reduces the mobility of the vacancies in the crystal lattice.
  • At least one alloying element in particular Sn, Cd, Sb and / or In which can be passed in correlation with buried vacancies of an aluminum alloy, in particular reduces its mobility in the crystal lattice, as an additive to a hardenable aluminum alloy for reducing the annihilation of Blank spaces used in a hot curing.
  • This may be particularly advantageous for aluminum alloys based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg.
  • the residence time of the vacancies in the crystal lattice can be significantly increased and yet such a high degree of mobility can be ensured that rapid hot curing of the aluminum alloy occurs.
  • Annihilation of the vacancies by erosion can thus be significantly reduced, even if comparatively high temperatures prevail during hot curing, which may be the case if at least a temporary application of a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius.
  • the hot curing of the aluminum alloy - even without prior cold curing - shows improved process parameters, for example, showing an advantageous response of the aluminum alloy in the course of hot curing and also increased hardness values.
  • the Mg / Si Co Clusters can no longer have a negative impact on the age hardening ability of the aluminum alloy.
  • a previous cold-curing can no longer complicate the nucleation of the ⁇ "phase, which can be used in particular for 6xxx wrought alloys, which have a negative effect on cold curing after being cold-cured
  • this technical effect can be used, in particular for a 4xxxx cast aluminum alloy.
  • the amount of the alloying element used in the aluminum alloy has a content of less than 500 atomic ppm, preferably less than 200 atomic ppm, the structural properties of the aluminum alloy treated therewith can be neglected due to the low concentration, which is almost equivalent to that of a trace element become.
  • Known findings - especially with regard to the material properties - to this aluminum alloy are therefore further applicable without restrictions, which may be particularly distinguished by the invention.
  • the invention has also set itself the task to improve a hardenable aluminum alloy on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base in such a way that this aluminum alloy before any special handling requires a final hot curing and thus, inter alia, is inexpensive.
  • the invention has achieved the stated object with regard to the aluminum alloy in that the aluminum alloy has at least one alloyable element which can be correlated with buried voids of the aluminum alloy, in particular its mobility in the crystal lattice reducible, with an content in atomic ppm such that its main alloying element or its main alloying elements the aluminum alloy forms vacancies that are substantially uncorrelated with precipitates to reduce the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting by mobilizing those uncorrelated voids.
  • the aluminum alloy to its main alloying element or to its main alloying elements at least one correlated with buried voids of the aluminum alloy, in particular their mobility reducible in the crystal lattice, alloying element having such a content in atomic ppm, That the aluminum alloy forms vacancies that are uncorrelated substantially with precipitates, this aluminum alloy can initially be made more resistant to an undesired cold hardening or can be improved in terms of its positional stability.
  • semifinished product or end product of such an aluminum alloy can experience a shelf life extension at room temperature (RT).
  • this alloy also reacts well to a hot curing, by mobilizing these uncorrelated voids reducing a negative effect of cold hardening of the aluminum alloy on its further hot curing, the mechanical properties, in particular the hardness, can be improved as well improved corrosion resistance for semi-finished or final product can be created with such an aluminum alloy. Under semifinished product or end product, sheets, plates, castings, etc. can be subsumed.
  • the aluminum alloy according to the invention therefore requires no special handling and / or no special process costs before a final hot curing and is still inexpensive to manufacture.
  • the alloy may in particular be suitable for hot curing if it has Sn, Cd, Sb and / or In as the alloying element or as alloying elements.
  • the concentration of the additional alloying elements is on the order of trace elements, by having the alloying element in which the aluminum alloy has a content below 500 atomic ppm, preferably below 200 atomic ppm, the influence on the crystal lattice of the aluminum alloy can be neglected.
  • Such an aluminum alloy can be used in particular for a semifinished product or end product, for example for sheets, plates, profiles, castings, components, structural elements (such as construction profiles), building blocks, etc.
  • a conventional thermal treatment method for precipitation formation in an aluminum alloy is shown.
  • the aluminum alloy is first brought into a state of solid solution.
  • solution heat treatment 1 is carried out at a high temperature in the phase region of the homogeneous mixed crystal.
  • a rapid cooling by means of a quenching 2 of the aluminum alloy, whereby the mixed crystal and the thermal voids are frozen or quenched.
  • a cold curing 3 for example, a natural aging by cold aging at room temperature
  • the precipitation sequence, ie the formation of precipitates in the aluminum alloy begins.
  • the aluminum alloy is subjected to a thermosetting 4, for example, an artificial aging by a thermal aging. That after Fig. 1 illustrated thermal treatment method or precipitation hardening does not include measures to reduce a negative effect of cold curing 3 of the aluminum alloy on the thermosetting 4.
  • this is generally avoided by adding at least one alloying element in correlation with buried voids to the solid solution.
  • This particular alloying element - or combination thereof - increases the number of voids uncorrelated with precipitates at the onset of a hot cure, which rapidly mobilizes in a hot dump, thus reducing the negative effect of cold curing 3 of the aluminum alloy on the thermoset 4.
  • the Fig. 2 It can be seen that the AA 6061 alloy 6, which additionally contains Sn, undergoes significantly lower cold curing 3 at room temperature (RT), which is also confirmed here by a hardness test according to Brinell HBW 2.5 / 62.5. As the content of this alloying element, one below 500 atomic ppm has been found sufficient. A content below 200 atomic ppm is quite conceivable.
  • the content of the alloying element Sn, Cd, Sb or In or their combination in the aluminum alloy is in the height of the vacancy concentration of the aluminum alloy in its solid solution state.
  • cold curing of an aluminum alloy can be understood as meaning at least partial cold curing and thus not exclusively complete cold curing.
  • Fig. 4 a further advantage of the addition of the alloying element Sn, Cd, Sb or In or their combination is shown.
  • the change in hardness of an AA 6061 Alloy 5 without Sn and an AA 6061 Alloy 6 with Sn (470 ppm) is shown when these alloys are subjected to age hardening by hot aging at 250 degrees Celsius.
  • the faster reaction time of the alloy 6 with Sn as well as the higher degree of hardness can be recognized here Fig. 4 a hardness test according to Brinell HBW 2.5 / 62.5 has been carried out.
  • the alloy 6 can be justified by the fact that even when using a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius annihilation of the vacancies is significantly reduced by a disappearance in depressions and / or phase boundaries. Because of their correlation with the alloying element or alloying elements according to the invention, the vacancies have a reduced mobility in the crystal lattice, as a result of which even higher temperatures can be advantageously used for hot curing. Significant benefits can also be gained by: the aluminum alloy is subjected to a hot curing immediately after quenching, ie without cold curing. Here, for example, a faster response of the aluminum alloy to its hardening together with increased hardness values could be determined.

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Abstract

A heat-treatable aluminum alloy chosen from aluminum-magnesium-silicon alloy, aluminum-zinc alloy or aluminum-zinc-magnesium alloy in the form of solution is subjected to annealing, obtained annealed alloy is quenched and subsequently precipitates are formed by hardening. The resultant aluminum alloy is subjected to artificial aging, porosity of the aged aluminum alloy is increased and resultant aluminum alloy is further subjected to aging process. Thus, the method for improving heat-curing ability of semifinished/finished product is enabled. Independent claims are included for the following: (1) usage of aluminum alloy; (2) aluminum alloy; and (3) semifinished/finished product.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung und ein Verfahren zur Verbesserung der Warmaushärtungsfähigkeit eines Halbzeugs oder Endprodukts, aufweisend eine aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, bei dem die Aluminiumlegierung in einen Zustand fester Lösung, insbesondere durch Lösungsglühen, übergeführt wird, abgeschreckt wird und darauffolgend Ausscheidungen durch eine Kaltaushärtung ausbildet, wobei das Verfahren mindestens eine Maßnahme zur Reduktion eines negativen Effekts der Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf ihre Warmaushärtung umfasst.The invention relates to an aluminum alloy and a method for improving the thermosetting ability of a semifinished product or final product comprising a hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg the aluminum alloy is quenched into a solid solution state, in particular by solution annealing, and subsequently forms precipitates by cold curing, the process comprising at least one measure for reducing a negative effect of cold curing the aluminum alloy on its thermosetting.

