NO310427B1 - Al-Cu-Li-Mg-legeringer av ultrahöy fasthet - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører Al-Cu-Li-Mg-baserte legeringer som har blitt funnet å være i besittelse av meget ønskede egenskaper, slik som høy kunstig eldet fasthet med og uten forutgående kaldbearbeiding, kombinasjoner av høy fasthet/duktilitet, lav densitet og høy modul. I tillegg har disse legeringene god sveisbarhet, torsjonbestandighet, kryogene egenskaper og forhøyede temperaturegenskaper. Disse legeringene er særlig egnet for anvendelser i romfartøy, fly, pansering og pansrede kjøretøy hvor høy spesifikk fasthet (fasthet dividert med densitet) er viktig og en god naturlig eldingsrespons er nyttig på grunn av det upraktiske i mange tilfeller ved å utføre en full varmebehandling. I tillegg gjør sveisbarheten av foreliggende legeringer det mulig å benytte dem i strukturer som sammenføyes ved sveising.

Ifølge foreliggende oppfinnelse oppnås sterkt forbedrede egenskaper i Al-Cu-Li-Mg-baserte legeringer ved tilveiebringelse av mengder av Cu, Li og Mg innenfor spesifiserte områder. For Al-legeringer inneholdende 5-7 vekt-# Cu, må mengden av Li holdes innenfor området 0,1-2,5 vekt-#, mens mengden av Mg må begrenses til 0,05-4 vekt-#. For Al-legeringer inneholdende 3,5-5 vekt-# Cu (kfr. NO patent 180.169), må Li-innholdet begrenses til 0,8-1,8 vekt-#, mens Mg-innholdet må holdes innenfor området 0,25-1,0 vekt-#. En spesiell fordel oppnås ifølge foreliggende oppfinnelse ved å tilveiebringe en Al-Cu-Li-Mg-legering som har et høyt vektprosentforhold for Cu til Li.

De ønskede egenskapene hos aluminium og dets legeringer slik som lav pris, lav densitet, korrosjonsbestandighet og lett fremstilling er velkjente.

En viktig metode for å forbedre fastheten til aluminiumlegeringer er varmebehandling. Vanligvis anvendes tre grunnleggende trinn i varmebehandlingen av aluminiumlegeringer: (1) oppløsningsvarmebehandling; (2) bråkjøling; og (3) elding. I tillegg blir ofte et kaldbearbeidingstrinn tilføyet før elding. Oppløsningsvarmebehandlingen består i at legeringen temperaturutjevnes ved en temperatur som er tilstrekkelig høy og i et tilstrekkelig langt tidsrom til å oppnå en nærmest homogen fast oppløsning av utfellingsdannende elementer i aluminium. Formålet er å bringe i fast oppløsning de maksimalt praktiske mengder av de oppløselige herdende elementene. Bråkjøling innebærer hurtig avkjøling av den faste oppløsningen som er dannet ved oppløsningsvarme-behandlingen, for å frembringe en overmettet, fast oppløsning ved romtemperatur. Eldingstrinnet innebærer dannelsen av forsterkende utfellinger fra den hurtig avkjølte, overmettede faste oppløsningen. Utfellinger kan dannes ved bruk av naturlige (omgivelsestemperatur) eller kunstige (forhøyet temperatur) eldingsteknikker. Ved naturlig elding blir den bråkjølte legeringen holdt ved temperaturer i området fra —20 til +50°C, typisk ved romtemperatur, i relativt lange tidsperioder. For visse legeringssammensetninger gir utfellingsherdingen som resulterer fra naturlig elding alene, nyttige fysikalske og mekaniske egenskaper. Ved kunstig elding blir den bråkjølte legeringen holdt ved temperaturer typisk i området 100-200°C i perioder typisk fra 5 til 48 timer, for å bevirke utfellingsherding.

Den grad til hvilken fastheten til Al-legeringer kan økes ved varmebehandling er forbundet med typen og mengden av legerende tilsetninger som benyttes. Tilsetningen av kobber til aluminiumlegeringer vil opptil et visst punkt forbedre fastheten og vil i noen tilfeller forbedre sveisbarhet. Ytterligere tilsetning av magnesium til Al-Cu-legeringer kan forbedre motstandsevne overfor korrosjon, fremme naturlig eldingsrespons uten forutgående kaldbearbeiding og forøke fasthet. Ved relativt lave Mg-nivåer blir imidlertid sveisbarheten nedsatt.

En kommersielt tilgjengelig aluminiumlegering som inneholder både kobber og magnesium er legering 2024 som har nominell sammensetning Al - 4,4 Cu - 1,5 Mg - 0,6 Mn. Legering 2024 er en utbredt benyttet legering med høy fasthet, god seighet, gode varmtemperaturegenskaper og en god naturlig eldingsrespons. Dens korrosjonsbestandighet er imidlertid begrenset i noen tilstander, den gir ikke den ultrahøye fastheten og den eksepsjonelt sterke naturlige eldingsresponsen som kan oppnås med foreliggende legeringer, og den er bare marginalt sveisbar. 2024-sveisede sammenføyninger ansees faktisk ikke for kommersielt brukbare i de fleste situasjoner.

En annen kommersiell Al-Cu-Mg-legering er legering 2519 som har en nominell sammensetning av Al — 5,6 Cu — 0,3 Mg-0,2 Zr - 0,06 Ti - 0,05 V. Denne legeringen ble utviklet av Alcoa som en forbedring av 2219, som i dag benyttes i forskjellige romfartøyanvendelser. Mens tilsetningen av Mg til Al-Cu-systemet kan muliggjøre en naturlig eldingsrespons uten forutgående kaldbearbeiding, har 2519 bare marginalt forbedrede fastheter i forhold til 2219 i de høyeste fasthetstilstandene.

Arbeid som har blitt gjennomgått av Mondolfo angående konvensjonelle Al-Cu-Mg-legeringer viser at hovedherdemidlene er utskillinger av CuAl2~typen i legeringer hvor forholdet for Cu til Mg er større enn 8 til 1 (se Aluminium Alloys: Structure and Properties, L.F. Mondolfo, Boston; Butter-worths, 1976, s. 502).

Polmear, i US-patent 4.772.342, har tilsatt sølv og magnesium til Al-Cu-systemet for å øke de forhøyede temperaturegenskaper. En foretrukket legering har sammensetningen

Al - 6,0 Cu - 0,5 Mg - 0,4 Ag - 0,5 Mn - 0,15 Zr - 0,10 V - 0,05 Si. Polmear forbinder den observerte økning i fasthet med "omega-f asen" som oppstår i nærvær av Mg og Ag (se "Development of an Experimental Wrought Aluminium Alloy for Use at Elevated Temperatures", Polmear, Aluminium Alloys: Their Physical and Mechanical Properties, E.A. Starke, jr. og T.H. Sanders, jr., utgivere, volum I of Conference Proceedings of International Conference, University of Virginia, Charlottesville, VÅ, 15-20. juni 1986, sidene 661-674, Chameleon Press, London).

Tilsetning av litium til Al-Mg-legeringer og til Al-Cu-legeringer er kjent for å nedsette densiteten og øke elastisitetsmodulen, hvilket gir betydelige forbedringer i spesifikk stivhet og fremmer den kunstige eldingsherde-responsen. Konvensjonelle Al-Li-legeringer er imidlertid vanligvis i besittelse av relativt lav duktilitet ved gitte fasthetsnivåer og seigheten er ofte lavere enn ønsket, hvorved deres anvendelse begrenses.

Vanskeligheter med smelting og støping har begrenset godtagbarheten av Al-Li-legeringer. For eksempel, siden Li er ekstremt reaktivt kan Al-Li-smelter reagere med de ildfaste materialene i ovnsforinger. Atmosfæren over smeiten må også reguleres for å redusere oksydasjonsproblemer. I tillegg nedsetter litium aluminiumets termiske konduktivitet hvilket gjør det vanskeligere å fjerne varme fra en støpeblokk under direkte kokillestøping, hvilket derved nedsetter støpehastig-hetene. Videre, i Al-Li-smelter som inneholder 2,2-2,7$ litium, hvilke er typisk for nylig kommersialiserte Al-Li-legeringer, så er det en betydelig risiko for eksplosjon. Hittil har de egenskapsnyttevirkningene som skyldes disse nye Al-Li-legeringene ikke vært tilstrekkelig til å oppveie økningen i prosesskostnader forårsaket av de ovennevnte problemer. Som en følge av dette har de ikke vært i stand til å erstatte konvensjonelle legeringer slik som 2024 og 7075. De foretrukne legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse skaper ikke disse smelte- og støpeproblemene i så stor grad på grunn av deres lavere Li-innhold.

