EP3848476A1 - Sheet or strip made of a curable aluminium alloy, vehicle part manufactured from same, its use and a method for producing the sheet or strip - Google Patents

Sheet or strip made of a curable aluminium alloy, vehicle part manufactured from same, its use and a method for producing the sheet or strip Download PDF

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EP3848476A1
EP3848476A1 EP20190782.1A EP20190782A EP3848476A1 EP 3848476 A1 EP3848476 A1 EP 3848476A1 EP 20190782 A EP20190782 A EP 20190782A EP 3848476 A1 EP3848476 A1 EP 3848476A1
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EP
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strip
sheet
weight
aluminum alloy
gpi
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EP20190782.1A
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Stefan Pogatscher
Lukas STEMPER
Ramona Tosone
Peter J. Uggowitzer
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Amag Rolling GmbH
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Amag Rolling GmbH
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Publication date
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    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Definitions

  • the invention relates to a sheet metal or strip made of a hardenable aluminum alloy, a vehicle part made therefrom, its use and a method for producing the sheet metal or strip.
  • the invention has therefore set itself the task of making available an Al-Mg-aluminum alloy which has a high temperature-hardening reaction, in particular a lacquer stoving reaction (PBR).
  • PBR lacquer stoving reaction
  • this Al-Mg-aluminum alloy should be able to achieve comparatively high strengths.
  • the invention solves the problem set according to the features of claim 1.
  • Mg magnesium
  • Zn zinc
  • a degree of sheet metal deformation of 2% with a paint baking reaction at 185 ° C for 20 minutes an R p0.2 gain in strength of well over 150 MPa could be achieved - which is unknown even from PBR-optimized 6xxx alloys.
  • this Al-Mg-Zn alloy reacts in the T4-FH condition, namely the solution-annealed, accelerated cooled (preferably quenched), stabilization annealed and cold-age-aged Al-Mg-Zn alloy, particularly rapidly hardening to a paint baking process - for example through a preferred formation of stable precursors of the T phase (Mg 32 (Al, Zn) 49 or Mg 3 Zn 3 Al 2 ) during the stabilization annealing treatment, which develop in the course of the paint-bake cycle into precipitations with a strong hardening effect and thus cause a particularly strong paint bake response (PBR).
  • T phase Mg 32 (Al, Zn) 49 or Mg 3 Zn 3 Al 2
  • the formation of the same phases or clusters in the size range from 1 to 10 nm suppresses the precipitation of S-phase and ⁇ -phase due to the comparatively high Zn content.
  • these phases or clusters produced enable a significant increase in strength in the course of a post-curing reaction, for example a paint baking reaction at 185 ° C. for 20 minutes.
  • this aluminum alloy according to the invention in the T4-FH state is energy-efficient in utilizing the available thermal energies in subsequent production steps due to the comparatively high artificial hardening reaction.
  • the sheet or strip can have one or more elements: from 0 to 0.8% by weight of copper (Cu) and / or from 0 to 0.2% by weight of silver (Ag) and / or from 0 to 1 , 0 wt .-% manganese (Mn) and / or from 0 to 0.45 wt .-% silicon (Si) and / or from 0 to 0.55 wt .-% iron (Fe) and / or from 0 to 0.35% by weight chromium (Cr) and / or from 0 to 0.2% by weight titanium (Ti) and / or from 0 to 0.8% by weight zirconium (Zr) and / or from 0 to 1.0% by weight of hafnium (Hf) and / or from 0 to 0.3% by weight of niobium (Cu) and / or from 0 to 0.2% by weight of silver (Ag) and / or from 0 to 1 , 0 wt .-% manganese
  • a vehicle is to be understood as meaning a land, water and / or air vehicle, for example.
  • a heat treatment for example a thermal shock
  • T4 treatment solution annealed with cold aging or cold aging
  • a high PBR can be made possible if the aluminum alloy contains from 3.0 to 4.0% by weight of Zn, in particular from 3.3 to 3.7% by weight of Zn - in particular because, in combination with magnesium, a comparatively very favorable curing potential can be set.
  • the alloy in the T4-FH condition has a comparatively high yield strength compared to a Zn-free alloy, which is significantly increased after subsequent reshaping and enamel baking.
  • the above can be further improved when the aluminum alloy contains from 4.5 to 5.0% by weight of Mg.
  • Mg contains from 4.5 to 5.0% by weight of Mg.
  • PBR hardening potential
  • the aluminum alloy has 0.3 to 0.6% by weight, in particular 0.4 to 0.6% by weight, for example 0.5 to 0.6% by weight, Cu.
  • the aluminum alloy can preferably contain from 0.1 to 0.3% by weight of silver (Ag).
  • Ag silver
  • This proposed Ag content leads - similar to Cu - to an additional higher precipitation density in the course of the stabilization annealing treatment - and enables a further increase in the PBR.
  • the aluminum alloy can preferably contain from 0.05 to 0.25% by weight of iron (Fe) in order to permit an increased proportion of secondary aluminum in the alloy.
  • the aluminum alloy can preferably contain from 0.3 to 1.0% by weight of manganese (Mn).
  • the aluminum alloy preferably has from 0.3 to 0.5% by weight of manganese (Mn).
  • Mn manganese
  • the aluminum alloy can preferably contain from 0.05 to 0.15% by weight of titanium (Ti) in order, for example, to adjust the grain size in a controlled manner.
  • a sheet metal or strip according to the invention with a thickness of 0.5 to 4 mm, in particular 0.8 to 2.5 mm, can also be especially suitable for the production of molded parts of a vehicle, for example a motor vehicle.
  • the aluminum alloy of the sheet or strip has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at least 0.25 ⁇ 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone, measured using Felfer's evaluation method (cf. P.
  • the aluminum alloy of the sheet or strip has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at most 5.0 ⁇ 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone .
  • the sheet metal or strip according to the invention can be suitable for a vehicle part, preferably a body part.
  • the stabilization annealing treatment is preferably carried out at 95 ° C. (degrees Celsius) to 125 ° C. for at least 20 minutes (minutes) and a maximum of 10 hours (hours) in order to get through this Temperature control to prepare the sheet or strip reproducibly for a comparatively high artificial curing reaction, in particular paint bake response (PBR).
  • This artificial hardening reaction for example PBR, can be increased further if the stabilization annealing treatment is carried out at 100 ° C. to 120 ° C. and / or for at least 2 h and a maximum of 4 h.
  • the solution heat treatment is carried out at 450 ° C. to 500 ° C., in particular at 460 ° C. to 490 ° C. Recrystallization can also occur in the course of the solution treatment.
  • the accelerated cooling takes place with a cooling rate of the sheet or strip of at least 10 ° C / s.
  • the accelerated cooling is preferably carried out at a cooling rate of at least 20 ° C./s.
  • under certified cooling is a faster cooling than cooling at room temperature and still air (cf. Friedrich Ostermann, Application Technology Aluminum, 3rd edition, published in 2014: Cooling after solution annealing en).
  • the hot rolling is preferably carried out at a temperature of the sheet or strip of 310 ° C. to a maximum of 440 ° C. in order, for example, to reliably avoid edge cracks and crocodiling during hot rolling.
  • the method according to the invention can therefore be particularly process-reliable.
  • the advantages according to the invention with regard to high deformability for complex geometry and high yield point R p0.2 can turn out to be particularly advantageous if the aluminum sheet or strip in question is used for, in particular cold forming, in particular sheet metal forming, and subsequent hot curing, in particular stoving, preferably lacquer stoving, to form a molded part, in particular a vehicle part, preferably a body part, for example the outer skin, in a vehicle.
  • Advantageous process conditions can result if the varnish is baked at 150 ° C. to 200 ° C. for at least 10 and a maximum of 30 minutes, in particular at 170 ° C. to 190 ° C. for at least 15 and a maximum of 25 minutes.
  • Alloy 1 is a known AA5182 alloy as a reference alloy.
  • Alloys 2 to 4 represent alloys according to the invention and contain balanced contents of Zn, Zn + Cu or Zn + Cu + Ag. The remainder of all alloys is aluminum and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, each with a maximum of 0.05% by weight and a total of 0.15% by weight. If necessary, alloys 1 to 4 can also contain 0.1% by weight of chromium (Cr).
  • the alloys listed in Table 1 were examined with regard to their mechanical properties R p0.2 and elongation at break A by means of a tensile test. The tests were carried out in the T4-FH condition as well as after the paint baking cycle (PB) with a previous 2% reshaping. In addition, the density of Guinier Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone was measured using the Felfer evaluation method using atomic probe tomography (atomic probe of the LEAP 3000HR type) as already described above . Table 2: Characteristic values of the alloys examined.
  • the aluminum alloys 2 to 4 according to the invention achieve an unexpectedly high paint bake response (PBR) of up to 195 MPa compared to alloy 1 without the formability (or elongation) in the T4-FH state to deteriorate significantly.
  • PBR paint bake response
  • the alloys according to the invention, in combination with the production method according to the invention are particularly suitable for molded parts of a body.
  • alloys according to the invention show a delayed onset of the PLC effect and thus a reduction in flow figures of type B.
  • alloys 2 to 4 in the T4-FH state have an increasing density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone
  • this density increasing Guinier-Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone is designated in Table 2 as GPI zone density *.
  • GPI zone density * of 1.6 ⁇ 10 23 GPI zones / m 3 already showed a surprisingly high R p0.2 gain in strength after the PB of over 400 MPa, as can be seen in alloy 3, which in Alloy 4 turns out to be even higher.
  • a maximum density of Guinier-Preston I zones of 5 ⁇ 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone can be sufficient.