Um bei aushärtbaren Aluminiumlegierungen auf Al-Mg-Si-Basis, zum Beispiel der 6xxx-Reihe, den negativen Effekt einer Kaltaushärtung auf eine später durchgeführte Warmaushärtung zu reduzieren, sind verschiedenste Maßnahmen zur Temperaturbehandlung der Aluminiumlegierungen bekannt. Darunter einzuordnen sind beispielsweise eine Stufenabschreckung, ein Stabilisierungsglühen oder auch ein Rückglühen (vgl. Friedrich Ostermann: Anwendungstechnik Aluminium, 2., neu bearbeitete und aktualisierte Auflage, Springer Berlin Heidelberg New York, Seite 152 bis 153, ISBN 978-3-540-71196-4 ). Derartige Maßnahmen zur Verbesserung der Warmaushärtungsfähigkeit verursachen einen vergleichsweise hohen Verfahrensaufwand, zudem sind sie verhältnismäßig kostenintensiv und unter Umständen auch produktionstechnisch problematisch, wodurch eine Reproduzierbarkeit bzw. eine Einheitlichkeit der Eigenschaften des Produkts schwer erreicht werden können. Gefordert sind hier jedoch insbesondere einheitliche Eigenschaften der Aluminiumlegierung - diese dürfen sich durch Lagerung - zumindest nicht durch begrenzte - bzw. durch die damit verbundene Kaltaushärtung der Aluminiumlegierungen nicht verändern.In order to reduce the negative effect of cold curing on a later-performed hot curing of curable aluminum alloys based on Al-Mg-Si, for example the 6xxx series, various measures for the temperature treatment of aluminum alloys are known. Among these are, for example, a step quench, a stabilization anneal or a back anneal (cf. Friedrich Ostermann: Application Technology Aluminum, 2nd, reworked and updated edition, Springer Berlin Heidelberg New York, pages 152 to 153, ISBN 978-3-540-71196-4 ). Such measures for improving the age hardening ability cause a relatively high process cost, and they are also relatively expensive and possibly also technically problematic, whereby a reproducibility or uniformity of the properties of the product can be achieved with difficulty. In particular, uniform properties of the aluminum alloy are required here - these must not be altered by storage - at least not by limited - or by the associated cold hardening of the aluminum alloys.

Außerdem ist bei einer AA6013-Aluminiumlegierung bekannt (vgl. Benedikt Klobes: Strukturelle Umordnungen in Aluminiumlegierungen: Ein komplementärer Ansatz aus der Perspektive von Leerstellen und Fremdatomen, Bonn 2010, Erscheinungsjahr 2010, Seiten 104 und 105 ), einen negativen Effekt einer Kaltaushärtung auf eine darauffolgende Warmaushärtung darauf zurückzuführen, dass die zur Bildung von β" notwendigen Fremdatome erst durch Auflösung von Ausscheidungen bereitgestellt werden. Diese Ausscheidungen sind alle mit Leerstellen korreliert bzw. sind die Leerstellen in dem Bereich der Ausscheidungen angelagert. Im Gegensatz zur AA6013-Aluminiumlegierung zeigen sich bei anderen 6xxx-Legierungen, die keinen negativen Effekt einer Kaltaushärtung auf ihre Warmaushärtung haben, zu Beginn der Warmaushärtung größere Ausscheidungen und kleiner Agglomerate, aus denen Fremdatome für β" gewonnen werden können. Der Einfluss einer Kaltaushärtung auf das Warmaushärtungsverfahren von Al-Mg-Si-Legierungen wird hier primär als Auswirkung des Legierungsgehalts verstanden.In addition, AA6013 aluminum alloys are known (see Benedikt Klobes: Structural Rearrangements in Aluminum Alloys: A Complementary Approach from the Perspective of Leerstellen und Fremdatomen, Bonn 2010, published in 2010, pages 104 and 105 ), a negative effect of a cold cure on subsequent hot curing is due to the fact that the impurities necessary to form β "are only provided by dissolution of precipitates These precipitates are all correlated with vacancies or the vacancies are deposited in the region of the precipitates. In contrast to the AA6013 aluminum alloy, in the case of other 6xxx alloys which have no negative effect of cold hardening on their hot curing, larger precipitations and small agglomerates from which foreign atoms can be obtained for β "appear at the beginning of the hot curing. The effect of cold curing on the hot-curing process of Al-Mg-Si alloys is understood here primarily as an effect of the alloy content.

Für aushärtbare Aluminiumlegierungen auf Al-Cu-Basis, zum Beispiel für 2xxx-Legierungen, ist es bekannt (vgl. Benedikt Klobes: Strukturelle Umordnungen in Aluminiumlegierungen: Ein komplementärer Ansatz aus der Perspektive von Leerstellen und Fremdatomen, Bonn 2010, Erscheinungsjahr 2010, Seiten 79 und 81 ), Gold (Au) der 2xxx-Aluminiumlegierungen zuzufügen, um damit deren Kaltaushärtung zu verringern, indem Gold diese Leerstellen einfängt. Derselbe Effekt ist auch bei einer Zugabe von Zinn (Sn) bekannt. Somit kann ein Verfahren zur Kaltaushärtung optimiert werden, allerdings weisen 2xxx-Legierungen bekanntermaßen keine negativen Effekte einer Kaltaushärtung auf eine nachfolgende Warmaushärtung auf.It is known for Al-Cu-based aluminum alloys, for example for 2xxx alloys (see Benedikt Klobes: Structural Rearrangements in Aluminum Alloys: A Complementary Approach from the Perspective of Voids and Fremdatomen, Bonn 2010, year of publication 2010, pages 79 and 81 ) To add gold (Au) to the 2xxx aluminum alloys to reduce their cold cure by trapping these vacancies. The same effect is also known with the addition of tin (Sn). Thus, a process for cold curing can be optimized, but 2xxx alloys are known to have no negative effects of cold curing on subsequent hot curing.