Al-Li-legeringer inneholdende Mg er velkjente, men de lider typisk av lav duktilitet og lav seighet. Et slikt system er den sveisbare sovjetiske legering 01420 av lav densitet som beskrevet i GB-patent 1.172.736 til Fridlyander et al., av nominell sammensetning Al — 5 Mg - 2 Li.

Al-Li-legeringer inneholdende Cu er også velkjente, slik som legering 2020, som ble utviklet i 1950-årene, men ble trukket tilbake fra produksjon på grunn av bearbeidelsesvanskelig-heter og lav duktilitet. Legering 2020 faller innenfor området beskrevet i US-patent 2.381.219 til LeBaron, som fremhever at legeringene er "magnesiumfrie", dvs. legeringene har mindre enn 0,01$ Mg, som bare er til stede som en urenhet. I tillegg krever legeringene beskrevet av LeBaron tilstedeværelsen av minst et element valgt fra Cd, Hg, Ag, Sn, In og Zn. Legering 2020 har relativt lav densitet, god sjiktkorrosjonsbestandighet og spenningskorrosjon-sprekk-bestandighet, og bibeholder en nyttig del av sin fasthet ved noe forhøyede temperaturer. Den lider imidlertid av lave duktilitets- og lave bruddseighetsegenskaper i høyfasthets-tilstander, hvilket derved begrenser dens nyttighet.

For å oppnå de høyeste fastheter i Al-Cu-Li-legeringer er det nødvendig å innføre et kaldbearbeidingstrinn før elding, som typisk innebærer valsing og/eller strekking av materialet ved omgivelsestemperatur eller nær omgivelsestemperatur. Tøyningen som introduseres som et resultat av kaldbearbeiding gir dislokasjoner i legeringen som tjener som kjernedan-nelsesseter for forsterkningsutfellingene. Spesielt må konvensjonelle Al-Cu-Li-legeringer kaldbearbeides før kunstig elding for å oppnå høye fastheter, dvs. over 483 MPa strekkfasthet (UTS). Kaldbearbeiding av disse legeringene er nødvendig for å fremme høye volumfraksjoner av A^CuLi (T^) og Al£Cu (teta-prime) utfellinger som, på grunn av deres høye overflate-til-volum-forhold, kjernedanner langt lettere på dislokasjoner enn i aluminiumfastoppløsningsmatrisen. Uten kaldbearbeidingstrinnet blir dannelsen av de platelignende AlgCuLi- og AlgCu-utfellingene retardert, hvilket resulterer i betydelig lavere fastheter. Dessuten vil utfellingene ikke lett kjernedannes på homogen måte på grunn av den store energibarrieren som må overvinnes på grunn av deres store overflateareal. Kaldbearbeidelse er også nyttig, av de samme grunner, for å frembringe de høyeste fasthetene i mange kommersielle Al-Cu-legeringer, slik som 2219.

Nødvendigheten av kaldbearbeidelse for frembringelse av de høyeste fasthetene i Al-Cu-Li-legeringer er særlig begrens-ende i smigods, hvor det ofte er vanskelig på ensartet måte å introdusere kaldbearbeiding til den smidde delen etter oppløseliggjøring og bråkjøling. Som et resultat av dette er smidde Al-Cu-Li-legeringer typisk begrenset til ikke-kaldbearbeidede tilstander, hvilket vanligvis resulterer i utilfredsstillende mekaniske egenskaper.

Nylig har Al-Li-legeringer inneholdende både Cu og Mg blitt kommersialisert. Disse innbefatter legeringer 8090, 2091, 2090 og CP 276. Legering 8090, som beskrevet i US-patent 4.588.553 til Evans et al., Inneholder 1,0-1,5 Cu, 2,0-2,8 Li og 0,4-1,0 Mg. Legeringen ble konstruert med følgende egenskaper for anvendelser i fly: god sjiktkorrosjonsbestandighet, gode skadetoleranse og en mekanisk fasthet som er større eller lik den til 2024 i T3- og T4-tilstandene. Legering 8090 viser en naturlig eldingsrespons uten forutgående kaldbearbeidelse, men på langt nær så sterk som den til legeringene ifølge oppfinnelsen. I tillegg har det blitt funnet at 8090-T6-smigods er i besittelse av en lav tverr-forlengelse på 2,5$.

Legering 2091, med 1,5-3,4 Cu, 1,7-2,9 Li og 1,2-2,7 Mg, ble konstruert som en legering med høy formbarhet og høy fasthet. Ved varmebehandlede betingelser som gir maksimum fasthet, er imidlertid formbarheten relativt lav i den korte tverr-retningen.

I nylig arbeid med legeringer 8090 og 2091, har Marchive og Charue rapportert rimelig høye langsgående strekkfastheter (se "Processing and Properties", 4. internasjonale aluminium-litiumkonferanse, G. Champier, B. Dubost, D. Miannay og L. Sabetay, utgivere, Proceedings of International Conference, 10-12. Juni 1987, Paris, Frankrike, sidene 43-49). I T6-tilstanden er 8090 i besittelse av en konvensjonelle flytegrense på 464 MPa og en strekkfasthet på 510 MPa, mens 2091 har en konvensjonell flytegrense på 440 MPA og en strekkfasthet på 520 MPa. Fasthetene til både 8090-T6- og 2091-T6-smigods er fremdeles under de som oppnås i T8-tilstanden, f.eks. for 8090-T851-ekstruderinger er strekkegenskapene 535 MPa YS og 580 MPa UTS, mens for 2091-T851-ekstruderinger er strekkegenskapene 505 MPa YS og 580 MPa UTS. I motsetning til dette er foreliggende Al-Cu-Li-Mg-legeringer i besittelse av sterkt forbedrede egenskaper sammenlignet med konvensjonelle 8090- og 2091-legeringer i både kaldbearbeidede og ikke-kaldbearbeidede tilstander.

Legering 2090, som kan inneholde bare mindre mengder Mg, omfatter 2,4-3,0 Cu, 1,9-2,6 Li og 0-0,25 Mg. Legeringen ble planlagt som en lavdensitetserstatning for høyfasthets-produkter slik som 2024 og 7075. Den har imidlertid sveisefastheter som er lavere enn de for konvensjonelle sveisbare legeringer slik som 2219 som har sveisefastheter på 241-276 MPa. Som angitt i følgende referanse så kan legering 2090 i T6-tilstanden ikke konsekvent oppfylle fastheten, seigheten og spenningskorrosjon-sprekkbestandigheten til 7075-T73 (se "First Generation Products - 2090", Bretz, Alithalite Alloys: 1987 Update, J. Kar, S.P. Agrawal, W.E. Quist, utgivere, Conference Proceedings of International Aluminium-Lithium Symposium, Los Angeles, CA, 25-26. mars 1987, sidene 1-40). Som en følge av dette er egenskapene til verserende Al-Cu-Li-legering 2090-smigods ikke tilstrekkelig høye til å berettige deres anvendelse istedenfor eksisterende 7XXX-smigodslege-ringer.

Det skal påpekes at tilsetningen av Mg til Al-Cu-Li-systemet på egenhånd ikke forårsaker en økning i legeringsfasthet i høyfasthetstilstander. For eksempel har legering 8090 (nominell sammensetning Al - 1,3 Cu - 2,5 Li - 0,7 Mg) ikke betydelig større fasthet sammenlignet med nominell Mg-fri legering 2090 (nominell sammensetning Al — 2,7 Cu — 2,2 Li - 0,12 Zr). Videre er Mg-fri legering 2020 av nominell sammensetning Al - 4,5 Cu - 1,1 Li - 0,4 Mn - 0,2 Cd enda noe sterkere enn Mg-holdig legering 8090.