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Abstract

Es werden betrifft ein Blech oder Band aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, ein daraus gefertigtes Fahrzeugteil, eine Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung des Blechs oder Bands. Um eine hohe Lackeinbrennreaktion (PBR) sicherzustellen wird vorgeschlagen, dass die Aluminiumlegierung von 4,0 bis 5,5 Gew.-% Magnesium (Mg) und von 2,5 bis 5,5 Gew.-% Zink (Zn) aufweist und sich im Zustand T4-FH befindet, wobei Gew.-% Magnesium (Mg) > Gew.-% Zink (Zn) ist.

Figure imgaf001
It relates to a sheet metal or strip made of a hardenable aluminum alloy, a vehicle part manufactured therefrom, a use and a method for producing the sheet metal or strip. In order to ensure a high paint stoving reaction (PBR), it is proposed that the aluminum alloy contain from 4.0 to 5.5% by weight magnesium (Mg) and from 2.5 to 5.5% by weight zinc (Zn) is in the T4-FH state, where% by weight magnesium (Mg)>% by weight zinc (Zn).
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft ein Blech oder Band aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung, ein daraus gefertigtes Fahrzeugteil, dessen Verwendung und ein Verfahren zur Herstellung des Blechs oder Bands.The invention relates to a sheet metal or strip made of a hardenable aluminum alloy, a vehicle part made therefrom, its use and a method for producing the sheet metal or strip.

Um bei einem Aluminiumblech sowohl eine hohe Verformbarkeit beim Umformen bzw. Blechumformen, als auch eine vergleichsweise hohe Festigkeit nach einem Einbrennzyklus (beispielsweise bei einem KTL-Verfahren) zu ermöglichen, schlägt die US4140556B1 vor, eine Al-Mg-Aluminiumlegierung, aufweisend 3,5 bis 5,5 Gew.-% Mg, mit 0,5 bis 2 Gew.-% Zn und gegebenenfalls mit 0,3 bis 1,2 Gew.-% Cu zu ergänzen und in den Zustand T4 (Lösungsglühen, Abschrecken mit Kaltauslagerung) überzuführen.
Nachteilig zeigt sich bei der in der US4140556B1 geoffenbarten Legierung im Zustand T4 kein bzw. ein äußerst geringer Rp0,2-Festigkeit-Zugewinn (z. B.: Al4,7Mg1,5Zn0,6Cu ca. 5 MPa Rp0,2-Festigkeit-Zugewinn) durch den Einbrennzyklus ("paint-bake cycle") - was die Wärme des Einbrennzyklus für eine Festigkeitssteigerung vernachlässigt und damit beispielsweise die Energieeffizienz in der Herstellung von Fahrzeugteilen reduziert.In order to enable both high deformability during forming or sheet metal forming as well as a comparatively high strength after a baking cycle (for example in a KTL process) in the case of an aluminum sheet, the suggests US4140556B1 proposed an Al-Mg-aluminum alloy containing 3.5 to 5.5% by weight of Mg, with 0.5 to 2% by weight of Zn and optionally with 0.3 to 1.2% by weight of Cu supplement and transfer to condition T4 (solution annealing, quenching with cold aging).
A disadvantage is shown in the US4140556B1 disclosed alloy in condition T4 no or an extremely low gain in R p0.2 strength (e.g .: Al4.7Mg1.5Zn0.6Cu approx. 5 MPa R p0.2 gain in strength) through the baking cycle (" paint-bake cycle ") - which neglects the heat of the stoving cycle to increase strength and thus, for example, reduces the energy efficiency in the manufacture of vehicle parts.

Zudem ist aus der US20170349989A1 eine Al-Mg-Aluminiumlegierung mit 1,75 Gew.-% Mg und 0,78 Gew.-% Cu bekannt, die im Zustand T4-FH, also im Zustand T4 mit einer Stabilisierungsglühbehandlung ("pre-aging"), einen Rp0,2-Festigkeit-Zu-gewinn durch den Einbrennzyklus ("paint-bake cycle") von ca. 60 MPa erreicht. Diese Lackeinbrennreaktion ("Paint Bake Response" bzw. PBR) ist im Vergleich mit 6xxx-Legierungen im Zustand T4-FH vergleichsweise niedrig, deren PBR bei 100 bis maximal 150 MPa Rp0,2-Festigkeit-Zugewinn liegt.In addition, from the US20170349989A1 an Al-Mg-aluminum alloy with 1.75% by weight of Mg and 0.78% by weight of Cu is known, which in the T4-FH condition, i.e. in the T4 condition with a stabilization annealing treatment ("pre-aging"), has an R P0.2 gain in strength achieved through the paint-bake cycle of approx. 60 MPa. This paint bake response ("Paint Bake Response" or PBR) is comparatively low in comparison with 6xxx alloys in the T4-FH condition, the PBR of which is 100 to a maximum of 150 MPa R p0.2 gain in strength.