Die DE69311089T2 offenbart für pressumformbare Bleche eine aushärtbare Sihaltige Al-Cu-Mg-Aluminiumlegierung. Um eine nachteilige natürliche Alterung bzw. eine säkulare Änderung der Festigkeit vor dem Pressumformen des Blechs zur vermindern, schlägt die DE69311089T2 unter anderem die Verwendung von Zinn (Sn)-, Indium (In)- und Cadmium (Cd)-Legierungselementen vor. Diese Elemente sollen sich nämlich an eingeschreckte Leerstellen binden, um die Zahl an Leerstellen, die als GPB-zonenbildenden Stellen der Al-Cu-Mg Verbindung dienen, zu verringern. Außerdem wird die Zugabe von Silizium beschrieben, um neben der Verzögerung der natürlichen Alterung auch noch eine Verbesserung der Härtbarkeit der Aluminiumlegierung zu erreichen. DE69311089T2 beschäftigt sich nicht mit den nachteiligen Effekten einer Kaltaushärtung auf eine darauffolgende Warmaushärtung einer Aluminiumlegierung.The DE69311089T2 discloses a curable Si-containing Al-Cu-Mg-aluminum alloy for press-formable sheets. In order to reduce a disadvantageous natural aging or a secular change in the strength before the press-forming of the sheet, the DE69311089T2 including the use of tin (Sn), indium (In) and cadmium (Cd) alloying elements. These elements namely, to bind to buried vacancies to reduce the number of vacancies serving as GPB zone forming sites of the Al-Cu-Mg compound. In addition, the addition of silicon is described in order to achieve not only the delay of natural aging but also an improvement in the hardenability of the aluminum alloy. DE69311089T2 does not address the adverse effects of cold curing on subsequent hot curing of an aluminum alloy.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art derart zu verbessern, dass dadurch selbst, wenn eine Lagerung des Halbzeugs oder des Endprodukts, aufweisend eine aushärtbare Aluminiumlegierung, in Kauf genommen wird, dessen Warmaushärtungsfähigkeit nicht darunter leidet.It is therefore an object of the invention to improve a method of the type described in such a way that even if a storage of the semifinished product or the final product, comprising a hardenable aluminum alloy, is accepted, the heat curing ability does not suffer.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens dadurch, dass eine Maßnahme zur Reduktion des negativen Effekts eine Zugabe wenigstes eines in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen tretbaren Legierungselements zur Aluminiumlegierung umfasst, wodurch sich die Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen erhöht, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren.The invention solves the stated problem with regard to the method in that a measure for reducing the negative effect comprises adding at least one aluminum alloy alloying element which can be correlated with buried voids, thereby increasing the number of voids uncorrelated with precipitates at the beginning of a hot curing to reduce the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting by mobilizing these uncorrelated voids.

Umfasst eine Maßnahme zur Reduktion des negativen Effekts eine Zugabe wenigstes eines in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen tretbaren, insbesondere tretenden, Legierungselements zur Aluminiumlegierung, wodurch sich die Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen erhöht, kann eine Aluminiumlegierung geschaffen werden, die eine von Kaltausscheidungen nicht oder zumindest in geringerem Ausmaß beeinträchtigte Mobilisierung von Leerstellen im Kristallgitter ermöglicht. Dies kann zur Reduktion des negativen Effekts einer Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung erfindungsgemäß genutzt werden, indem diese unkorrelierten Leerstellen mobilisiert werden. Ergänzend kann angemerkt werden, dass als mit Ausscheidungen unkorrelierte Leerstellen jene Leerstellen verstanden werden können, die beispielsweise nicht mit Ausscheidungen verbunden, aufgenommen und/oder von diesen auf andere Weise im Wesentlichen in ihrer Mobilität und/oder Mobilisierbarkeit beeinflusst sind. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es somit nicht mehr erforderlich, auch jene Leerstellen heranzuziehen, deren Mobilität bei einer Warmaushärtung aufgrund einer Korrelation mit Kaltausscheidungen erheblich behindert wird. Somit können die negativen Auswirkungen der als Leerstellengefängnisse agierenden Kaltausscheidungen wenigstens zu Beginn der Warmauslagerung vermindert bzw. eventuell auch gänzlich verhindert werden, wodurch trotz Zwischenlagerung der Aluminiumlegierung eine hinsichtlich Aushärtbarkeit und auch Aushärtungskinetik unbeeinträchtigte Warmauslagerung sichergestellt werden kann. Die von Aluminiumlegierungen auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, insbesondere von 6xxx-Legierungen, bekannte Warmaushärtungsfähigkeit kann daher selbst dann erreicht werden, wenn nicht unmittelbar nach dem Abschrecken der Aluminiumlegierung mit dem Warmauslagern begonnen wird. Außerdem ist die Zugabe des leerstellenaktiven Legierungselements bzw. der leerstellenaktiven Legierungselemente verfahrenstechnisch einfach zu lösen bzw. auch handhabbar, indem diese beispielsweise zur festen Lösung der Aluminiumlegierung zugegeben werden. Auf aufwendige Wärmebehandlungsverfahren, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt sind, kann somit verzichtet werden, was nicht zuletzt zu einem erheblichen Kostenvorteil führen kann. Im Allgemeinen ist zu erwähnen, dass unter Halbzeug oder Endprodukt Bleche, Platten, Gussteile etc. verstanden werden kann. Außerdem zeigen sich durch dieses Verfahren auch Vorteile hinsichtlich einer reduzierten Abschreckempfindlichkeit von der Lösungsglühtemperatur, eine Erhöhung der mechanischen Eigenschaften (z.B. Bruchzähigkeit), eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit und eine mögliche Verlängerung der Lagerzeit bei Raumtemperatur. Der Gehalt dieses leerstellenaktiven Legierungselements bzw. dieser leerstellenaktiven Legierungselemente ist vorzugsweise auf ein geringes Maß zu beschränken, um damit nicht aufgrund anderer sich eventuell bildender Ausscheidungsstrukturen die Re-Mobilisierbarkeit der Leerstellen zu beeinträchtigen.If a measure to reduce the negative effect involves the addition of at least one aluminum alloy alloying element, which can be passed in correlation with buried voids, thereby increasing the number of voids uncorrelated with precipitates at the start of a hot curing, an aluminum alloy may be created comprising one of Cold precipitation does not, or at least to a lesser extent, enable impaired mobilization of vacancies in the crystal lattice. This can be used according to the invention to reduce the negative effect of cold curing of the aluminum alloy on its further hot curing by these uncorrelated Spaces are mobilized. In addition, it may be noted that vacancies uncorrelated with excretions can be understood as meaning those vacancies which, for example, are not associated with excretions, taken up and / or influenced by them in other ways substantially in their mobility and / or mobilizability. In contrast to the prior art, it is therefore no longer necessary to use those vacancies whose mobility is severely hindered in the case of hot curing due to a correlation with cold precipitations. Thus, the negative effects of acting as vacancy prone cold excretions can be reduced at least at the beginning of the artificial aging or possibly even completely prevented, which despite interim storage of aluminum alloy with respect to hardenability and curing kinetics unimpaired hot aging can be ensured. Therefore, the thermosetting ability known of Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg based aluminum alloys, especially 6xxx alloys, can be achieved even if not immediately after Quenching of the aluminum alloy is started with the aging process. In addition, the addition of the blank-active alloying element or the blank-active alloying elements is procedurally easy to solve or even manageable by these are added, for example, to the solid solution of the aluminum alloy. Complex heat treatment processes, as known from the prior art, can thus be dispensed with, which can not least lead to a considerable cost advantage. In general, it should be mentioned that under semifinished product or end product sheets, plates, castings, etc. can be understood. In addition, this method also provides advantages in terms of reduced quench sensitivity from the solution annealing temperature, an increase in mechanical properties (eg, fracture toughness), improved corrosion resistance, and possible prolongation of storage time at room temperature. The content of this blank-active alloying element or of these blank-active alloying elements is preferably to be limited to a small extent so as not to impair the re-mobilizability of the vacancies on account of other possibly forming precipitation structures.