Det foreligger flere patenter som angår Al-Cu-Li-Mg-legeringer. EP-patent 158.571 til Dubost, overdratt til Cegedur Societe de Transformation de l'Aluminum Pechiney, angår Al-legeringer omfattende 2,75-3,5 Cu, 1,9-2,7 Li, 0,1-0,8 Mg, resten Al og kornforfinende tilsatser. Legeringene som er kommersielt kjent som CP 276, angis å være i besittelse av høy mekanisk fasthet kombinert med en minsking i densitet på 6-9$ sammenlignet med konvensjonelle 2xxx (Al-Cu)- og 7xxx (Al-Zn-Mg)-legeringer. De sammensetningsmessige områder beskrevet av Dubost er utenfor områdene i foreliggende oppfinnelse. Spesielt er Dubosts Li-innhold høyere enn Li-innholdet i foreliggende legeringer som inneholder mindre enn ca. 5$ Cu. Slike høye nivåer av Li kreves av Dubost for å nedsette densiteten i forhold til den hos konvensjonelle legeringer. I tillegg er maksimum Cu-nivået på 3,5$ som gitt av Dubost under det foretrukne Cu-nivået i foreliggende oppfinnelse. Begrensning av Cu-innhold til et maksimum på 3,5$ tjener også til å minimalisere densiteten i legeringene til Dubost. Mens Dubost angir høye konvensjonelle flytegrenser på 496-586 MPa for sine legeringer i T6-tilstanden, så er de oppnådde forlengelser relativt lave (2,5-5,5$).

US-patent 4.752.343 til Dubost et al, overdratt til Cegedur Societe de Transformation de 1'Aluminum Pechiney, angår Al-legeringer omfattende 1,5-3,4 Cu, 1,7-2,9 Li, 1,2-2,7 Mg, resten Al og kornforfinende tilsatser. Forholdet for Mg til Cu må være mellom 0,5 og 0,8. Legeringene angis å være i besittelse av mekaniske fasthets- og formbarhetsegenskaper som er ekvivalente med de til konvensjonelle 2xxx- og 7xxx-legeringer. De sammensetningsmessige områder angitt av Dubost et al. er utenfor områdene i foreliggende oppfinnelse. For eksempel er det maksimale Cu-innhold angitt av Dubost et al. lavere enn minimum Cu-nivået i foreliggende oppfinnelse. Videre er minimuminnholdet for Mg i Dubost et al. høyere enn de maksimale Mg-nivået som tillates i foreliggende legeringer som inneholder mindre enn ca. 5$ Cu. Videre, minimumforholdet for Mg til Cu som tillates av Dubost et al. er langt over Mg/Cu-forholdet i foreliggende legeringer. Mens formålet til Dubost et al. er å fremstille legeringer som har mekaniske fastheter og formbarheter som er sammenlignbare med de til konvensjonelle legeringer, slik som 2024 og 7475, så er de faktiske fasthets/formbarhetskombinasjonene som oppnås under de som oppnås av legeringene i foreliggende oppfinnelse.

US-patent 4.652.314 til Meyer, overdratt til Cegedur Societe de Transformation de l'Aluminum Pechiney, er rettet mot en fremgangsmåte for varmebehandling av Al-Cu-Li-Mg-legeringer. Fremgangsmåten angis å gi et høyt formbarhetsnivå og isotropi i sluttproduktet. Mens Meyer lærer at hans varmebehandlings-metode er anvendbar på Al-Cu-Li-Mg-legeringer, så er de spesifikke sammensetninger som er beskrevet av Meyer utenfor foreliggende oppfinnelses sammensetningsområder. Videre er egenskapene som Meyer oppnår under de som oppnås i foreliggende oppfinnelse. Den høyeste konvensjonelle flytegrensen som oppnås av Meyer er f.eks. 503 MPa for en kaldbearbeidet, kunstig eldet legering i lengderetningen, hvilket er betydelig under de konvensjonelle flytegrenser som oppnås i legeringene i foreliggende oppfinnelse i den kaldbearbeidede, kunstig eldede tilstand.

US-patent 4.526.630 til Field, overdratt til Alcan International Ltd., angår en fremgangsmåte for varmebehandling av Al-Li-legeringer inneholdende Cu og/eller Mg. Fremgangsmåten som utgjør en modifikasjon av konvensjonelle homogeniserings-teknikker, innebærer oppvarming av en blokk til en temperatur på minst 530°C og opprettholdelse av temperaturen inntil de faste intermetalliske fasene som er til stede i legeringen overgår til fast oppløsning. Blokken blir deretter avkjølt for dannelse av et produkt som regnet for ytterligere termomekanisk behandling, slik som valsing, ekstrudering eller smiing. Den beskrevne fremgangsmåte angis å eliminere uønskede faser fra blokken, slik som den grove kobberholdige fasen som er til stede i tidligere kjente Al-Li-Cu-Mg-legeringer. Field lærer at hans homogeniseringsbehandling er begrenset til Al-Li-legeringer som har sammensetninger innenfor spesifiserte områder. For kjente Al-Li-Cu-Mg-baserte legeringer er sammensetninger begrenset til 1-3 Li, 0,5-2 Cu og 0,2-2 Mg. For konvensjonelle Al-Li-Mg-baserte legeringer er sammensetninger begrenset til 1-3 Li, 2-4 Mg og under 0,1 Cu. For kjente Al-Li-Cu-baserte legeringer er sammensetninger begrenset til 1-3 Li, 0,5-4 Cu og opptil 0,2 Mg. Legeringene i foreliggende oppfinnelse faller ikke innenfor noen av disse sammensetningsområdene som er beskrevet av Field. Videre har foreliggende legeringer overlegne egenskaper, slik som forøket fasthet, sammenlignet med egenskapene beskrevet av Field.

Følgende referanser beskriver ytterligere Al-, Cu-, Li- og Mg-holdige legeringer som har sammensetningsområder som ligger utenfor områdene i foreliggende oppfinnelse: US-patent 3.306.717 til Lindstrand et al.; US-patent 3.346.370 til Jagaciak et al.; US-patent 4.584.173 til Gray et al.; US-patent 4.603.029 til Quist et al.; US-patent 4.626.409 til Miller; US-patent 4.661.172 til Skinner et al.; US-patent 4.758.286 til Dubost et al.; EP-patentsøknad, publ. nr. 0188762 til Hunt et al.; EP-patentsøknad, publ. nr. 0149193; JP-patent J6-0238439; JP-patent J6-1133358; og JP-patent J6-1231145.

Det er et begrenset antall referanser som angår Al-Cu-Li-Mg-legeringer som beskriver mengder av Cu til 5$. Ingen av disse referansene beskriver de spesifikke legeringssammensetningene ifølge oppfinnelsen og heller ikke beskriver de de meget ønskede egenskaper som legeringene ifølge oppfinnelsen har blitt funnet å være i besittelse av. I tillegg beskriver ingen av disse referansene nødvendigheten av det høye forhold for Cu til Li som kreves i foreliggende legeringer. Mens hver av de følgende referanser beskriver brede områder for Cu, Li og Mg som kan legeres med Al, så beskriver ingen av disse referansene de kritiske områdene og kombinasjonene av Cu, Li og Mg i foreliggende oppfinnelse som gir legeringer som har fysikalske og mekaniske egenskaper som hittil ikke har blitt oppnådd.

US-patent 4.648.913 til Hunt et al., overdratt til Alcoa, angår en fremgangsmåte for kaldbearbeidelse av Al-Li-legeringer, hvor oppløsningsvarmebehandlede og bråkjølte legeringer utsettes for over 3$ strekk ved romtemperatur. Legeringen blir deretter kunstig eldet for fremstilling av et sluttelig legeringsprodukt. Kaldbearbeidelsen som gis ved fremgangsmåten i Hunt et al. angis å øke fasthet mens den forårsaker liten eller ingen nedgang i legeringenes bruddseighet. De spesielle legeringene som benyttes av Hunt et al. velges slik at de er mottagelige for den beskrevne kaldbearbeidelse og eldingsbehandling. Dvs. at legeringene må være i besittelse av forbedret fasthet med minimalt tap av bruddseighet når de utsettes for den angitte kald-bearbeidelsesbehandling (større enn 3% strekk) i motsetning til det resultat som oppnås med den samme legeringen dersom den kaldbearbeides mindre enn 3$. Hunt et al. angir brede områder for legerende elementer som, når de kombineres med Al, kan gi legeringer som er mottagelige for mer enn 3$ strekk. De angitte områder er 0,5-4,0 Li, 0-5,0 Mg, opp til 5,0 Cu, 0-1,0 Zr, 0-2,0 Mn, 0-7,0 Zn, resten Al. Mens Hunt et al. beskriver meget brede områder for flere legerings-elementer, så er det bare et begrenset område av legeringssammensetninger som faktisk ville vise den nødvendige kombinasjon av forbedret fasthet og bibeholdt bruddseighet når de utsettes for over 3% strekk. Spesielt utviser foreliggende legeringer ikke den respons overfor kaldbearbeidelse som kreves av Hunt et al. Fasthetene som oppnås i foreliggende legeringer forblir derimot vesentlige konstante når de utsettes for varierende grader av strekk. Således er foreliggende legeringer forskjellig fra og er i besittelse av fordeler i forhold til de legeringer som er aktuelle i Hunt et al., fordi store mengder av kaldbearbeidelse ikke er nødvendig for oppnåelse av forbedrede egenskaper. I tillegg er de konvensjonelle flytegrensene som Hunt et al. oppnår i de beskrevne legeringssammensetningene vesentlig under de som oppnås i foreliggende legeringer. Videre angir Hunt et al. at det i deres fremgangsmåte er foretrukket å foreta kunstig elding av legeringen etter kaldbearbeidelse, istedenfor naturlig elding. I motsetning til dette viser foreliggende legeringer en ekstremt, sterk naturlig eldingsrespons hvilket gir høye forlengelser og bare noe lavere fastheter enn i de kunstig eldede tilstandene.