Dieser Umstand schließt derzeit Al-Mg-Aluminiumlegierung für Bauteile, die eine hohe Festigkeit im Einsatzzustand benötigen aus - dies, obwohl Al-Mg-Aluminiumlegierungen im Vergleich mit 6xxx-Legierungen besser umformbar wären.This circumstance currently excludes Al-Mg-aluminum alloys for components that require high strength in the operational state - although Al-Mg-aluminum alloys are better formable compared to 6xxx alloys.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Al-Mg-Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen, die eine hohe Warmaushärtereaktion, insbesondere Lackeinbrennreaktion (PBR), aufweist. Zudem soll diese Al-Mg-Aluminiumlegierung vergleichsweise hohe Festigkeiten erreichen können.The invention has therefore set itself the task of making available an Al-Mg-aluminum alloy which has a high temperature-hardening reaction, in particular a lacquer stoving reaction (PBR). In addition, this Al-Mg-aluminum alloy should be able to achieve comparatively high strengths.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe nach den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention solves the problem set according to the features of claim 1.

Die in den Legierungselementen von 4,0 bis 5,5 Gew.-% Magnesium (Mg) und von 2,5 bis 5,5 Gew.-% Zink (Zn), ausgewogene Aluminiumlegierung im Zustand T4-FH, nämlich den Zustand T4 mit einer Stabilisierungsglühbehandlung, wobei Gew.-% Magnesium (Mg) > Gew.-% Zink (Zn) ist, zeigt überraschend eine besonders hohe Warmaushärtereaktion.
So konnte bei einem Blechumformgrad von 2 % mit einer Lackeinbrennreaktion bei 185 °C für 20 Minuten ein Rp0,2-Festigkeits-Zugewinn von weit über 150 MPa erreicht werden - was selbst von, auf PBR-optimierten 6xxx Legierungen unbekannt ist. Offensichtlich reagiert diese Al-Mg-Zn-Legierung im Zustand T4-FH, nämlich die lösungsgeglühte, beschleunigt abgekühlte (vorzugsweise abgeschreckte), stabilisierungsglühbehandelte und kaltausgelagerte Al-Mg-Zn-Legierung, besonders schnellaushärtend auf ein Lackeinbrennen - beispielsweise durch eine bevorzugte Bildung von stabilen Vorläufern der T-Phase (Mg32(Al,Zn)49 bzw. Mg3Zn3Al2) während der Stabilisierungsglühbehandlung, welche sich im Zuge des Lackeinbrennen ("paint-bake cycle") zu stark härtend wirkenden Ausscheidungen weiterentwickeln und damit eine besonders starke Lackeinbrennreaktion ("Paint Bake Response" bzw. PBR) hervorrufen. Gleichzeitig wird durch die Bildung ebenjener Phasen bzw. Clustern im Größenbereich von 1 bis 10 nm die Ausscheidung von S-Phase und β-Phase aufgrund des, vergleichsweise hohen Zn-Gehalts unterdrückt. Im Gegensatz zu einem nicht stabilisierungsglühbehandelten Blech oder Band ermöglichen diese erzeugten Phasen bzw. Cluster eine deutliche Festigkeitssteigerung im Zuge einer Warmaushärtereaktion, beispielsweise Lackeinbrennreaktion bei 185 °C für 20 Minuten. Außerdem ist diese erfindungsgemäße Aluminiumlegierung im Zustand T4-FH aufgrund der vergleichsweise hohen Warmaushärtereaktion energieeffizient in der Ausnützung der zur Verfügung stehenden Wärmeenergien in nachfolgenden Herstellungsschritten.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann somit eine besonders gute Eignung zur Herstellung eines Formteils eines Fahrzeugs, vorzugsweise Karosserieteils, beispielsweise der Außenhaut, aufweisen.
Optional kann das Blech oder Band ein oder mehrere Elemente aufweisen: von 0 bis 0,8 Gew.-% Kupfer (Cu) und/oder von 0 bis 0,2 Gew.-% Silber (Ag) und/oder von 0 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und/oder von 0 bis 0,45 Gew.-% Silizium (Si) und/oder von 0 bis 0,55 Gew.-% Eisen (Fe) und/oder von 0 bis 0,35 Gew.-% Chrom (Cr) und/oder von 0 bis 0,2 Gew.-% Titan (Ti) und/oder von 0 bis 0,8 Gew.-% Zirkon (Zr) und/oder von 0 bis 1,0 Gew.-% Hafnium (Hf) und/oder von 0 bis 0,3 Gew.-% Niob (Nb) und/oder von 0 bis 0,25 Gew.-% Tantal (Ta) und/oder von 0 bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V).
Als Rest weist die Aluminiumlegierung Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und gesamt höchstens 0,15 Gew.-% auf.The aluminum alloy balanced in the alloy elements from 4.0 to 5.5% by weight magnesium (Mg) and from 2.5 to 5.5% by weight zinc (Zn), in the state T4-FH, namely the state T4 with a stabilization annealing treatment, where% by weight magnesium (Mg)>% by weight zinc (Zn), surprisingly shows a particularly high artificial hardening reaction.
For example, with a degree of sheet metal deformation of 2% with a paint baking reaction at 185 ° C for 20 minutes, an R p0.2 gain in strength of well over 150 MPa could be achieved - which is unknown even from PBR-optimized 6xxx alloys. Obviously, this Al-Mg-Zn alloy reacts in the T4-FH condition, namely the solution-annealed, accelerated cooled (preferably quenched), stabilization annealed and cold-age-aged Al-Mg-Zn alloy, particularly rapidly hardening to a paint baking process - for example through a preferred formation of stable precursors of the T phase (Mg 32 (Al, Zn) 49 or Mg 3 Zn 3 Al 2 ) during the stabilization annealing treatment, which develop in the course of the paint-bake cycle into precipitations with a strong hardening effect and thus cause a particularly strong paint bake response (PBR). At the same time, the formation of the same phases or clusters in the size range from 1 to 10 nm suppresses the precipitation of S-phase and β-phase due to the comparatively high Zn content. Unlike one, not Stabilization annealed sheet or strip, these phases or clusters produced enable a significant increase in strength in the course of a post-curing reaction, for example a paint baking reaction at 185 ° C. for 20 minutes. In addition, this aluminum alloy according to the invention in the T4-FH state is energy-efficient in utilizing the available thermal energies in subsequent production steps due to the comparatively high artificial hardening reaction.
The aluminum alloy according to the invention can thus have a particularly good suitability for producing a molded part of a vehicle, preferably a body part, for example the outer skin.
Optionally, the sheet or strip can have one or more elements: from 0 to 0.8% by weight of copper (Cu) and / or from 0 to 0.2% by weight of silver (Ag) and / or from 0 to 1 , 0 wt .-% manganese (Mn) and / or from 0 to 0.45 wt .-% silicon (Si) and / or from 0 to 0.55 wt .-% iron (Fe) and / or from 0 to 0.35% by weight chromium (Cr) and / or from 0 to 0.2% by weight titanium (Ti) and / or from 0 to 0.8% by weight zirconium (Zr) and / or from 0 to 1.0% by weight of hafnium (Hf) and / or from 0 to 0.3% by weight of niobium (Nb) and / or from 0 to 0.25% by weight of tantalum (Ta) and / or of 0 to 0.2 wt% vanadium (V).
The remainder of the aluminum alloy has aluminum and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, each with a maximum of 0.05% by weight and a total of 0.15% by weight.

Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter Fahrzeug beispielsweise ein Land-, Wasser- und/oder Luftfahrzeug zu verstehen ist.
Bekanntermaßen wird zum Erreichen des Zustands T4-FH die Legierung zusätzlich zu einer T4 Behandlung (= lösungsgeglüht mit Kaltauslagerung bzw. Kaltaushärtung) einer Wärmebehandlung, beispielsweise einem Wärmestoß, nach dem Lösungsglühen und beschleunigten Abkühlen unterworfen und danach kaltausgelagert. Weitere Beispiele für solch eine Stabilisierungsglühbehandlung sind aus der Literatur (vgl. Friedrich Ostermann: Anwendungstechnologie Aluminium, 3. Auflage, Erscheinungsjahr 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, Seite 138 ), DE112011103667T5 bekannt - welche Stabilisierungsglühbehandlung auch als Vorauslagerungsbehandlung oder als "pre-aging" bekannt ist.
Aus Friedrich Ostermann, Anwendungstechnologie Aluminium, 3. Auflage, Erscheinungsjahr 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, Seite 175 ist zudem Lösungsglühen bekannt, nach dem beim Lösungsglühen eine möglichst vollständige Lösung der an der Aushärtung beteiligten Legierungselemente erreicht wird.In general, it is mentioned that a vehicle is to be understood as meaning a land, water and / or air vehicle, for example.
As is known, to achieve the T4-FH condition, the alloy is subjected to a heat treatment, for example a thermal shock, after the solution heat treatment and accelerated cooling, in addition to a T4 treatment (= solution annealed with cold aging or cold aging) and then cold aged. Further examples of such a stabilization annealing treatment can be found in the literature (cf. Friedrich Ostermann: Application technology aluminum, 3rd edition, year of publication 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, page 138 ), DE112011103667T5 known - which stabilization annealing treatment is also known as pre-storage treatment or as "pre-aging".
Out Friedrich Ostermann, Application Technology Aluminum, 3rd edition, year of publication 2014, ISBN 987-3-662-43806-0, page 175 solution annealing is also known, according to which, during solution annealing, the alloying elements involved in the hardening are dissolved as completely as possible.

Ein hoher PBR kann ermöglicht werden, wenn die Aluminiumlegierung von 3,0 bis 4,0 Gew.-% Zn, insbesondere von 3,3 bis 3,7 Gew.-% Zn, aufweist - insbesondere, weil in Kombination mit Magnesium ein vergleichsweise sehr günstiges Aushärtepotenzial eingestellt werden kann. Zudem weist die Legierung im Zustand T4-FH eine gegenüber einer Zn-freien Legierung eine vergleichsweise hohe Dehngrenze auf, welche nach darauffolgendem Umformen und Lackeinbrennen deutlich erhöht wird.A high PBR can be made possible if the aluminum alloy contains from 3.0 to 4.0% by weight of Zn, in particular from 3.3 to 3.7% by weight of Zn - in particular because, in combination with magnesium, a comparatively very favorable curing potential can be set. In addition, the alloy in the T4-FH condition has a comparatively high yield strength compared to a Zn-free alloy, which is significantly increased after subsequent reshaping and enamel baking.

Vorstehendes ist weiter verbesserbar, wenn die Aluminiumlegierung von 4,5 bis 5,0 Gew.-% Mg aufweist. Dies kann einerseits in Kombination mit Zn zu einem günstigen Aushärtepotenzial, nämlich PBR, und andererseits zu einer sehr guten Umformbarkeit durch das im Al-Mischkristall zwangsgelöste Mg führen.The above can be further improved when the aluminum alloy contains from 4.5 to 5.0% by weight of Mg. On the one hand, in combination with Zn, this can lead to a favorable hardening potential, namely PBR, and, on the other hand, to very good formability due to the Mg forcibly dissolved in the Al mixed crystal.

Dies insbesondere, wenn die Aluminiumlegierung von 0,3 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,4 bis 0,6 Gew.-%, beispielsweise 0,5 bis 0,6 Gew.-%, Cu aufweist.
Derart kann beispielsweise eine Erhöhung der Ausscheidungsdichte im Zuge der Stabilisierungsglühbehandlung erreicht und eine weitere Erhöhung des PBR ermöglicht werden.
Vorzugsweise gilt bei einem Cu-Gehalt von > 0,5 Gew.-%, dass der Gehalt an Zn die Bedingung erfüllt: Zn=7.2-3.4*Cu [Gew.-%].This is particularly the case when the aluminum alloy has 0.3 to 0.6% by weight, in particular 0.4 to 0.6% by weight, for example 0.5 to 0.6% by weight, Cu.
In this way, for example, an increase in the precipitation density can be achieved in the course of the stabilization annealing treatment and a further increase in the PBR can be made possible.
With a Cu content of> 0.5% by weight, it preferably applies that the Zn content fulfills the condition: Zn = 7.2-3.4 * Cu [% by weight].

Vorzugsweise kann die Aluminiumlegierung von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag) aufweisen. Dieser vorgeschlagene Gehalt an Ag führt - ähnlich wie bei Cu - zu einer zusätzlich höheren Ausscheidungsdichte im Zuge der Stabilisierungsglühbehandlung - und ermöglicht eine weitere Erhöhung des PBR.The aluminum alloy can preferably contain from 0.1 to 0.3% by weight of silver (Ag). This proposed Ag content leads - similar to Cu - to an additional higher precipitation density in the course of the stabilization annealing treatment - and enables a further increase in the PBR.

Vorzugsweise kann die Aluminiumlegierung von 0,05 bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe) aufweisen, um einen erhöhten Anteil an Sekundäraluminium an der Legierung zuzulassen.
Vorzugsweise kann die Aluminiumlegierung von 0,3 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) aufweisen. Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung von 0,3 bis 0,5 Gew.-% Mangan (Mn) auf. Mit dem vorgeschlagenen Gehalt an Mn kann unter anderem die Morphologie eisenhaltiger Phasen verändert werden, wodurch diese weniger duktilitätsmindernd wirken. Daneben erlauben erhöhte Mn-Gehalte die Einstellung kleinere Korngrößen, was der Umformbarkeit förderlich sein kann. Zudem kann der Gehalt an Mn zur Einstellung von geeigneten Primärphasen beitragen, Lüderslinien zu unterdrücken.
Vorzugsweise kann die Aluminiumlegierung von 0,05 bis 0,15 Gew.-% Titan (Ti) aufweisen, um beispielsweise die Korngröße kontrolliert einzustellen.The aluminum alloy can preferably contain from 0.05 to 0.25% by weight of iron (Fe) in order to permit an increased proportion of secondary aluminum in the alloy.
The aluminum alloy can preferably contain from 0.3 to 1.0% by weight of manganese (Mn). The aluminum alloy preferably has from 0.3 to 0.5% by weight of manganese (Mn). With the proposed Mn content, among other things, the morphology of iron-containing phases can be changed, so that these have less of a ductility-reducing effect. In addition, increased Mn contents allow smaller grain sizes to be set, which can be beneficial for formability. In addition, the Mn content can help establish suitable primary phases and suppress Lüders' lines.
The aluminum alloy can preferably contain from 0.05 to 0.15% by weight of titanium (Ti) in order, for example, to adjust the grain size in a controlled manner.

Ein erfindungsgemäßes Blech oder Band mit einer Dicke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere von 0,8 bis 2,5 mm, kann sich speziell auch zur Herstellung von Formteilen eines Fahrzeugs, beispielsweise Kraftfahrzeugs, eignen.A sheet metal or strip according to the invention with a thickness of 0.5 to 4 mm, in particular 0.8 to 2.5 mm, can also be especially suitable for the production of molded parts of a vehicle, for example a motor vehicle.