Im Allgemeinen und/oder der Vollständigkeit halber wird erwähnt, dass

  • es sich bei einer Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis um eine Knetlegierung der 6xxx-Reihe, das heißt mit Magnesium und Silizium als Hauptlegierungselementen, handeln kann.
  • auch eine Al-Mg-Si(Cu)-Knet- oder Gusslegierung zu einer Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis gezählt werden kann.
  • es sich bei einer Aluminiumlegierung auf Al-Si-Mg-Basis um eine Gusslegierung der 4xxxx-Legierungsreihe (EN AC-4xxxx) handeln kann.
  • auch eine Al-Si-Mg(Cu) Knet- oder Gusslegierung zu einer Aluminiumlegierung auf Al-Si-Mg-Basis gezählt werden kann.
  • es sich bei einer Aluminiumlegierung auf Al-Zn-Basis oder Al-Zn-Mg-Basis um eine Knetlegierung der 7xxx Legierungsreihe, d. h. mit Zink als Hauptlegierungselement, oder auch um eine Gusslegierung der 7xxxx Reihe (EN AC-7xxxx), d. h. mit Zink als Hauptlegierungselement, handeln kann.
  • auch eine Al-Zn-Mg(Cu) Knet- oder Gusslegierung zu einer Aluminiumlegierung auf Al-Zn-Mg-Basis gezählt werden kann.
  • durchaus eine Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis für eine Knet- und/oder Gusslegierung Verwendung finden kann, wobei dabei auch Verbundwerkstoffe, die durch Teilchen oder Fasermaterial verstärkt sind, nicht ausgeschlossen werden.
In general and / or for the sake of completeness it is mentioned that
  • an Al-Mg-Si based aluminum alloy may be a 6xxx series wrought alloy, that is, magnesium and silicon as main alloying elements.
  • Also, an Al-Mg-Si (Cu) -Knet- or casting alloy can be counted to an aluminum alloy based on Al-Mg-Si.
  • an Al-Si-Mg based aluminum alloy may be a cast alloy of the 4xxxx alloy series (EN AC-4xxxx).
  • Also, an Al-Si-Mg (Cu) Knet- or casting alloy can be counted to an aluminum alloy based on Al-Si-Mg.
  • an Al-Zn-based or Al-Zn-Mg-based aluminum alloy is a wrought alloy of the 7xxx alloy series, that is, zinc as a main alloying element, or a cast alloy of the 7xxxx series (EN AC-7xxxx), ie, zinc as the main alloying element, can act.
  • Also, an Al-Zn-Mg (Cu) wrought or cast alloy can be counted to an Al-Zn-Mg-based aluminum alloy.
  • may well be an Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg based aluminum alloy for a kneading and / or casting alloy, including composites formed by particles or fiber material are reinforced, can not be excluded.

Wird bei der Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis die Anzahl der mit Mg/Si Co-Clustern unkorrelierten Leerstellen erhöht, kann die erhebliche Einschränkung der Mobilität der Leerstellen im Kristallgitter, die diese Cluster auf die Leerstellen ausüben können, vermindert werden. Zusätzlich kann erfindungsgemäß auch die Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung behindert werden, was sich insbesondere vorteilhaft bei einer Aluminiumlegierung der 6xxx-Knetlegierungsreihe oder 4xxxx-Gusslegierungsreihe genutzt werden kann.If the number of vacancies uncorrelated with Mg / Si Co clusters is increased in the Al-Mg-Si or Al-Si-Mg based aluminum alloy, the significant limitation on vacancy mobility in the crystal lattice may be attributed to these vacancies be reduced. In addition, according to the invention, the cold curing of the aluminum alloy can be hindered, which can be used particularly advantageously with an aluminum alloy of 6xxx Knetlegierungsreihe or 4xxxx casting alloy series.

Besonders vorteilhafte Verfahrensverhältnisse können sich ergeben, wenn das zugegebene Legierungselement einen Anteil von 500 Atom-ppm, in der Aluminiumlegierung ausmacht. Als ausreichend konnte beispielsweise bereits eine Zugabe von unter 200 Atom-ppm festgestellt werden.Particularly advantageous process conditions may result if the added alloying element accounts for 500 atomic ppm in the aluminum alloy. For example, an addition of less than 200 atomic ppm has already been found to be sufficient.

Als zusätzliches Legierungselement bzw. als zusätzliche Legierungselemente kann/können sich Sn, Cd, Sb und/oder In für das Verfahren zur Verbesserung der Warmaushärtungsfähigkeit eines Halbzeugs oder Endprodukts auszeichnen. Es sind jedoch durchaus auch andere Legierungselemente vorstellbar, die mit Leerstellen während der Zwischenlagerung des Halbzeugs oder Endprodukts in Korrelation treten und bei einer Warmauslagerung bzw. Warmaushärtung diese Leerstellen freigeben und zu deren schnellen Re-Mobilisierung beitragen können.As additional alloying element (s), Sn, Cd, Sb and / or In may be distinguished for the method of improving the thermosetting ability of a semifinished product or final product. However, other alloying elements are quite conceivable, which correlate with voids during the intermediate storage of the semifinished product or end product and release these vacancies in a hot aging or hot curing and contribute to their rapid re-mobilization.

Als besonders vorteilhaft kann sich herausstellen, wenn wenigstens ein in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen einer Aluminiumlegierung tretbaren, insbesondere tretendes, Legierungselement, insbesondere Sn, Cd, Sb und/oder In, als Zusatz zu einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, Al-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, zur Erhöhung der Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen verwendet wird, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren. Insbesondere konnte sich bei dieser 6xxx- oder 7xxx-Aluminiumlegierung eine Verwendung von Sn, Cd, Sb und/oder In, als Zusatz auszeichnen. Die durch solch eine Verwendung erreichte Kombination an Legierungselementen zeigt neben Effekten der Reduktion der Kaltaushärtung, beispielsweise durch ein Zwischenlagern verursacht, bei einer Warmaushärtung überraschend vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich Aushärtbarkeit und Aushärtungskinetik, insbesondere wenn damit die Mobilität der Leerstellen im Kristallgitter verringert wird. Gegenüber 6xxx- und/oder 7xxx-Aluminiumknetlegierungen bzw. 4xxxx-, 7xxxx-Aluminiumgusslegierungen ohne Gehalt des erfindungsgemäßen Legierungselements bzw. der erfindungsgemäßen Legierungselemente konnten ein deutlicher Zuwachs in einer erreichbaren Härte kombiniert mit einer erheblichen Reduktion der Aushärtungszeit festgestellt werden, was im Wesentlichen auf eine leichtere Re-Mobilisierbarkeit von Leerstellen im Kristallgitter zurückgeführt werden kann.It may turn out to be particularly advantageous if at least one alloying element, in particular Sn, Cd, Sb and / or In, which can be treaded in correlation with buried voids of an aluminum alloy, is added to a curable aluminum alloy, in particular to Al-Mg-Si. , Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base, is used to increase the number of vacancies uncorrelated at the start of a hot cure with precipitates, to avoid the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting Mobilization of these uncorrelated blanks to reduce. In particular, with this 6xxx or 7xxx aluminum alloy, a use of Sn, Cd, Sb and / or In could be distinguished as an additive. The combination of alloying elements achieved by such a use, in addition to the effects of reducing the cold curing, for example by intermediate storage, surprisingly shows advantageous properties in terms of hardenability and curing kinetics in the case of thermosetting, in particular if this reduces the mobility of the vacancies in the crystal lattice. Compared to 6xxx and / or 7xxx-aluminum wrought alloys or 4xxxx-, 7xxxx-aluminum casting alloys without content of the alloying element according to the invention or the alloying elements according to the invention could a significant increase in a achievable hardness combined with a significant reduction in the curing time can be determined, which can be attributed essentially to an easier re-mobilizability of vacancies in the crystal lattice.