US-patent 4.795.502 til Cho, overdratt til Alcoa, er rettet mot en fremgangsmåte for fremstilling av uomkrystalliserte, smidde Al-Li-plateprodukter som har forbedrede nivåer av fasthet og bruddseighet. I prosessen til Cho blir en homogenisert aluminiumlegeringblokk varmvalset i det minste en gang, kaldvalset og underkastet en regulert gjenoppvarmingsbehandling. Det gjenoppvarmede produkt blir deretter oppløsningsvarmebehandlet, bråkjølt, kaldbearbeidet for å indusere ekvivalenten av over 3$ strekk, og kunstig eldet for tilveiebringelse av et vesentlig uomkrystallisert plate-produkt som har forbedrede nivåer av fasthet og bruddseighet. Sluttproduktet er kjennetegnet ved en sterkt bearbeidet mikrostruktur som mangler velutviklede korn. Cho-referansen synes å være en modifikasjon av Hunt et al.-ref eransen som angitt ovenfor, ved at en regulert gjenoppvarmingsbehandling tilføyes før oppløsningsvarmebehandling hvilket hindrer omkrystallisering i det dannede sluttproduktet. Cho angir at aluminiumbasislegeringer innenfor følgende sammensetningsområder er egnede for den omtalte prosess: 1,6-2,8 Cu, 1,5-2,5 Li, 0,7-2,5 Mg og 0,03-0,2 Zr. Disse områdene er utenfor sammensetningsområdene ifølge foreliggende oppfinnelse. F.eks. er det maksimale Cu-nivået på 2,8$ som angitt av Cho godt under det minste Cu-nivået i foreliggende oppfinnelse. Cho angir imidlertid generelt at legeringen ifølge referansens oppfinnelse kan inneholde 0,5-4,0 Li, 0-5,0 Mg, opp til 5,0 Cu, 0-1,0 Zr, 0-2,0 Mn og 0-7,0 Zn. Som i Hunt et al.-referansen er de spesielle legeringene som anvendes av Cho tydeligvis valgt slik at de utviser en kombinasjon av forbedret fasthet og bruddseighet når de utsettes for over 3$ kaldbearbeidelse. Legeringene til Cho må videre være mottagelige for den angitte gjenoppvarmingsbehandling. Som omtalt ovenfor oppnår legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse i det vesentlige den samme ultrahøye fasthet med varierende mengder av strekk og krever ikke kaldbearbeidelse for oppnåelse av deres ekstremt høye fastheter. Mens Cho tilveiebringer en fremgangsmåte som er angitt å forbedre fasthet i kjente Al-Li-legeringer, slik som 2091, så er de fastheter som oppnås vesentlig under de som oppnås i foreliggende legeringer. Cho angir også at kunstig elding bør benyttes i referansens fremgangsmåte for oppnåelse av fordelaktige egenskaper. I motsetning til dette så krever foreliggende legeringer ikke kunstig elding. Foreliggende legeringer viser derimot en ekstremt sterk naturlig eldingsrespons hvilket tillater deres bruk i anvendelser hvor kunstig elding er upraktisk. Det vil derfor fremgå at foreliggende legeringer adskiller seg fra legeringene som passer i fremgangsmåten ifølge Cho.

EP-patentsøknad 227.563 til Meyer et al., overdratt til Cegedur Societe de Transformation de 1'Aluminum Pechiney, angår en fremgangsmåte for varmbehandling av konvensjonelle Al-Li-legeringer for å forbedre sjiktkorrosjonsbestandighet under opprettholdelse av høy mekanisk fasthet. Fremgangsmåten innebærer trinnene med homogenisering, ekstrudering, oppløsningsvarmebehandling og kaldbearbeidelse av en Al-Li-legering, fulgt av et sluttelig anløpningstrinn som sies å gi leveringen større sjiktkorrosjonsbestandighet, under opprettholdelse av høy mekanisk fasthet og god motstands-dyktighet overfor skade. Legeringer som utsettes for behandlingen har en sensitivitet overfor Exco-sjiktkorrosjonstesten på mindre enn eller lik EB (tilsvarende god ytelsesevne i naturlig atmosfære) og en mekanisk fasthet som er sammenlignbar med den til 2024-legeringer. Meyer et al. oppgir brede områder for legerende elementer som når de er kombinert med Al, kan frembringe legeringer som kan utsettes for den beskrevne sluttelige anløpningsbehandling. De angitte områder innbefatter 1-4 Li, 0-5 Cu og 0-7 Mg. Mens referansen angir meget brede områder for legerende elementer, så er de aktuelle legeringene som Meyer et al. anvender de konvensjonelle legeringene 8090, 2091 og CP276. Meyer et al. lærer således ikke dannelsen av nye legeringssammensetninger, men angir kun en fremgangsmåte for bearbeidelse av kjente Al-Li-legeringer. Den høyeste konvensjonelle flytegrense som oppnås ifølge fremgangsmåten til Meyer et al. er 524 MPa for legering CP276 (2,0 Li, 3,2 Cu, 0,3 Mg, 0,11 Zr, 0,04 Fe, 0,04 Si, resten Al) i den kaldbearbeidede, kunstig eldede tilstand. Denne maksimale konvensjonelle flytegrense som angitt av Meyer et al. er under de konvensjonelle flytegrensene som oppnås i foreliggende legeringer i den kaldbearbeidede, kunstig eldede tilstand. I tillegg angis den sluttelige anløpningsmetoden til Meyer et al. å forbedre sjiktkorrosjonsbestandighet i Al-Li-legeringer, hvorved sensitiviteten overfor Exco-sjiktkorrosjonstesten forbedres til en verdi som er mindre enn eller lik EB. I motsetning til dette er foreliggende legeringer i besittelse av en sjikt-korrosjonsbestandighetsverdi som er mindre enn eller lik EB uten bruk av et sluttelig anløpningstrinn. Foreliggende legeringer adskiller seg derfor på fordelaktig måte fra legeringene som er aktuelle ifølge Meyer et al., fordi en sluttelig anløpningsbehandling ikke er nødvendig for å oppnå gunstige sjiktkorrosjonsegenskaper.