Vorzugsweise weist die Aluminiumlegierung des Blechs oder Bands eine Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von mindestens 0,25 x 1023 GPI-Zonen/m3 mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone auf, gemessen unter Anwendung der Auswertemethode von Felfer (vgl. P. Felfer, et al., Detecting and extracting clusters in atom probe data: a simple, automated method using Voronoi cells, Ultramicroscopy 150 (2015) 30-36 ) auf die mittels Atomsondentomographie (Atomsonde vom Typ LEAP 3000HR) ermittelten Daten mit Zn als Kernatom für Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) in Cu-freien Al-Legierungen und Zn+Cu als Kernatome für Cu-haltige Al-Legierungen.
Damit kann sichergestellt werden, dass Wachstums- bzw. entwicklungsfähige Vorläufer der T-Phase (Mg32(Al,Zn)49 bzw. Mg3Zn3Al2) in ausreichender Dichte und Größe vorhanden sind, um den Rp0,2-Festigkeits-Zugewinn im Zuge des Einbrennzyklus ("paint-bake cycle) sicherzustellen bzw. zu verbessern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Aluminiumlegierung des Blechs oder Bands eine Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von mindestens 1,5 x 1023 GPI-Zonen/m3 mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone aufweist.Preferably, the aluminum alloy of the sheet or strip has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at least 0.25 × 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone, measured using Felfer's evaluation method (cf. P. Felfer, et al., Detecting and extracting clusters in atom probe data: a simple, automated method using Voronoi cells, Ultramicroscopy 150 (2015) 30-36 ) on the data determined by means of atom probe tomography (atom probe of the type LEAP 3000HR) with Zn as the core atom for Guinier-Preston I zones (GPI zones) in Cu-free Al alloys and Zn + Cu as core atoms for Cu-containing Al- Alloys.
This ensures that precursors of the T phase (Mg 32 (Al, Zn) 49 or Mg 3 Zn 3 Al 2 ) capable of growth or development are present in sufficient density and size to achieve the R p0.2 strength -Gain in the course of the burn-in cycle ("paint-bake cycle). This is particularly the case when the aluminum alloy of the sheet or strip has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at least 1.5 x 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone.

Ausreichend kann zudem sein, wenn die Aluminiumlegierung des Blechs oder Bands eine Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von höchstens 5,0 x 1023 GPI-Zonen/m3 mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone aufweist.It can also be sufficient if the aluminum alloy of the sheet or strip has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at most 5.0 × 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone .

Insbesondere kann sich das erfindungsgemäße Blech oder Band für ein Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil eignen.In particular, the sheet metal or strip according to the invention can be suitable for a vehicle part, preferably a body part.

Ein Blech oder Band, das Formteile mit komplexer Geometrie und hoher Streckgrenze Rp0,2 ermöglicht, kann hergestellt werden, indem folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

  • Warmwalzen eines Walzbarrens zu einem warmgewalzten Blech oder Band; Kaltwalzen des warmgewalzten Blechs oder Bands auf eine Enddicke, optional mit einem Zwischenglühen des Blechs oder Bands,
  • Wärmebehandlung des auf die Enddicke kaltgewalzten Blechs oder Bands, wobei die Wärmebehandlung umfasst:
    • Lösungsglühen mit nachfolgendem, beschleunigtem Abkühlen, Stabilisierungsglühbehandlung des beschleunigt abgekühlten Blechs oder Bands und
    • Kaltauslagerung des stabilisierungsglühbehandelten Blechs oder Bands. Erfindungsgemäß kann durch die Stabilisierungsglühbehandlung der erfindungsgemäßen Legierung deren schnelle Aushärtekinetik, hervorgerufen durch die Bildung stabiler Keime, welche für die starke Warmaushärtereaktion, insbesondere Lackeinbrennreaktion, verantwortlich sind, sichergestellt werden.
A sheet metal or strip that enables molded parts with complex geometry and high yield strength R p0.2 can be produced by performing the following process steps:
  • Hot rolling a billet into a hot rolled sheet or strip; Cold rolling of the hot-rolled sheet or strip to a final thickness, optionally with intermediate annealing of the sheet or strip,
  • Heat treatment of the sheet or strip cold-rolled to the final thickness, the heat treatment comprising:
    • Solution annealing with subsequent accelerated cooling, stabilization annealing treatment of the accelerated cooled sheet or strip and
    • Cold aging of the stabilization annealed sheet or strip. According to the invention, the stabilization annealing treatment of the alloy according to the invention can ensure its rapid hardening kinetics, caused by the formation of stable nuclei, which are responsible for the strong artificial hardening reaction, in particular the lacquer stoving reaction.

Vorzugsweise erfolgt die Stabilisierungsglühbehandlung bei 95 °C (Grad Celsius) bis 125 °C für mindestens 20 min (Minuten) und maximal 10 h (Stunden), um durch diese Temperaturführung das Blech oder Band reproduzierbar auf eine vergleichsweise hohe Warmaushärtereaktion, insbesondere Lackeinbrennreaktion (Paint Bake Response bzw. PBR), vorzubereiten. Diese Warmaushärtereaktion, beispielsweise PBR, kann weiter erhöht werden, wenn die Stabilisierungsglühbehandlung bei 100 °C bis 120 °C und/oder für mindestens 2 h und maximal 4 h erfolgt.The stabilization annealing treatment is preferably carried out at 95 ° C. (degrees Celsius) to 125 ° C. for at least 20 minutes (minutes) and a maximum of 10 hours (hours) in order to get through this Temperature control to prepare the sheet or strip reproducibly for a comparatively high artificial curing reaction, in particular paint bake response (PBR). This artificial hardening reaction, for example PBR, can be increased further if the stabilization annealing treatment is carried out at 100 ° C. to 120 ° C. and / or for at least 2 h and a maximum of 4 h.

Als vorteilhafte Verfahrensbedingungen können sich herausstellen, wenn das Lösungsglühen bei 450 °C bis 500 °C, insbesondere bei 460 °C bis 490 °C, erfolgt. Im Zuge des Lösungsglühens kann auch ein Rekristallisieren eintreten.It can turn out to be advantageous process conditions if the solution heat treatment is carried out at 450 ° C. to 500 ° C., in particular at 460 ° C. to 490 ° C. Recrystallization can also occur in the course of the solution treatment.

Um ein vergleichsweise hohes Aushärtepotenzial sicherzustellen, erfolgt das beschleunigte Abkühlen mit einer Abkühlrate des Blechs oder Bands von mindestens 10 °C/s. Vorzugsweise erfolgt das beschleunigte Abkühlen mit einer Abkühlrate von mindestens 20 °C/s. Insbesondere ist vorteilhaft, wenn das beschleunigte Abkühlen des Blechs oder Bands mit einer Abkühlrate von mindestens 10 °C/s dann erfolgt, wenn das Blech oder Band eine Temperatur beim Abkühlen unterhalb von 300 °C aufweist.
Im Allgemeinen wird erwähnt, dass unter bescheinigtem Abkühlen eine schnellere Abkühlung als eine Abkühlung bei Raumtemperatur und ruhender Luft ist (vgl. Friedrich Ostermann, Anwendungstechnologie Aluminium, 3. Auflage, Erscheinungsjahr 2014: Abkühlen nach dem Lösungsglüh en).In order to ensure a comparatively high hardening potential, the accelerated cooling takes place with a cooling rate of the sheet or strip of at least 10 ° C / s. The accelerated cooling is preferably carried out at a cooling rate of at least 20 ° C./s. In particular, it is advantageous if the accelerated cooling of the sheet or strip takes place at a cooling rate of at least 10 ° C./s when the sheet or strip has a temperature below 300 ° C. during cooling.
In general, it is mentioned that under certified cooling is a faster cooling than cooling at room temperature and still air (cf. Friedrich Ostermann, Application Technology Aluminum, 3rd edition, published in 2014: Cooling after solution annealing en).