Außerdem kann sich als vorteilhaft herausstellen, wenn wenigstens ein in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen einer Aluminiumlegierung tretbaren, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbaren, Legierungselement, insbesondere Sn, Cd, Sb und/oder In, als Zusatz zu einer aushärtbaren Aluminiumlegierung zur Verringerung der Annihilation von Leerstellen bei einer Warmaushärtung verwendet wird. Dies kann gerade bei Aluminiumlegierungen auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis von Vorteil sein. Dadurch kann die Verweildauer der Leerstellen im Kristallgitter deutlich erhöht und dennoch eine derart hohe Mobilität sichergestellt werden, dass eine schnelle Warmaushärtung der Aluminiumlegierung eintritt. Eine Annihilation der Leerstellen durch ein Zunichtemachen etwa in Senken und/oder an Phasengrenzen kann damit deutlich verringert werden, auch wenn vergleichsweise hohe Temperaturen bei einer Warmaushärtung vorherrschen, was bei einer wenigstens zeitweisen Anwendung eines Temperaturbereichs von 200 bis 300 Grad Celsius der Fall sein kann. Überraschend kann damit auch ermöglicht werden, dass die Warmaushärtung der Aluminiumlegierung - und zwar auch ohne vorhergehender Kaltaushärtung - verbesserte Verfahrensparameter zeigt, indem sich beispielsweise ein vorteilhaftes Ansprechen der Aluminiumlegierung im Zuge der Warmaushärtung und auch erhöhte Härtewerte zeigten.In addition, it may turn out to be advantageous if at least one alloying element, in particular Sn, Cd, Sb and / or In which can be passed in correlation with buried vacancies of an aluminum alloy, in particular reduces its mobility in the crystal lattice, as an additive to a hardenable aluminum alloy for reducing the annihilation of Blank spaces used in a hot curing. This may be particularly advantageous for aluminum alloys based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg. As a result, the residence time of the vacancies in the crystal lattice can be significantly increased and yet such a high degree of mobility can be ensured that rapid hot curing of the aluminum alloy occurs. Annihilation of the vacancies by erosion, for example in depressions and / or at phase boundaries, can thus be significantly reduced, even if comparatively high temperatures prevail during hot curing, which may be the case if at least a temporary application of a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius. Surprisingly, it can also be made possible that the hot curing of the aluminum alloy - even without prior cold curing - shows improved process parameters, for example, showing an advantageous response of the aluminum alloy in the course of hot curing and also increased hardness values.

Wird bei der Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis die Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung mit Mg/Si Co-Cluster unkorrelierten Leerstellen erhöht, kann erreicht werden, dass die als Leerstellengefängnisse wirkenden Mg/Si Co-Cluster keinen negativen Einfluss mehr auf die Warmaushärtungsfähigkeit der Aluminiumlegierung nehmen können. Somit kann eine vorhergehende Kaltaushärtung die Keimbildung der β" Phase nicht mehr erschweren. Dies kann insbesondere für 6xxx-Knetlegierungen, die bei der Warmaushärtung einen negativen Effekt aufgrund einer vorhergehenden Kaltaushärtung aufweisen, genutzt werden. Auch für Gusslegierungen kann dieser technische Effekt genutzt werden, insbesondere bei einer 4xxxx-Aluminiumgusslegierung.In the Al-Mg-Si or Al-Si-Mg based aluminum alloy, if the number of vacancies uncorrelated with Mg / Si Co cluster at the start of a hot cure is increased, the Mg / Si Co Clusters can no longer have a negative impact on the age hardening ability of the aluminum alloy. Thus, a previous cold-curing can no longer complicate the nucleation of the β "phase, which can be used in particular for 6xxx wrought alloys, which have a negative effect on cold curing after being cold-cured For casting alloys this technical effect can be used, in particular for a 4xxxx cast aluminum alloy.

Weist die verwendete Menge des Legierungselements in der Aluminiumlegierung einen Gehalt unter 500 Atom-ppm, vorzugsweise unter 200 Atom-ppm, auf, kann aufgrund der niedrigen Konzentration, nahezu der einem Spurenelement entsprechend, mit vernachlässigbaren Einflüssen auf die strukturellen Eigenschaften der damit behandelten Aluminiumlegierung gerechnet werden. Bekannte Erkenntnisse - insbesondere hinsichtlich der Materialeigenschaften - zu dieser Aluminiumlegierung sind daher ohne Einschränkungen weiter anwendbar, was die Erfindung besonders auszeichnen kann.If the amount of the alloying element used in the aluminum alloy has a content of less than 500 atomic ppm, preferably less than 200 atomic ppm, the structural properties of the aluminum alloy treated therewith can be neglected due to the low concentration, which is almost equivalent to that of a trace element become. Known findings - especially with regard to the material properties - to this aluminum alloy are therefore further applicable without restrictions, which may be particularly distinguished by the invention.

Die Erfindung hat sich weiter die Aufgabe gestellt, eine aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis derart zu verbessern, dass diese Aluminiumlegierung keiner besonderen Handhabung vor einer abschließenden Warmaushärtung bedarf und somit unter anderem auch kostengünstig ist.The invention has also set itself the task to improve a hardenable aluminum alloy on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base in such a way that this aluminum alloy before any special handling requires a final hot curing and thus, inter alia, is inexpensive.

Die Erfindung löste die gestellte Aufgabe hinsichtlich der Aluminiumlegierung dadurch, dass die Aluminiumlegierung zu seinem Hauptlegierungselement bzw. zu seinen Hauptlegierungselementen mindestens ein mit eingeschreckten Leerstellen der Aluminiumlegierung korrelierbares, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbares, Legierungselement mit einem derartigen Gehalt in Atom-ppm aufweist, dass die Aluminiumlegierung im Wesentlichen mit Ausscheidungen unkorrelierte Leerstellen ausbildet, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf deren weitere Warmaushärtung durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren.The invention has achieved the stated object with regard to the aluminum alloy in that the aluminum alloy has at least one alloyable element which can be correlated with buried voids of the aluminum alloy, in particular its mobility in the crystal lattice reducible, with an content in atomic ppm such that its main alloying element or its main alloying elements the aluminum alloy forms vacancies that are substantially uncorrelated with precipitates to reduce the negative effect of cold curing the aluminum alloy on its further thermosetting by mobilizing those uncorrelated voids.

Weist die Aluminiumlegierung zu seinem Hauptlegierungselement bzw. zu seinen Hauptlegierungselementen mindestens ein mit eingeschreckten Leerstellen der Aluminiumlegierung korrelierbares, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbares, Legierungselement mit einem derartigen Gehalt in Atom-ppm auf, dass die Aluminiumlegierung im Wesentlichen mit Ausscheidungen unkorrelierte Leerstellen ausbildet, kann diese Aluminiumlegierung zunächst gegenüber einer unerwünschten Kaltaushärtung beständiger bzw. hinsichtlich Anforderungen seiner Lagebeständigkeit verbessert werden. Halbzeug oder Endprodukt solch einer Aluminiumlegierung können dadurch also eine Lagerzeitverlängerung bei Raumtemperatur (RT) erfahren. Kommt nun jedoch dazu, dass diese Legierung auch auf eine Warmaushärtung besonders anspricht, indem durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen ein negativer Effekt einer Kaltaushärtung der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung reduziert wird, können damit auch die mechanischen Eigenschaften, insbesondere die Härte, verbessert, sowie eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit für Halbzeug oder Endprodukt mit solch einer Aluminiumlegierung geschaffen werden. Unter Halbzeug oder Endprodukt können, Bleche, Platten, Gussteile etc. subsumiert werden. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung bedarf daher keiner besonderen Handhabung und/oder keines besonderen Verfahrensaufwands vor einer abschließenden Warmaushärtung und ist trotzdem kostengünstig in der Herstellung.Does the aluminum alloy to its main alloying element or to its main alloying elements at least one correlated with buried voids of the aluminum alloy, in particular their mobility reducible in the crystal lattice, alloying element having such a content in atomic ppm, That the aluminum alloy forms vacancies that are uncorrelated substantially with precipitates, this aluminum alloy can initially be made more resistant to an undesired cold hardening or can be improved in terms of its positional stability. Thus, semifinished product or end product of such an aluminum alloy can experience a shelf life extension at room temperature (RT). If, however, this alloy also reacts well to a hot curing, by mobilizing these uncorrelated voids reducing a negative effect of cold hardening of the aluminum alloy on its further hot curing, the mechanical properties, in particular the hardness, can be improved as well improved corrosion resistance for semi-finished or final product can be created with such an aluminum alloy. Under semifinished product or end product, sheets, plates, castings, etc. can be subsumed. The aluminum alloy according to the invention therefore requires no special handling and / or no special process costs before a final hot curing and is still inexpensive to manufacture.