GB-patentsøknad 2.134.925, overdratt til Sumitomo Light Metal Industries Ltd., er rettet mot Al-Li-legeringer som har høy elektrisk resistivitet. Legeringene er egnet for bruk i strukturelle anvendelser, slik som lineære motorkjøretøy og kjernefusjonsreaktorer, hvor store induserte elektriske strømmer utvikles. Den primære funksjonen til Li i legeringene til Sumitomo er å øke elektrisk resistivitet. Referansen angir brede områder for legerende elementer som, når de er kombinert med Al, kan frembringe strukturelle legeringer som har forøket elektrisk resistivitet. De angitte områdene er 1,0-5,0 Li, en eller flere kornforfinende tilsatser valgt fra Ti, Cr, Zr, V og W, og resten Al. Legeringen kan videre innbefatte 0-5,0 Mn og/eller 0,05-5,0 Cu og/eller 005-8,0 Mg. Sumitomo beskriver spesielle Al-Li-Cu- og Al-Li-Mg-baserte legeringssammensetninger som angis å være i besittelse av de forbedrede elektriske egenskapene. I tillegg beskriver Sumitomo en Al-Li-Cu-Mg-legering med sammensetningen 2,7 Li, 2,4 Cu, 2,2 Mg, 0,1 Cr, 0,06 Ti, 0,14 Zr, resten aluminium, som er i besittelse av den ønskede økning i elektrisk resistivitet. Li- og Cu-nivåene som er gitt for denne legeringen er utenfor Li- og Cu-områdene i foreliggende oppfinnelse. Videre er det gitte Mg-nivået utenfor det foretrukne Mg-området i foreliggende oppfinnelse. Fasthetene som er angitt av Sumitomo er langt under de som oppnås i foreliggende oppfinnelse. Sumitomo angir f.eks. for de oppgitte Al-Li-Cu-baserte legeringene strekkfastheter på ca. 17-35 kg/mm2 . For de angitte Al-Li-Mg-baserte legeringene angir Sumitomo strekkfastheter på ca. 43-52 kg/mm<2>. Ifølge Sumitomo er det ønskelig å fremstille legeringer som har de høyest mulige fastheter for å tilveiebringe legeringer for de beskrevne strukturelle anvendelsene. Siden fasthetene som faktisk oppnås i referansen imidlertid er godt under de fastheter som oppnås for legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse, så er det klart at Sumitomo hverken har oppdaget eller betraktet foreliggende spesifikke legeringer.

Det skal påpekes at de tidligere kjente Al-Cu-Li-Mg-legeringene har nesten konstant begrenset mengden av Cu til maksimum 5 vekt-$ på grunn av de kjente skadelige effektene av høyere Cu-innhold, slik som forøket densitet. Ifølge Mondolfo, vil mengder av Cu over 5 vekt-$ ikke øke fasthet, ha tilbøyelighet til å minske bruddseighet og redusere korrosjonsbestandighet (Mondolfo, side 706-707). Disse effektene antas å oppstå fordi i Al-Cu-konstruksjonslege-ringer er den praktiske grense for fast oppløselighet for Cu ca. 5 vekt-$, og således danner eventuelt Cu som er til stede over ca. 5 vekt-$ den mindre ønskede primære teta-fasen. Dessuten angir Mondolfo at Cu-oppløseligheten i det kvater-nære systemet Al-Cu-Li-Mg blir videre redusert. Han konklu-derer med følgende: "The solid solubilities of Cu and Mg are reduced by Li, and the solid solubilities of Cu and Li are reduced by Mg, thus reducing the age hardening and the UTS obtainable." (Mondolfo, side 641). Det ytterligere Cu bør således ikke bringes i fast oppløsning under oppløsnings-varmebehandling og kan ikke forøke utfellingsforsterkning, og tilstedeværelsen av den uoppløselige teta-fasen nedsetter seighet og korrosjonsbestandighet.

En referanse som lærer bruken av mer enn 5$ Cu er US-patent 2.915.391 til Criner, overdratt til Alcoa. Referansen beskriver Al-Cu-Mn-basislegeringer inneholdende Li, Mg og Cd med opptil 9 vekt-$ Cu. Criner lærer at Mn er vesentlig for utvikling av høy fasthet ved forhøyede temperaturer og at Cd, i kombinasjon med Mg og Li, er vesentlig for forsterking av Al-Cu-Mn-systemet. Criner oppnår ikke egenskaper som er sammenlignbare med de i foreliggende oppfinnelse, dvs. ultrahøy fasthet, sterk naturlig eldingsrespons, høy formbarhet ved flere teknologisk nyttige fasthetsnivåer, sveisbarhet, motstandsevne overfor spenningskorrosjonssprekking, osv.

US-patent 5.032.259 til Pickens et al., beskriver en Al-Cu-Mg-Li-Ag-legering med sammensetninger i det følgende brede området: 0-9,79 Cu, 0,05-4,1 Li, 0,01-9,8 Mg, 0,01-2,0 Ag, 0,05-1,0 kornforfinende tilsats, og resten Al. Spesifikke legeringer med disse områdene er besittelse av ekstremt høye fastheter, som synes delvis å skyldes tilstedeværelsen av sølvholdige utfellinger.

Foreliggende oppfinnelse angår Al-Cu-Mg-Li-legeringer med sammensetninger i følgende brede området: 5,0-7,0 Cu, 0,1-2,5 Li, 0,05-4 Mg, 0,01-1,5 kornforfinende tilsats, og resten Al. I NO patent 180.169 beskrives legeringer omfattende lavere mengder av Cu, dvs. 3,5-5,0$, hvori nivåene av Li og Mg er holdt innenfor snevre grenser. Utførelsen med lavere Cu-innhold ifølge nevnte N0-patent representerer en gruppe legeringer som har blitt funnet å være i besittelse av sterkt forbedrede egenskaper i forhold til tidligere kjente Al-Cu-Li-Mg-legeringer. Foreliggende oppfinnelse omfatter legeringer som viser forbedrede egenskaper sammenlignet med konvensjonelle legeringer. Foreliggende legeringer er f.eks. i besittelse av forbedrede fastheter i både kaldbearbeidede og ikke-kaldbearbeidede tilstander. I tillegg viser foreliggende legeringer en ekstremt sterkt naturlig eldingsrespons. Videre har legeringene bøye fasthets/formbarhets-kombinasjoner, lav densitet, høy modul, god sveisbarhet, god korrosjonsbestandighet, forbedrede kryogene egenskaper og forbedrede høytemperaturegenskaper.

Et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en ny legeringssammensetning på aluminiumbasis.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en Al-Li-legering med fremragende naturlig eldede egenskaper både med (T3) og uten (T4) kaldbearbeidelse, inkludert høy formbarhet, sveisbarhet, utmerkede kryogene egenskaper, og gode høy-temperaturegenskaper .

Et ytterligere formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en Al-Li-legering med fremragende T8-egenskaper, slik som ultrahøy fasthet i kombinasjon med høy formbarhet, sveisbarhet, utmerkede kryogene egenskaper, gode høytemperatur-egenskaper og god bestandighet overfor spenningskorrosjonssprekking.

Nok et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en Al-Li-legering med vesentlig forbedrede egenskaper i den ikke-kaldbearbeidede, kunstig eldede T6-tilstanden, slik som ultrahøy fasthet i kombinasjon med høy formbarhet, sveisbarhet, utmerkede kryogene egenskaper og gode høytemperatur-egenskaper.

Enda et formål med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en Al-Cu-Li-Mg-legering hvori vekt-$-forholdet for Cu til Li er større enn 2,5 og fortrinnsvis større enn 3,0.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt en Al-Cu-Li-Mg-legering av ultrahøy fasthet, som er kjennetegnet ved at den består av 5,0-7,0 vekt-$ Cu, 0,1-2,5 vekt-$ Li, 0,05-4 vekt-$ Mg, 0,01-1,5 vekt-$ kornforfinende tilsats valgt fra Zr, Cr, Mn, Ti, Hf, V, Nb, B, TiB2 og blandinger derav samt eventuelt 0,01-1,5-vekt-$ av minst et underordnet element valgt fra Sn, Zn, Cd, Ge, Be, Sr, Ca, In, idet resten er aluminium og tilfeldige urenheter.

En foretrukket legering ifølge oppfinnelsen består i alt vesentlig av 5,4-6,3 vekt-$ Cu, 0,1-2,5 vekt-$ Li, 0,05-4 vekt-$ Mg, 0,01-1,5 vekt-$ kornforfinende tilsats valgt fra Zr, Cr, Mn, Ti, Hf, V, Nb, B, TiB2 og blandinger derav, idet resten er aluminium og tilfeldige urenheter.

Med mindre annet er angitt er alle sammensetninger i vekt-$.

Figur 1 viser varmetorsjonsdata for sammensetning I.

Figur 2 viser eldingskurver av Rockwell B-hardhet for sammensetning I med forskjellige mengder strekk. Figur 3 viser en eldingskurve for fasthet og formbarhet mot tid for sammensetning I i en T6-tilstand. Figur 4 viser en eldingskurve for fasthet og formbarhet mot

tid for sammensetning I i en T8-tilstand.