Vorzugsweise erfolgt das Warmwalzen bei einer Temperatur des Blechs oder Bands von 310 °C bis maximal 440 °C, um beispielsweise Kantenrissen und Crocodiling beim Warmwalzen sicher zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Verfahren kann daher besonders prozesssicher sein.The hot rolling is preferably carried out at a temperature of the sheet or strip of 310 ° C. to a maximum of 440 ° C. in order, for example, to reliably avoid edge cracks and crocodiling during hot rolling. The method according to the invention can therefore be particularly process-reliable.

Die erfindungsgemäßen Vorteile hinsichtlich hoher Verformbarkeit für komplexe Geometrie und hoher Streckgrenze Rp0,2, können sich als besonders vorteilhaft herausstellen, wenn das gegenständliche Aluminiumblech oder -band zum, insbesondere kalten, Umformen, insbesondere Blechumformen, und nachfolgenden Warmaushärten, insbesondere Einbrennen, vorzugsweise Lackeinbrennen, zu einem Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, beispielsweise der Außenhaut, in einem Fahrzeug verwendet wird. The advantages according to the invention with regard to high deformability for complex geometry and high yield point R p0.2 can turn out to be particularly advantageous if the aluminum sheet or strip in question is used for, in particular cold forming, in particular sheet metal forming, and subsequent hot curing, in particular stoving, preferably lacquer stoving, to form a molded part, in particular a vehicle part, preferably a body part, for example the outer skin, in a vehicle.

Vorteilhafte Verfahrensverhältnisse können sich ergeben, wenn das Lackeinbrennen bei 150 °C bis 200 °C für mindestens 10 und maximal 30 Minuten, insbesondere bei 170 °C bis 190 °C für mindestens 15 und maximal 25 Minuten, erfolgt.Advantageous process conditions can result if the varnish is baked at 150 ° C. to 200 ° C. for at least 10 and a maximum of 30 minutes, in particular at 170 ° C. to 190 ° C. for at least 15 and a maximum of 25 minutes.

Zum Nachweis der erzielten Effekte wurden beispielsweise gewalzte Halbzeuge, nämlich Feinbleche (welche auch zu einem Coil aufgewickelt sein können), aus verschiedenen Aluminiumlegierungen hergestellt - und zwar durch folgendes Verfahren:

  1. a. Warmwalzen des Walzbarrens zu einem warmgewalzten Blech oder Band bei 370 °C bis 430 °C
  2. b. Kaltwalzen des warmgewalzten Blechs oder Bands auf eine Enddicke 1,2 Millimeter (mm) mit einem Zwischenglühen bei 370 °C für eine 1 h mit anschließender Abkühlung bei Raumtemperatur
  3. c. Wärmebehandlung des auf die Enddicke kaltgewalzten Blechs oder Bands, in genannter Reihenfolge umfassend:
    1. i. Lösungsglühen bei 465 °C
    2. ii. nachfolgendes beschleunigtes Abkühlen (nämlich wasserunterstütztes Abschrecken) mit mindestens 15 °C/s
    3. iii. Stabilisierungsglühbehandlung des beschleunigt abgekühlten Blechs oder Bands bei 100 °C für 3 h
    4. iv. Kaltauslagerung des stabilisierungsglühbehandelten Blechs oder Bands für 3 Wochen bei Raumtemperatur (20 °C)
To demonstrate the effects achieved, for example, rolled semi-finished products, namely thin sheets (which can also be wound into a coil), were made from various aluminum alloys using the following process:
  1. a. Hot rolling the billet into a hot rolled sheet or strip at 370 ° C to 430 ° C
  2. b. Cold rolling of the hot-rolled sheet or strip to a final thickness of 1.2 millimeters (mm) with an intermediate annealing at 370 ° C. for 1 hour with subsequent cooling at room temperature
  3. c. Heat treatment of the sheet or strip cold-rolled to the final thickness, comprising in the order mentioned:
    1. i. Solution heat treatment at 465 ° C
    2. ii. subsequent accelerated cooling (namely water-assisted quenching) with at least 15 ° C / s
    3. iii. Stabilization annealing treatment of the accelerated cooled sheet or strip at 100 ° C. for 3 h
    4. iv. Cold aging of the stabilization annealed sheet or strip for 3 weeks at room temperature (20 ° C)

Diese Bleche werden nach der Kaltauslagerung im Zustand T4-FH jeweils zu einem Formteil, nämlich Karosserieteil der Außenhaut, durch Kaltblechumformen mit einem Umformgrad von 2 % umgeformt. Nach dem Umformen wurden diese Formteile einer kathodischen Tauchlackierung (KTL) mit einem Einbrennzyklus mit einer Einbrenntemperatur von 185 °C für 20 Minuten (min) unterworfen. Tabelle 1: Übersicht zu den untersuchten Legierungen in Gew.%. Legierung Mg Mn Zn Cu Si Fe Ag 1 4.7 0.4 - - 0.1 0.2 - 2 4.7 0.4 3.6 - 0.1 0.2 - 3 4.7 0.4 3.6 0.6 0.1 0.2 - 4 4.7 0.4 3.6 0.6 0.1 0.2 0.15 After cold aging in condition T4-FH, these sheets are each formed into a molded part, namely the body part of the outer skin, by cold sheet forming with a degree of deformation of 2%. After forming, these molded parts became one Cathodic dip painting (KTL) with a stoving cycle with a stoving temperature of 185 ° C for 20 minutes (min). Table 1: Overview of the alloys examined in% by weight. alloy Mg Mn Zn Cu Si Fe Ag 1 4.7 0.4 - - 0.1 0.2 - 2 4.7 0.4 3.6 - 0.1 0.2 - 3 4.7 0.4 3.6 0.6 0.1 0.2 - 4th 4.7 0.4 3.6 0.6 0.1 0.2 0.15

Bei der Legierungen 1 handelt es sich um eine bekannte AA5182-Legierung als Referenzlegierung. Die Legierungen 2 bis 4 stellen erfindungsgemäße Legierungen dar und enthalten ausgewogene Gehalte an Zn, Zn+Cu bzw. Zn+Cu+Ag.
Alle Legierungen weisen als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und gesamt höchstens 0,15 Gew.-% auf. Gegenfalls können die Legierungen 1 bis 4 noch 0,1 Gew.-% Chrom (Cr) enthalten.Alloy 1 is a known AA5182 alloy as a reference alloy. Alloys 2 to 4 represent alloys according to the invention and contain balanced contents of Zn, Zn + Cu or Zn + Cu + Ag.
The remainder of all alloys is aluminum and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, each with a maximum of 0.05% by weight and a total of 0.15% by weight. If necessary, alloys 1 to 4 can also contain 0.1% by weight of chromium (Cr).