Weist eine Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis in Abhängigkeit einer Warmaushärtung im Wesentlichen mit Mg/Si Co-Cluster unkorrelierte Leerstellen auf, kann der negative Effekt einer Kaltaushärtung vermindert werden.If an Al-Mg-Si or Al-Si-Mg-based aluminum alloy has substantially uncorrelated vacancies with Mg / Si Co cluster depending on a hot cure, the negative effect of cold curing may be reduced.

Die Legierung kann sich insbesondere für ein Warmaushärten eignen, wenn diese als Legierungselement bzw. als Legierungselemente Sn, Cd, Sb und/oder In aufweist.The alloy may in particular be suitable for hot curing if it has Sn, Cd, Sb and / or In as the alloying element or as alloying elements.

Liegt die Konzentration der zusätzlichen Legierungselemente in einer Größenordnung von Spurenelementen, indem das Legierungselement in der die Aluminiumlegierung einen Gehalt unter 500 Atom-ppm, vorzugsweise unter 200 Atom-ppm, aufweist, kann der Einfluss auf das Kristallgitter der Aluminiumlegierung vernachlässigt werden.If the concentration of the additional alloying elements is on the order of trace elements, by having the alloying element in which the aluminum alloy has a content below 500 atomic ppm, preferably below 200 atomic ppm, the influence on the crystal lattice of the aluminum alloy can be neglected.

Eine derartige Aluminiumlegierung kann insbesondere für ein Halbzeug oder Endprodukt Verwendung finden, beispielsweise für Bleche, Platten, Profile, Gussteile, Bauteile, Bauelemente (wie Konstruktionsprofile), Bausteine etc.Such an aluminum alloy can be used in particular for a semifinished product or end product, for example for sheets, plates, profiles, castings, components, structural elements (such as construction profiles), building blocks, etc.

In den Figuren ist beispielsweise der Erfindungsgegenstand anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt. Es zeigen

Fig. 1
eine Wärmebehandlung einer 6xxx-Aluminiumlegierung,
Fig. 2
eine Darstellung zu Härteveränderungen von 6xxx-Aluminiumlegierungen durch Kaltaushärten,
Fig. 3
eine Darstellung zu Härteveränderungen durch Warmaushärtung, die der Kaltaushärtungen nach Fig. 2 anschließen und
Fig. 4
eine Darstellung zu Härteveränderungen von 6xxx-Aluminiumlegierungen bei Warmaushärtungen bei hohen Temperaturen.
In the figures, for example, the subject invention is illustrated using an exemplary embodiment. Show it
Fig. 1
a heat treatment of a 6xxx aluminum alloy,
Fig. 2
a representation of hardness changes of 6xxx aluminum alloys by cold curing,
Fig. 3
a representation of hardness changes by hot curing, the cold hardening after Fig. 2 connect and
Fig. 4
a representation of hardness changes of 6xxx aluminum alloys in hot curing at high temperatures.

Nach Fig. 1 wird beispielsweise ein herkömmliches thermisches Behandlungsverfahren zur Ausscheidungsbildung bei einer Aluminiumlegierung dargestellt. Die Aluminiumlegierung wird zunächst in einen Zustand fester Lösung gebracht. Zu diesem Zweck wird als Lösungsbehandlung ein Lösungsglühen 1 bei hoher Temperatur im Phasengebiet des homogenen Mischkristalls durchgeführt. Danach erfolgt eine rasche Abkühlung mit Hilfe eines Abschreckens 2 der Aluminiumlegierung, wodurch der Mischkristall und die thermischen Leerstellen eingefroren bzw. eingeschreckt werden. Durch eine Kaltaushärtung 3, beispielsweise eine natürliche Alterung durch Kaltauslagerung bei Raumtemperatur, beginnt die Ausscheidungssequenz, also die Bildung von Ausscheidungen in der Aluminiumlegierung. Nach der Kaltauslagerung 3 wird die Aluminiumlegierung einer Warmaushärtung 4, beispielsweise einer künstlichen Alterung durch eine Warmauslagerung unterworfen. Das nach Fig. 1 dargestellte thermische Behandlungsverfahren bzw. Ausscheidungshärten umfasst keine Maßnahmen zur Reduktion eines negativen Effekts einer Kaltaushärtung 3 der Aluminiumlegierung auf deren Warmaushärtung 4.To Fig. 1 For example, a conventional thermal treatment method for precipitation formation in an aluminum alloy is shown. The aluminum alloy is first brought into a state of solid solution. For this purpose, as a solution treatment, solution heat treatment 1 is carried out at a high temperature in the phase region of the homogeneous mixed crystal. This is followed by a rapid cooling by means of a quenching 2 of the aluminum alloy, whereby the mixed crystal and the thermal voids are frozen or quenched. By a cold curing 3, for example, a natural aging by cold aging at room temperature, the precipitation sequence, ie the formation of precipitates in the aluminum alloy begins. After the cold aging 3, the aluminum alloy is subjected to a thermosetting 4, for example, an artificial aging by a thermal aging. That after Fig. 1 illustrated thermal treatment method or precipitation hardening does not include measures to reduce a negative effect of cold curing 3 of the aluminum alloy on the thermosetting 4.

Nach der Fig. 3 ist somit zu erkennen, dass die durch eine Warmaushärtung mit Hilfe eines Warmauslagerns bei 170 Grad Celsius erreichbare Härte einer hier dargestellten AA6061-Legierung 5 auf Al-Mg-Si-Basis in Relation zur Warmaushärtungszeit vergleichsweise flach ansteigt, was im Zusammenhang mit Härteprüfungen nach Brinell HBW 2,5/62,5 gezeigt ist. Vergleicht man diese Daten mit einer Wärmebehandlung derselben AA6061-Legierung 5, bei der eine Kaltaushärtung vermieden wurde und stattdessen an das Abschrecken 2 eine Warmaushärtung 4 unmittelbar anschließt, was in Fig. 3 nicht dargestellt ist, tritt eine Verzögerung in der Warmaushärtungskinetik sowie eine Verringerung der maximale Aushärtbarkeit der Legierung 5 auf. Ein negativer Effekt einer Kaltaushärtung 3 der Aluminiumlegierung 5 auf deren Warmaushärtung 4 muss nun in Kauf genommen werden.After Fig. 3 Thus, it can be seen that the hardness of an Al-Mg-Si-based AA6061 alloy 5 represented here, which is achievable by hot aging at 170 degrees Celsius, increases relatively flat relative to the hot setting time, which is associated with Brinell hardness testing HBW 2.5 / 62.5 is shown. Comparing this data with a heat treatment of the same AA6061 alloy 5, in which a cold curing was avoided and instead of the quenching 2 immediately followed by a thermosetting 4, which in Fig. 3 is not shown, a delay in the thermosetting kinetics as well as a reduction in the maximum hardenability of the alloy 5 occurs. A negative effect of cold hardening 3 of the aluminum alloy 5 on the thermosetting 4 must now be accepted.