Figur 5 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Ål - 6,3 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T3-tilstanden. Figur 6 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 6,3 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T4-tilstanden. Figur 7 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 6,3 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T6-tilstanden. Figur 8 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 6,3 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T8-tilstanden. Figur 9 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T3-tilstanden. Figur 10 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T4-tilstanden. Figur 11 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T6-tilstanden (nær toppeldet). Figur 12 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T6-tilstanden (undereldet). Figur 13 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Mg-nivå i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-holdige legeringer i T8-tilstanden. Figur 14 viser eldingskurver for hardhet mot tid for Al-1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer, med varierende mengder av Cu, i T8-tilstanden. Figur 15 viser eldingskurver for hardhet mot tid for Al-1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer, med varierende mengder av Cu, i T6-til-standen. Figur 16 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Cu-nivået i Al - 1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer i T3-tilstanden. Figur 17 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Cu-nivået i Al - 1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer i T4-tilstanden. Figur 18 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Cu-nivået i Al - 1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer i T6-tilstanden. Figur 19 viser hvordan strekkegenskaper varierer med Cu-nivået i Al - 1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti-holdige legeringer i T8-tilstanden. Figur 20 viser lavtemperaturfasthets- og forlengelses-egenskaper for sammensetning I i T8-tilstanden. Figur 21 viser strekkfasthet og forlengelse mot temperatur

for sammensetning I i T8-tilstanden.

Legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse inneholder elementene Al, Cu, Li, Mg og en kornf orf inende tilsats eller kombinasjon av kornforfinende tilsatser valgt fra gruppen bestående av Zr, Ti, Cr, Mn, B,Nb, V, Hf og TiB2.

Som angitt ovenfor angår oppfinnelsen en Al-Cu-Li-Mg-legering med en sammensetning innenfor de følgende områder: 5,0-7,0 Cu, 0,1-2,5 Li, 0,05-4 Mg, 0,01-1,5 kornforfinende tilsats (er), idet resten er vesentlig Al. Foretrukne områder er: 5,0-6,5 Cu, 0,5-2,0 Li, 0,2-1,5 Mg, 0,05-0,5 kornforfinende tilsats(er), og resten vesentlig Al. Mer foretrukne områder er: 5,2-6,5 Cu, 0,8-1,8 Li, 0,25-1,0 Mg, 0,05-0,5 kornforfinende tilsats(er). De mest foretrukne områder er: 5,4-6,3 Cu, 1,0-1,4 Li, 0,3-0,5 Mg, 0,08-0,2 kornforfinende tilsatser) og resten vesentlig Al (se tabell I).

Som angitt ovenfor er alle prosentandelene heri angitt som vekt-$ basert på legeringens totalvekt, med mindre annet er angitt.

Tilfeldige urenheter som er forbundet med aluminium slik som Si og Fe kan være til stede, spesielt når legeringen har blitt støpt, valset, smidd, ekstrudert, presset eller på annen måte bearbeidet og deretter varmebehandlet. Underordnede elementer slik som Ge, Sn, Cd, In, Be, Sr, Ca og Zn kan tilsettes, alene eller i kombinasjon, i mengder fra 0,01 til 1,5 vekt-$, for å hjelpe f.eks. kjernedannelse og raffinering av utfellinger.

I overensstemmelse med oppfinnelsens parametre ble flere legeringer fremstilt med følgende sammensetninger, som angitt i tabell II.

Alle legeringer lot seg ekstrudere ekstremt bra uten noe sprekking eller overflaterivning ved en press-stempelhastighet på 2,5 mm/sek. ved ca. 370"C.

I tillegg til legeringene angitt i tabell II ble det fremstilt legeringer inneholdende Ti-tilsetninger sammen med forskjellige underordnede elementtilsetninger. Disse legeringene er angitt i tabell Ila.

Flere legeringer ble fremstilt med lavere Cu-konsentrasjoner enn angitt ovenfor. Disse legeringene er angitt i tabell Ilb.

Av legeringene angitt i tabell Ilb, omfattes sammensetningene XIX, XX og XXI inneholdende 4,5, 4,0 og 3,5$ Cu, av NO patent 180.169 mens sammensetninger XXII og XXIII inneholdende 3,5 og 2,5$ Cu ansees for å falle utenfor NO patentets og foreliggende oppfinnelses sammensetningsområder. Det har blitt funnet at Cu-konsentrasjoner under ca. 3,5$ ikke gir betydelig forbedrede egenskaper, slik som ultrahøy fasthet, som oppnås i legeringer som inneholder større mengder Cu.

Bruken av Cu i relativt høye konsentrasjoner, dvs. 3,5-7,0$, resulterer i forøket strekkfasthet og konvensjonell flytegrense i forhold til konvensjonelle Al-Li-legeringer. Videre er bruken av mer enn ca. 3,5 Cu nødvendig for å fremme sveisbarheten til legeringene, idet sveisbarhet er ekstremt god over ca. 4,5$ Cu. Konsentrasjoner over ca. 3,5$ Cu er nødvendig for tilveiebringelse av tilstrekkelig Cu for dannelse av høye volumf raks joner av T^ (A^CuLi )-forsterkningsutfellinger i de kunstig eldede tilstandene. Disse utfellingene virker slik at de øker fastheten til nevnte legering vesentlig over de fastheter som oppnås i konvensjonelle Al-Li-legeringer. Mens Cu-konsentrasjoner på opptil 7$ er i det brede sammensetningsområdet ifølge foreliggende oppfinnelse, så er det mulig å overskride denne mengden, skjønt ytterligere kobber over 7$ kan resultere i nedsatt korrosjonsbestandighet og bruddspenning, mens densiteten økes.

Bruken av Li i foreliggende legeringer tillater en betydelig nedgang i densitet i forhold til konvensjonelle Al-legeringer. Videre øker Li fasthet og forbedrer elastisitets-modul. Det har blitt funnet at egenskapene til foreliggende legeringer varierer i vesentlig grad avhengig av Li-innhold. I legeringen med høyt Cu-innhold (5,0-7,0$) ifølge foreliggende oppfinnelse, oppnås det vesentlig forbedrede fysikalske og mekaniske egenskaper med Li-toppkonsentrasjoner ved ca. 1,2$. Over 2,5 $ avtar fasthet i uønsket grad. Under 0,1$ oppnås det ikke betydelige reduksjoner i densitet, mens over 2,5$ så minsker fastheten i uønsket grad. I utførelsen ifølge NO patent 180.169 med lavt Cu-innhold (3,5-5,0$) oppnås vesentlig forbedrede fysikalske og mekaniske egenskaper med Li-konsentrasjoner mellom 0,8 og 1,8$, med en topp ved ca. 1,2$. Utenfor dette området har egenskaper slik som fasthet tilbøyelighet til å minske til et uønsket nivå. Det høye vekt-$-forholdet for Cu til Li i foreliggende legeringer, som er minst 2,5 og fortrinnsvis større enn 3,0, er nødvendig for å tilveiebringe en høy volumfraksjon av T^-forsterkningsutfellinger i de fremstilte legeringene. Forhold for Cu til Li under ca. 2,5 har blitt funnet å gi vesentlig nedsatte egenskaper, slik som nedsatt fasthet.

Bruken av Mg i foreliggende legeringer øker fasthet og tillater en liten nedgang i densitet i forhold til konvensjonelle Al-legeringer. Mg forbedrer også motstands-dyktigheten overfor korrosjon og fremmer naturlig eldingsrespons uten forutgående kaldbearbeidelse. Det har blitt funnet at fastheten til de foreliggende legeringer varierer i vesentlig grad avhengig av Mg-innhold. I foreliggende legering med høyt Cu-innhold (5,0-7,0$) oppnås vesentlig forbedrede fysikalske og mekaniske egenskaper med Mg-konsentrasjoner mellom 0,05 og 4$, med en topp ved ca. 0,4$. I utførelsene med lave Cu-innhold (3,5-5,0$) ifølge NO 180.169 oppnås vesentlig forbedrede fysikalske og mekaniske egenskaper med Mg-konsentrasjoner mellom 0,25 og 1,0$, med en topp ved ca. 0,4$. Utenfor de ovenfor nevnte områder oppnås ikke betydelige forbedringer i egenskaper, slik som strekkfasthet.

Spesielt fordelaktige egenskaper har blitt observert når Li-innhold er i området 1,0-1,4$ og Mg-innhold er i området 0,3-0,5$, hvilket viser at typen og graden av forsterkningsutfellinger på kritisk måte er avhengig av mengdene av disse to elementene.

For lettere henvisning har tilstandsbetegnelsene for de forskjellige kombinasjonene av eldingsbehandling og tilstede-værelse eller fravær av kaldbearbeidelse, blitt samlet i tabell III.