Die in Tabelle 1 angeführten Legierungen wurden mittels Zugversuch hinsichtlich ihrer mechanischen Kennwerte Rp0.2 und Bruchdehnung A untersucht. Die Versuche erfolgten im T4-FH-Zustand sowie nach dem Lackeinbrennzyklus (PB) mit vorausgegangener 2%iger Umformung. Zudem wurde die Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone gemessen, und zwar unter Anwendung der Auswertemethode von Felfer unter Verwendung der Atomsondentomographie (Atomsonde vom Typ LEAP 3000HR) wie vorstehend bereits beschrieben. Tabelle 2: Kennwerte der untersuchten Legierungen. Legierung T4-FH PB PBR Rp0.2 [MPa] A [%] GPI-Zonen-Dichte* [GPI-Zonen/m3] Rp0.2 [MPa] A [%] ΔRp0.2 [MPa] 1 161 21.8 - 186 17.9 25 2 157 22.7 0,3 x 1023 335 10.4 178 3 226 21.6 1,6 x 1023 410 11.7 184 4 254 21.4 2,0 x 1023 449 11.2 195 The alloys listed in Table 1 were examined with regard to their mechanical properties R p0.2 and elongation at break A by means of a tensile test. The tests were carried out in the T4-FH condition as well as after the paint baking cycle (PB) with a previous 2% reshaping. In addition, the density of Guinier Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone was measured using the Felfer evaluation method using atomic probe tomography (atomic probe of the LEAP 3000HR type) as already described above . Table 2: Characteristic values of the alloys examined. alloy T4-FH PB PBR R p0.2 [MPa] A [%] GPI zone density * [GPI zones / m 3 ] R p0.2 [MPa] A [%] ΔR p0.2 [MPa] 1 161 21.8 - 186 17.9 25th 2 157 22.7 0.3 x 10 23 335 10.4 178 3 226 21.6 1.6 x 10 23 410 11.7 184 4th 254 21.4 2.0 x 10 23 449 11.2 195

Wie der Tabelle 2 zu entnehmen, erzielen die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen 2 bis 4 im Vergleich zur Legierung 1 eine unerwartet hohe Lackeinbrennreaktion (Paint Bake Response bzw. PBR) von bis zu 195 MPa ohne die Umformbarkeit (bzw. Dehnung) im T4-FH-Zustand wesentlich zu verschlechtern. Aus diesem Grund weisen die erfindungsgemäßen Legierungen in Kombination mit dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren eine besonders gute Eignung für Formteile einer Karosserie auf.As can be seen in Table 2, the aluminum alloys 2 to 4 according to the invention achieve an unexpectedly high paint bake response (PBR) of up to 195 MPa compared to alloy 1 without the formability (or elongation) in the T4-FH state to deteriorate significantly. For this reason, the alloys according to the invention, in combination with the production method according to the invention, are particularly suitable for molded parts of a body.

In Fig. 1 ist aus dem Zugversuch zu erkennen, dass die Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Legierung 4 im Zustand T4-FH, dargestellt in Fig. 1 als L4(T4-FH), verglichen mit Legierung 1 (AA5182) im Zustand T4-FH, dargestellt in Fig. 1 als L1 (T4-FH), bei erhöhter Festigkeit Rp0,2 nahezu gleich ist.
Umso überraschender ist weiter, dass nach dem Lackeinbrennen die Legierung 4, dargestellt in Fig. 1 als L4(PB), eine dermaßen erhöhte Steigerung der Festigkeit Rp0,2 in Vergleich mit Legierung 1, dargestellt in Fig. 1 als L1 (PB), aufweist.
Diese zu Legierung 4 beschriebenen Eigenschaften gilt auch für die anderen erfindungsgemäßen Legierungen 2 und 3.In Fig. 1 it can be seen from the tensile test that the deformability of the alloy 4 according to the invention in the state T4-FH, shown in FIG Fig. 1 as L4 (T4-FH) compared to alloy 1 (AA5182) in condition T4-FH, shown in FIG Fig. 1 than L1 (T4-FH), with increased strength R p0.2 is almost the same.
It is all the more surprising that after the lacquer baking, alloy 4, shown in FIG Fig. 1 as L4 (PB), such an increased increase in strength R p0.2 compared to alloy 1, shown in Fig. 1 as L1 (PB).
These properties described for alloy 4 also apply to the other alloys 2 and 3 according to the invention.

Daneben zeigen die erfindungsgemäßen Legierungen ein verspätetes Einsetzten des PLC-Effektes und damit eine Verringerung von Fließfiguren des Typs B.In addition, the alloys according to the invention show a delayed onset of the PLC effect and thus a reduction in flow figures of type B.

Außerdem ist in der Tabelle 2 zu erkennen, dass die Legierungen 2 bis 4 im Zustand T4-FH eine zunehmende Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone aufweisen, wobei diese Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone in Tabelle 2 als GPI-Zone-Dichte* bezeichnet ist.
Bereits eine GPI-Zonen-Dichte* von 1,6 x 1023 GPI-Zonen/m3 zeigte einen überraschend hohen Rp0,2-Festigkeits-Zugewinn nach dem PB auf über 400 MPa, wie bei Legierung 3 zu erkennen, was bei Legierung 4 noch höher ausfällt.It can also be seen in Table 2 that alloys 2 to 4 in the T4-FH state have an increasing density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone, this density increasing Guinier-Preston I zones (GPI zones) with at least 700 atoms per GPI zone is designated in Table 2 as GPI zone density *.
A GPI zone density * of 1.6 × 10 23 GPI zones / m 3 already showed a surprisingly high R p0.2 gain in strength after the PB of over 400 MPa, as can be seen in alloy 3, which in Alloy 4 turns out to be even higher.

Bei allen Legierungen 2 bis 4 kann eine maximale Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von 5 x 1023 GPI-Zonen/m3 mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone ausreichend sein.For all alloys 2 to 4, a maximum density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of 5 × 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone can be sufficient.

Claims (17)