Erfindungsgemäß wird dies im Allgemeinen dadurch vermieden, dass der festen Lösung wenigstes ein in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen tretendes Legierungselement zugegeben wird. Dieses besondere Legierungselement - bzw. deren Kombination - erhöht die Anzahl von am Beginn einer Warmaushärtung mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen, die bei einer Warmauslauslagerung schnell mobilisiert und so den negativen Effekt einer Kaltaushärtung 3 der Aluminiumlegierung auf die Warmaushärtung 4 reduziert.In accordance with the invention, this is generally avoided by adding at least one alloying element in correlation with buried voids to the solid solution. This particular alloying element - or combination thereof - increases the number of voids uncorrelated with precipitates at the onset of a hot cure, which rapidly mobilizes in a hot dump, thus reducing the negative effect of cold curing 3 of the aluminum alloy on the thermoset 4.

Sn, Cd, Sb und/oder In sind als zusätzliches Legierungselement bzw. als zusätzliche Legierungselemente hierfür vorstellbar. Die Wirkung eines dieser leerstellenaktiven Spurenelemente, nämlich Zinn (Sn), als Zusatz zu einer AA 6061-Legierung ist in Fig. 3 mit Hilfe der Linie 6 dargestellt. Gegenüber der AA 6061 Legierung 5 ohne Sn ist eine deutliche Verbesserung der Warmaushärtung mit Hilfe eines Warmauslagerns bei 170 Grad Celsius zu erkennen, was im Zusammenhang mit Härteprüfungen nach Brinell HBW 2,5/62,5 gezeigt ist. Der negative Effekt der Kaltaushärtung 3 der Aluminiumlegierung 6 auf ihre Warmaushärtung 4 ist somit geringer, wenngleich überhaupt nicht vorhanden.Sn, Cd, Sb and / or In are conceivable as additional alloying element or as additional alloying elements for this purpose. The effect of one of these vacancy-active trace elements, namely tin (Sn), as an additive to an AA 6061 alloy is in Fig. 3 represented by the line 6. Compared with AA 6061 Alloy 5 without Sn, a clear improvement in the hot setting is seen with the help of hot aging at 170 degrees Celsius, which is shown in connection with hardness tests according to Brinell HBW 2.5 / 62.5. The negative effect of the cold curing 3 of the aluminum alloy 6 on its thermosetting 4 is thus lower, if not present at all.

Außerdem ist der Fig. 2 zu entnehmen, dass die AA 6061 Legierung 6, die Sn zusätzlich aufweist, einer deutlich geringeren Kaltaushärtung 3 bei Raumtemperatur (RT) unterliegt, was auch hier durch eine Härteprüfung nach Brinell HBW 2,5/62,5 belegt wird. Als Gehalt dieses Legierungselements hat sich einer unter 500 Atom-ppm als ausreichend herausgestellt. Ein Gehalt unter 200 Atom-ppm ist durchaus vorstellbar.In addition, the Fig. 2 It can be seen that the AA 6061 alloy 6, which additionally contains Sn, undergoes significantly lower cold curing 3 at room temperature (RT), which is also confirmed here by a hardness test according to Brinell HBW 2.5 / 62.5. As the content of this alloying element, one below 500 atomic ppm has been found sufficient. A content below 200 atomic ppm is quite conceivable.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass es vorteilhaft sein kann, wenn der Gehalt des Legierungselements Sn, Cd, Sb oder In bzw. deren Kombination in der Aluminiumlegierung in der Höhe der Leerstellenkonzentration der Aluminiumlegierung in seinem Zustand fester Lösung liegt.In general, it is mentioned that it may be advantageous if the content of the alloying element Sn, Cd, Sb or In or their combination in the aluminum alloy is in the height of the vacancy concentration of the aluminum alloy in its solid solution state.

Weiter wird im Allgemeinen erwähnt, dass unter Kaltaushärtung einer Aluminiumlegierung eine wenigstens teilweise Kaltaushärtung und damit nicht ausschließlich eine vollständige Kaltaushärtung verstanden werden kann.Furthermore, it is generally stated that cold curing of an aluminum alloy can be understood as meaning at least partial cold curing and thus not exclusively complete cold curing.

Nach Fig. 4 wird ein weiterer Vorteil des Zusatzes des Legierungselements Sn, Cd, Sb oder In bzw. deren Kombination gezeigt. Hier wird die Veränderung der Härte einer AA 6061 Legierung 5 ohne Sn und einer AA 6061 Legierung 6 mit Sn (470 ppm) gezeigt, wenn diese Legierungen einer Warmaushärtung mit Hilfe einer Warmauslagerung bei 250 Grad Celsius unterworfen werden. Eindeutig ist hier die schnellere Reaktionszeit der Legierung 6 mit Sn sowie der höherer Grad an Härte zu erkennen, wobei auch hier bei der Fig. 4 eine Härteprüfung nach Brinell HBW 2,5/62,5 durchgeführt worden ist. Diese Vorteile der Legierung 6 können dadurch begründet werden, dass auch bei Anwendung eines Temperaturbereichs von 200 bis 300 Grad Celsius eine Annihilation der Leerstellen durch ein Verschwinden in Senken und/oder Phasengrenzen deutlich verringert wird. Die Leerstellen haben nämlich durch ihre Korrelation mit dem bzw. den erfindungsgemäßen Legierungselement bzw. Legierungselementen eine verminderte Mobilität im Kristallgitter, wodurch selbst höhere Temperaturen für eine Warmaushärtung vorteilhaft verwendet werden können. Erhebliche Vorteile können sich auch dadurch ergeben, indem die Aluminiumlegierung direkt nach einem Abschrecken, also ohne Kaltaushärtung, einer Warmaushärtung unterworfen wird. Hier konnte beispielsweise ein schnelleres Ansprechen der Aluminiumlegierung auf seine Aushärtung samt erhöhten Härtewerten festgestellt werden.To Fig. 4 a further advantage of the addition of the alloying element Sn, Cd, Sb or In or their combination is shown. Here, the change in hardness of an AA 6061 Alloy 5 without Sn and an AA 6061 Alloy 6 with Sn (470 ppm) is shown when these alloys are subjected to age hardening by hot aging at 250 degrees Celsius. Clearly, the faster reaction time of the alloy 6 with Sn as well as the higher degree of hardness can be recognized here Fig. 4 a hardness test according to Brinell HBW 2.5 / 62.5 has been carried out. These advantages of the alloy 6 can be justified by the fact that even when using a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius annihilation of the vacancies is significantly reduced by a disappearance in depressions and / or phase boundaries. Because of their correlation with the alloying element or alloying elements according to the invention, the vacancies have a reduced mobility in the crystal lattice, as a result of which even higher temperatures can be advantageously used for hot curing. Significant benefits can also be gained by: the aluminum alloy is subjected to a hot curing immediately after quenching, ie without cold curing. Here, for example, a faster response of the aluminum alloy to its hardening together with increased hardness values could be determined.