En legering med sammensetning I ble støpt og ekstrudert ved bruk av følgende teknikker. Elementene ble induksjonssmeltet under en inert argonatmosfære og støpt til 160 mm diameter, 23 kg finemner. Finemnene ble homogenisert for å påvirke sammensetningsensartethet i blokken ved bruk av en to-trinns homogeniseringsbehandling. I det første trinnet ble finemnet oppvarmet i 16 timer ved 454 "C for å bringe lavsmeltende temperaturfaser i fast oppløsning, og i et annet trinn ble det oppvarmet i 8 timer ved 504°C. Trinn I ble utført under smeltepunktet for eventuelle ikke-likevekt, lavsmeltende temperaturfaser som dannes i rågodsstrukturen, fordi smelting av slike faser kan gi blokkporøsitet og/eller dårlig bearbeidbarhet. Trinn II ble utført ved den høyeste praktiske temperaturen uten smelting for å sikre hurtig diffusjon for å homogenisere sammensetningen. Finemnene ble grovsiktet og deretter ekstrudert ved en press-stempelhastighet på 25 mm/s ved ca. 370°C for dannelse av rektangulære barrer med tverrsnitt på 10 mm x 100 mm.

Det ble bestemt ved varmtorsjonstesting at denne legeringen er lett bearbeidbar ved bruk av konvensjonelt aluminium-bearbeidelsesutstyr i praktiske deformasjonstemperatur- og tøyningshastighetssystemer. F.eks. ble varmbearbeidelses-parametre for mer krevende operasjoner slik som valsing, bestemt. Testprøvestykker med en diameter på 6,1 mm og en målelengde på 50 mm ble bearbeidet på sponskjærende måte fra et ekstrudert råemne og rehomogenisert. Varmtorsjonstesting ble foretatt ved en ekvivalent strekkdeformasjonshastighet på 0,06 S"<1> ved temperaturer varierende fra 370 til 510° C. Den ekvivalente strekkflytespenningen og ekvivalente strekk-deformasjon-til-brudd ble vurdert over dette temperatur-området som illustrert på figur 1. Tøyning-til-brudd er maksimert over et bredt område for varmbearbeidelsestempera-turer fra under 427°C til like over 482°C hvilket tillater tilstrekkelig fleksibilitet ved valg av temperaturer for valse- og smiingsoperasjoner. Seigring inntreffer ved 508°C som bestemt ved bruk av differensialskanningkalometri (DSC) og avkjølingskurveanalyse, og dette forklarer det skarpe fallet i varmformbarhet ved 510°C. Flytespenningene over det optimale varmbearbeidelsestemperaturområdet er lave nok slik at bearbeidelse lett kan foretas i presser eller møller som har kapasiteter i overensstemmelse med konvensjonell aluminiumlegeringproduksjon. Fra et kommersielt synspunkt så er det interessant å notere at lignende studier ved bruk av rågods- og homogenisert materiale av sammensetning I viser de samme tendenser.

De rektangulære barrene fra den foretatte ekstrudering som ikke ble benyttet i varmtorsjonstestingen ble senere oppløsningsvarmebehandlet ved 503°C i 1 time og bråkjølt med vann. Noen segmenter fra hver ekstrudering ble strekkrettet ca. 3$ i løpet av 3 timers bråkjøling. Denne strekkretnings-prosessen retter ekstrusjonsproduktet og introduserer også kaldbearbeidelse. Noen av segmentene, både med og uten kaldbearbeidelse, ble naturlig eldet ved ca. 20°C. Andre segmenter ble kunstig eldet, ved 160°C dersom de var kaldbearbeidet, eller ved 180° C hvis de ikke var kaldbearbeidet.

De overlegne egenskapene til sammensetning I sammenlignet med konvensjonelle legeringer 2219 og 2024 er vist i tabell IV. Spesielt skal det bemerkes at de naturlig eldede (T3 og T4) tilstandene for sammensetning I er sammenlignet med de optimale T8-høyfasthetstilstandene for de konvensjonelle legeringene.

Tabell V viser naturlig eldede strekkegenskaper for forskjellige legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse. Sammensetning I viser en fenomenal naturlig eldingsrespons. Strekkegenskapene til sammensetning I i den naturlig eldede tilstand uten forutgående kaldbearbeidelse, T4-tilstand, er selv overlegen i forhold til de for legering 2219 i den kunstig eldede tilstand med forutgående kaldbearbeidelse, dvs. den fullstendig varmebehandlede tilstand eller T81-tilstanden. Sammensetning I i T4-tilstanden har 427 MPa YS, 586 MPa UTS og 16,5$ forlengelse. I motsetning til dette er minimumsverdiene fra håndboken over egenskaper for ekstruderinger av 2219-T81, den nåværende standard romlegering, 303 MPa YS, 421 MPa UTS og 6$ forlengelse (se tabell IV). T81-tilstanden er den høyeste standard fasthetstilstanden for 2219-ekstruderinger av lignende geometri som sammensetning I-legeringen. Sammensetning I i de naturlig eldede tilstander har også overlegne egenskaper i forhold til legering 2024 i den høye T81-fasthetstilstanden, en av de ledende fly-industrilegeringene som har 400 MPa YS, 455 MPa UTS og 5$ forlengelse som håndboksminima. Legering 2024 viser også en naturlig eldingsrespons, dvs. T42, men den er langt mindre enn den for sammensetning I (se tabell IV).

For å bestemme de passende temperaturer for kunstig elding, ble det utført eldingsstudier og disse viste at nær toppfastheter kunne oppnås i teknologisk praktiske tidsperioder som følger: 160"C for strukket materiale, eller 180°C for ustrukket materiale. Den lavere temperaturen ble valgt for det strukkede materialet fordi dislokasjonene som ble introdusert ved kaldbearbeidelsen akselererer eldings-kinetikken.

I den kunstig eldede tilstand oppnår sammensetning I ultrahøy fasthet. Av spesiell betydning er det faktum at topp strekkfastheter (UTS) nær 690 MPa og forlengelser på 5$ kan oppnås i både T8- og T6-tilstandene. Dette viser at kaldbearbeidelse ikke er nødvendig for oppnåelse av ultrahøye fastheter i legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse, slik det typisk er i konvensjonelle 2XXX-legeringer. Dette illustreres grafisk på figur 2 som viser at Rockwell B-hardhet (et mål for legeringshardhet som tilsvarer omtrent en-til-en med UTS for disse legeringene) når den samme endelige verdi uansett omfanget av kaldbearbeidelse (strekk) etter tilstrekkelig eldingstid. Dette skulle gi betydelig frihet i fremstillingsprosessene som er forbundet med fly- og romfartøy-hardware. Videre, forlengelser på opptil 25$ ble oppnådd i sterkt undereldede, dvs. "reverted", tilstander (se tabell VI for egenskaper for sammensetninger I, VI, XI og XII og tabell Via for ytterligere egenskaper for legeringer fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse). Høye formbarhets-tilstander slik som dette kan være ekstremt nyttig ved fremstilling av flykonstruksjonskomponenter på grunn av de vidstrakte kaldformingsgrensene. Kurvene på figurene 3 og 4 viser hvordan fasthet/formbarhetskombinasjonen varierer med kunstig eldingstider for ikke-kaldbearbeidede og kaldbearbeidede legeringer. Det bemerkes at mens visse bearbeidelsestrinn er beskrevet for fremstilling av legeringsproduktene ifølge foreliggende oppfinnelse, så kan disse trinnene modifiseres for å oppnå forskjellige ønskede resultater. Trinnene som innbefatter støping, homogenisering, bearbeidelse, varmebehandling, elding, osv. kan således endres, eller ytterligere trinn kan tilføyes f.eks. for å påvirke de fysikalske og mekaniske egenskapene til de dannede sluttproduktene.

Egenskaper slik som typen, størrelsen og fordelingen av forsterkningsutfellinger kan således i en viss grad reguleres avhengig av bearbeidelsesteknikker. Sluttproduktets kornstør-relse og krystallinitet kan også i en viss grad reguleres. I tillegg til bearbeidelsesteknikkene som er angitt i foreliggende sammenheng kan derfor andre konvensjonelle metoder benyttes i fremstillingen av foreliggende legeringer.

Mens dannelsen av blokker eller finemner av foreliggende legeringer ved støpeteknikker er foretrukket, så kan legeringen også tilveiebringes i finemneform konsolidert fra fint partikkelformig materiale. Pulvere eller det partikkel-formige materialet kan fremstilles ved slike prosesser som forstøvning, mekanisk legering og smeltespinning.