Blech oder Band aus einer aushärtbaren Aluminiumlegierung aufweisend von 4,0 bis 5,5 Gew.-% Magnesium (Mg) und von 2,5 bis 5,5 Gew.-% Zink (Zn),
wobei Gew.-% Magnesium (Mg) > Gew.-% Zink (Zn) ist,
optional bis 0,8 Gew.-% Kupfer (Cu), bis 0,2 Gew.-% Silber (Ag), bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn), bis 0,45 Gew.-% Silizium (Si), bis 0,55 Gew.-% Eisen (Fe), bis 0,35 Gew.-% Chrom (Cr), bis 0,2 Gew.-% Titan (Ti), bis 0,8 Gew.-% Zirkon (Zr), bis 1,0 Gew.-% Hafnium (Hf), bis 0,3 Gew.-% Niob (Nb), bis 0,25 Gew.-% Tantal (Ta) und/oder bis 0,2 Gew.-% Vanadium (V)
und als Rest Aluminium sowie herstellungsbedingt unvermeidbare Verunreinigungen mit jeweils maximal 0,05 Gew.-% und gesamt höchstens 0,15 Gew.-%, wobei das Blech oder Band den Zustand T4-FH, nämlich den Zustand T4 mit einer Stabilisierungsglühbehandlung, aufweist.Having sheet metal or strip made of a hardenable aluminum alloy from 4.0 to 5.5 Wt .-% magnesium (Mg) and from 2.5 to 5.5 Wt .-% zinc (Zn),
where wt .-% magnesium (Mg)> wt .-% zinc (Zn),
optional up to 0.8 Wt .-% copper (Cu), up to 0.2 Wt .-% silver (Ag), up to 1.0 Wt .-% manganese (Mn), up to 0.45 Wt .-% silicon (Si), up to 0.55 Wt .-% iron (Fe), up to 0.35 Wt .-% chromium (Cr), up to 0.2 Wt .-% titanium (Ti), up to 0.8 % By weight zirconium (Zr), up to 1.0 Wt .-% hafnium (Hf), up to 0.3 % By weight niobium (Nb), up to 0.25 % By weight tantalum (Ta) and / or up to 0.2 Wt .-% vanadium (V)
and the remainder is aluminum and impurities that are unavoidable due to the manufacturing process, each with a maximum of 0.05% by weight and a maximum of 0.15% by weight in total, the sheet or strip having the T4-FH condition, namely T4 condition with a stabilization annealing treatment. Blech oder Band nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 3,0 bis 4,0 Gew.-% Zn, insbesondere von 3,3 bis 3,7 Gew.-% Zn, aufweist.Sheet metal or strip according to Claim 1, characterized in that the aluminum alloy has from 3.0 to 4.0% by weight of Zn, in particular from 3.3 to 3.7% by weight of Zn. Blech oder Band nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 4,5 bis 5,0 Gew.-% Mg aufweist.Sheet metal or strip according to Claim 1 or 2, characterized in that the aluminum alloy contains from 4.5 to 5.0% by weight of Mg. Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,3 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,4 bis 0,6 Gew.-%, beispielsweise 0,5 bis 0,6 Gew.-%, Cu, aufweist.Sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the aluminum alloy contains 0.3 to 0.6% by weight, in particular 0.4 to 0.6% by weight, for example 0.5 to 0, 6 wt%, Cu. Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,05 bis 0,25 Gew.-% Eisen (Fe) und/oder von 0,3 bis 1,0 Gew.-% Mangan (Mn) und/oder von 0,05 bis 0,15 Gew.-% Titan (Ti)
aufweist.Sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the aluminum alloy from 0.05 to 0.25 Wt .-% iron (Fe) and / or from 0.3 to 1.0 Wt .-% manganese (Mn) and / or from 0.05 to 0.15 Wt .-% titanium (Ti)
having. Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung von 0,1 bis 0,3 Gew.-% Silber (Ag)
aufweist.Sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the aluminum alloy from 0.1 to 0.3 Wt .-% silver (Ag)
having. Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und mit einer Dicke von 0,5 bis 4 mm, insbesondere von 0,8 bis 2,5 mm.Sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 6 and with a thickness of 0.5 to 4 mm, in particular 0.8 to 2.5 mm. Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung eine Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von mindestens 0,25 x 1023 GPI-Zonen/m3, insbesondere von mindestens 1,5 x 1023 GPI-Zonen/m3, mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone aufweist.Sheet or strip according to one of claims 1 to 7, characterized in that the aluminum alloy has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of at least 0.25 x 10 23 GPI zones / m 3 , in particular of at least 1.5 x 10 23 GPI zones / m 3 , with at least 700 atoms per GPI zone. Blech oder Band nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung eine Dichte an Guinier-Preston-I-Zonen (GPI-Zonen) von maximal 5,0 x 1023 GPI-Zonen/m3 mit mindestens 700 Atomen pro GPI-Zone aufweist.Sheet or strip according to claim 8, characterized in that the aluminum alloy has a density of Guinier-Preston I zones (GPI zones) of a maximum of 5.0 x 10 23 GPI zones / m 3 with at least 700 atoms per GPI zone having. Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, aus einem Blech oder Band nach einem der Ansprüche 1 bis 9.Vehicle part, preferably body part, made from sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 9. Verfahren zur Herstellung eines Blechs oder Bands nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend folgende Verfahrensschritte: Warmwalzen eines Walzbarrens zu einem warmgewalzten Blech oder Band; Kaltwalzen des warmgewalzten Blechs oder Bands auf eine Enddicke, optional mit einem Zwischenglühen des Blechs oder Bands; Wärmebehandlung des auf die Enddicke kaltgewalzten Blechs oder Bands, wobei die Wärmebehandlung umfasst: Lösungsglühen mit nachfolgendem, beschleunigtem Abkühlen; Stabilisierungsglühbehandlung des beschleunigt abgekühlten Blechs oder Bands; Kaltauslagerung des stabilisierungsglühbehandelten Blechs oder Bands. Process for producing a sheet metal or strip according to one of Claims 1 to 10, comprising the following process steps: Hot rolling a billet into a hot rolled sheet or strip; Cold rolling the hot rolled sheet or strip to a final thickness, optionally with an intermediate annealing of the sheet or strip; Heat treatment of the sheet or strip cold-rolled to the final thickness, the heat treatment comprising: Solution annealing followed by accelerated cooling; Stabilization annealing treatment of the accelerated cooled sheet or strip; Cold aging of the stabilization annealed sheet or strip. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stabilisierungsglühbehandlung bei 95 °C bis 125 °C, insbesondere bei 100 °C bis 120 °C, für mindestens 20 min und maximal 10 h, insbesondere für mindestens 2 h und maximal 4 h, erfolgt.Process according to Claim 11, characterized in that the stabilization annealing treatment is carried out at 95 ° C to 125 ° C, in particular at 100 ° C to 120 ° C, for at least 20 minutes and a maximum of 10 hours, in particular for at least 2 hours and a maximum of 4 hours . Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungsglühen bei 450 °C bis 500 °C, insbesondere bei 460 °C bis 490 °C, erfolgt.Process according to Claim 11 or 12, characterized in that the solution heat treatment is carried out at 450 ° C to 500 ° C, in particular at 460 ° C to 490 ° C. Verfahren nach Anspruch 11, 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das beschleunigte Abkühlen, insbesondere ab einer Temperatur des Blechs oder Bands unterhalb von 300 °C, mit einer Abkühlrate des Blechs oder Bands von mindestens 10 °C/s, insbesondere von mindestens 20 °C/s, erfolgt.Method according to claim 11, 12 or 13, characterized in that the accelerated cooling, in particular from a temperature of the sheet or strip below 300 ° C, with a cooling rate of the sheet or strip of at least 10 ° C / s, in particular of at least 20 ° C / s. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Warmwalzen bei einer Temperatur des Blechs oder Bands von 310 °C bis maximal 440 °C erfolgt.Method according to one of Claims 11 to 14, characterized in that the hot rolling takes place at a temperature of the sheet or strip of 310 ° C to a maximum of 440 ° C. Verwendung eines Blechs oder Bands nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zum, insbesondere kalten, Umformen, insbesondere Blechumformen, und nachfolgenden Warmaushärten, insbesondere Einbrennen, vorzugsweise Lackeinbrennen, zu einem Formteil, insbesondere Fahrzeugteil, vorzugsweise Karosserieteil, beispielsweise der Außenhaut, in einem Fahrzeug.Use of a sheet or strip according to one of Claims 1 to 10 for, in particular cold, reshaping, in particular sheet metal reshaping, and subsequent hot hardening, in particular baking, preferably Burn-in paint to form a molded part, in particular a vehicle part, preferably a body part, for example the outer skin, in a vehicle. Verwendung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lackeinbrennen bei 150 °C bis 200 °C für mindestens 10 und maximal 30 Minuten, insbesondere bei 170 °C bis 190 °C für mindestens 15 und maximal 25 Minuten, erfolgt.Use according to claim 16, characterized in that the varnish is baked at 150 ° C to 200 ° C for at least 10 and a maximum of 30 minutes, in particular at 170 ° C to 190 ° C for at least 15 and a maximum of 25 minutes.
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