Claims (13)

Verfahren zur Verbesserung der Warmaushärtungsfähigkeit eines Halbzeugs oder Endprodukts, aufweisend eine aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, bei dem die Aluminiumlegierung in einen Zustand fester Lösung, insbesondere durch Lösungsglühen (1), übergeführt wird, abgeschreckt wird und darauffolgend Ausscheidungen durch eine Kaltaushärtung (3) ausbildet, wobei das Verfahren mindestens eine Maßnahme zur Reduktion eines negativen Effekts der Kaltaushärtung (3) der Aluminiumlegierung auf ihre Warmaushärtung (4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass eine Maßnahme zur Reduktion des negativen Effekts eine Zugabe wenigstes eines in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen tretbaren Legierungselements zur Aluminiumlegierung umfasst, wodurch sich die Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung (4) mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen erhöht, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung (3) der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung (4) durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren.A method for improving the thermosetting ability of a semifinished product or final product comprising a hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg, in which the aluminum alloy is solidified Solution, in particular by solution annealing (1), is quenched and subsequently forms precipitates by cold curing (3), wherein the method comprises at least one measure for reducing a negative effect of cold curing (3) of the aluminum alloy on their hot curing (4) , characterized in that a measure to reduce the negative effect comprises adding at least one aluminum alloy alloying element tangible in correlation with buried vacancies, thereby increasing the number of voids uncorrelated with precipitates at the beginning of a hot curing (4) to reduce the negative effect of a Cold curing (3) of the aluminum alloy on their far to reduce age-hardening (4) by mobilizing these uncorrelated voids. Verfahren, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis die Anzahl der mit Mg/Si Co-Cluster unkorrelierten Leerstellen erhöht wird.A method according to claim 1, characterized in that in the Al-Mg-Si or Al-Si-Mg based aluminum alloy, the number of vacancies uncorrelated with Mg / Si Co clusters is increased. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zugegebene Legierungselement einen Anteil von 500 Atom-ppm, vorzugsweise unter 200 Atom-ppm, in der Aluminiumlegierung ausmacht.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the alloying element added constitutes a proportion of 500 atomic ppm, preferably below 200 atomic ppm, in the aluminum alloy. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminiumlegierung Sn, Cd, Sb und/oder In als zusätzliches Legierungselement bzw. als zusätzliche Legierungselemente zugegeben wird bzw. werden.A method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the aluminum alloy Sn, Cd, Sb and / or In is added as an additional alloying element or as additional alloying elements. Verwendung wenigstens eines in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen einer Aluminiumlegierung tretbaren, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbaren, Legierungselements, insbesondere Sn, Cd, Sb und/oder In, als Zusatz zu einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, zur Erhöhung der Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung (4) mit Ausscheidungen unkorrelierten Leerstellen, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung (3) der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung (4) durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren.Use of at least one alloying element, in particular its Sn, Cd, Sb and / or In, which can be displaced in correlation with buried voids of an aluminum alloy, in particular as its mobility in the crystal lattice, as additive to a hardenable aluminum alloy, in particular to Al-Mg-Si, Al Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base, for increasing the number of vacancies uncorrelated with precipitates at the onset of a hot cure (4), the negative effect of cold curing (3) the aluminum alloy on its further thermosetting (4) by mobilizing these uncorrelated vacancies. Verwendung wenigstens eines in Korrelation mit eingeschreckten Leerstellen einer Aluminiumlegierung tretbaren, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbaren, Legierungselements, insbesondere Sn, Cd, Sb und/oder In, als Zusatz zu einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, insbesondere auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, zur Verringerung der Annihilation von Leerstellen bei einer Warmaushärtung (4), insbesondere unter einer wenigstens zeitweisen Anwendung eines Temperaturbereichs von 200 bis 300 Grad Celsius.Use of at least one alloying element, in particular its Sn, Cd, Sb and / or In, which can be displaced in correlation with buried voids of an aluminum alloy, in particular as its mobility in the crystal lattice, as additive to a hardenable aluminum alloy, in particular to Al-Mg-Si, Al Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg base, for reducing the annihilation of vacancies in a hot curing (4), in particular under an at least temporary application of a temperature range of 200 to 300 degrees Celsius. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis die Anzahl an am Beginn einer Warmaushärtung (4) mit Mg/Si Co-Cluster unkorrelierten Leerstellen erhöht wird.Use according to claim 5 or 6, characterized in that in the case of the Al-Mg-Si or Al-Si-Mg-based aluminum alloy, the number of vacancies uncorrelated with Mg / Si Co clusters at the beginning of a hot curing (4) is increased , Verwendung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Legierungselement in der Aluminiumlegierung einen Gehalt unter 500 Atom-ppm, vorzugsweise unter 200 Atom-ppm, aufweist.Use according to claim 5, 6 or 7, characterized in that the alloying element in the aluminum alloy has a content below 500 atomic ppm, preferably below 200 atomic ppm. Aushärtbare Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-, Al-Zn-, AI-Zn-Mg- oder Al-Si-Mg-Basis, wobei die Aluminiumlegierung durch eine Kaltaushärtung bedingte Ausscheidungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung zu seinem Hauptlegierungselement bzw. zu seinen Hauptlegierungselementen mindestens ein mit eingeschreckten Leerstellen der Aluminiumlegierung korrelierbares, insbesondere deren Mobilität im Kristallgitter verringerbares, Legierungselement mit einem derartigen Gehalt in Atom-ppm aufweist, dass die Aluminiumlegierung im Wesentlichen mit diesen Ausscheidungen unkorrelierte Leerstellen ausbildet, um den negativen Effekt einer Kaltaushärtung (3) der Aluminiumlegierung auf ihre weitere Warmaushärtung (4) durch Mobilisierung dieser unkorrelierten Leerstellen zu reduzieren.A hardenable aluminum alloy based on Al-Mg-Si, Al-Zn, Al-Zn-Mg or Al-Si-Mg, wherein the aluminum alloy has precipitations caused by cold-curing, characterized in that the aluminum alloy is added to its main alloying element or alloy at least one correlated with buried voids of the aluminum alloy to its main alloying elements, In particular, whose mobility in the crystal lattice reducible, alloying element having such a content in atomic ppm, that the aluminum alloy forms substantially uncorrelated with these precipitates vacancies to the negative effect of cold curing (3) of the aluminum alloy on their further thermosetting (4) by mobilization to reduce these uncorrelated blanks. Aluminiumlegierung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si- oder Al-Si-Mg-Basis in Abhängigkeit einer Warmaushärtung im Wesentlichen mit Mg/Si Co-Cluster unkorrelierte Leerstellen aufweist.Aluminum alloy according to claim 9, characterized in that the Al-Mg-Si or Al-Si-Mg-based aluminum alloy has uncorrelated vacancies substantially with Mg / Si Co clusters as a function of hot curing. Aluminiumlegierung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung als Legierungselement bzw. als Legierungselemente Sn, Cd, Sb und/oder In aufweist.Aluminum alloy according to claim 9 or 10, characterized in that the aluminum alloy as alloying element or as alloying elements Sn, Cd, Sb and / or In. Aluminiumlegierung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Legierungselement in der Aluminiumlegierung einen Gehalt unter 500 Atom-ppm, vorzugsweise unter 200 Atom-ppm, aufweist.Aluminum alloy according to claim 9, 10 or 11, characterized in that the alloying element in the aluminum alloy has a content below 500 atomic ppm, preferably below 200 atomic ppm. Halbzeug oder Endprodukt aufweisend eine aushärtbare Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 9 bis 12.Semi-finished product or end product comprising a hardenable aluminum alloy according to one of claims 9 to 12.
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