Det ble foretatt en undersøkelse av effekten av Mg-innhold på strekkegenskapene til legeringer fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse. Figur 5 viser at legeringer med sammensetningen Al - 6,3 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr, med varierende mengder Mg, har en topp i naturlig eldet fasthet ved 0,4$ Mg i T3-tilstanden og figur 6 viser en lignende topp i T4-tilstanden. I tillegg blir den høyeste fastheten i de kunstig eldede T6- og T8-tilstandene også oppnådd ved 0,4 vekt-$ Mg, som vist på figurene 7 og 8. De konvensjonelle 2XXX-legeringer er det at økning av Mg-innhold gir økende fasthet, f.eks. inneholder 2024-, 2124- og 2618-legeringer vanligvis 1,5 vekt-$ Mg. Det er derfor overraskende at en topp skulle oppnås i foreliggende legeringer ved et slikt lavt Mg-nivå og at forøket Mg-innhold over ca. 0,4 vekt-$ ikke øker fasthet.

Situasjonen er lik i Al - 5,4 Cu - 1,3 Li - 0,14 Zr-legeringer med varierende Mg-innhold. F.eks. er naturlig eldet fasthet høyest omkring 0,4 vekt-$ Mg med en gradvis nedgang i fasthet ved 1,5 og 2,0 vekt-$ Mg i både T3- og T4-tilstandene, som vist på figurene 9 og 10. I T6-tilstanden (både nær topp- og undereldede tilstander) er igjen fastheten høyest omkring 0,4 vekt-$ Mg. Se figur 11 (nær toppeldet) og figur 12 (undereldet). I T8-tilstanden (figur 13) er fasthet også høyest ved 0,4 vekt-$ Mg, skjønt toppen er mindre dramatisk enn i T3-, T4- og T6-tilstandene.

Strekkegenskapene til foreliggende legeringer er meget avhengig av Li-innhold. Toppfastheter oppnås med Li-konsentrasjoner fra 1,1 til 1,3$, med betydelige reduksjoner over 1,4$ og under 1,0$. En sammenligning mellom strekkegenskaper for legeringssammensetning VI ifølge oppfinnelsen (Al-5,4 Cu - 1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr) og legeringssammensetning VII (Al - 5,4 Cu - 1,7 Li - 0,4 Mg -0,14 Zr) viser f. eks. en nedgang på over 55 MPa i både konvensjonell flytegrense og strekkfasthet (se tabeller VI og Via).

Det har generelt blitt funnet at de mest fordelaktige egenskapene, slik som fasthet og forlengelse, har blitt oppnådd i legeringer som har en kombinasjon av relativt snevre Mg- og Li-områder. For en spesiell tilstand er legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse i området 5,0-7,0 Cu, 1,0-1,4 Li, 0,3-0,5 Mg, 0,05-0,5 kornforfinende tilsats og resten Al, i besittelse av ekstremt nyttige langsgående fastheter og forlengelser. I T3-tilstanden viser f.eks. legeringer innenfor de ovennevnte sammensetningsområdene et YS-område på fra 379 til 448 MPa, et UTS-område fra 483 til 552 MPA og et f orlengelsesområde fra 12 til 20$. I T4-tilstanden viser legeringer innenfor dette sammensetningsområdet et YS-område fra 386 til 469 MPa, et UTS-område fra 552 til 621 MPa og et f orlengelsesområde fra 12 til 20$. Videre i T6-tilstanden viser disse legeringene et YS-område fra 552 til 690 MPa, et UTS-område fra 586 til 724 MPA og et forlengelsesområde fra 2 til 10$. Videre, i T8-tilstanden viser legeringer innenfor det ovenfor angitte sammensetningsområdet et YS-område fra 600 til 690 MPa, et UTS-område fra 607 til 724 MPa og et forlengelsesområde fra 2 til 11$.

Det ble foretatt en undersøkelse av effekten av Cu-innhold på hardhets- og strekkegenskapene til legeringer fremstilt ifølge foreliggende oppfinnelse. Legeringer omfattende Al-1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr og 0,05 Ti, med varierende konsentrasjoner av Cu varierende fra 2,5 til 5,4$, ble støpt, homogenisert, underkastet grovavskilling, ekstrudert, oppløsningsvarmebehandlet, bråkjølt, strukket med enten 0$ eller 3$, og varmebehandlet på en måte lik den som omtalt for sammensetning I ovenfor. Figur 14 viser kurver for hardhet mot eldingstid for legeringer med varierende Cu-innhold som har blitt utsatt for 3$ strekk og eldet ved 160°C. Som det fremgår fra figur 14 øker hardhet med økende Cu-innhold for legeringer i den kaldbearbeidede, kunstig eldede tilstand. Figur 15 viser kurver for hardhet mot eldingstid for legeringer med varierende Cu-innhold som har blitt utsatt for null strekk og eldet ved 180°C. Som det fremgår fra figur 15 øker hardhet med økende Cu-innhold for legeringer i den ikke-kaldbearbeidede, kunstig eldede tilstand. Figur 16 viser at legeringer med sammensetningen Al -1,3 Li-0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti, med forskjellige mengder Cu, har de høyeste naturlig eldede fastheter mellom 5 og 6$ Cu i T3-tilstanden. Under ca. 5$ Cu avtar fastheter gradvis. Figur 17 viser en lignende tendens i T4-tilstanden. Likeledes blir de høyeste fasthetene i både den kunstig eldede T6- og T8-tilstanden oppnådd mellom 5 og 6$ Cu, som vist på figurene 18 og 19. Som i T3- og T4-tilstandene avtar fastheter under ca. 5$ Cu, men nedgangen er imidlertid mer fremtredende i T6- og T8-tilstandene.

Tabell VII angir strekkegenskaper for noen legeringer innbefattende legeringer ifølge oppfinnelsen omfattende Al-1,3 Li - 0,4 Mg - 0,14 Zr - 0,05 Ti, med varierende mengder Cu. De angitte vekt-$-andeler av Cu er målte verdier.

Det bemerkes at de ovennevnte fremragende eldeherdings-responser og høye fastheter som kan oppnås med foreliggende legeringer typisk ville forventes for legeringer med meget høy oppløselighet i fast tilstand for utfellingsdannende elementer. Resultatene er således temmelig uventede sammenlignet med tidligere kjente Al-Cu-Li-Mg-legeringer hvor, som tidligere angitt, Mondolfo (side 641) trekker den slutning at tilsetningen av Li til Al-Cu-Mg-legeringer nedsetter oppløseligheten i fast tilstand for Cu og Mg, og at tilsetningen av Mg til Al-Cu-Li-legeringer nedsetter oppløselig-heten i fast tilstand av kobber og litium og således reduserer verdiene for eldeherdingsrespons og UTS som kan oppnås. I motsetning til dette har det blitt funnet at sterkt forbedret eldeherdingsrespons og høyere fastheter enn det som tidligere kunne oppnås, kan tilveiebringes i legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse.

Et detaljert transmisjonselektronmikroskopi (TEM)-studium inkludert utvalgte arealdiffraksjonsmålinger (SAD) har vist at den ultrahøye fastheten til legeringene ifølge foreliggende oppfinnelse i T8-tilstanden kan forbindes med den fine homogene fordelingen av T-^ (Al2CuLi)-utfellinger istedenfor de andre forsterkningsutfellingene, slik som delta-prime (Al3Li) og teta-prime (Al2Cu), som vanligvis finnes i Al-Li- og Al-Cu-Li-legeringer.

I et nylig studium av legeringen 2090 av Huang og Ardell (se Crystal Structure and Stability of 7± (Al2CuLi) Precipitates in Aged Al-Li-Cu Alloys", Mat. Sei. and Technology, mars, vol. 3, sider 176-188,1987), ble det funnet at legering 2090 i T8-tilstanden inneholder både T^- og delta-prime-faser, hvor T^-fasen gir en kraftigere forsterkende virkning enn delta-prime-fasen. Et valgt arealdiffraksjonsmønster (SADP)-studium av legeringer ifølge foreliggende oppfinnelse (sammensetning I, T8-tilstand) viser derimot at T^ er den viktigste forsterkende fasen som er til stede og ingen delta-prime observeres. Man kommer frem til denne konklusjon ved å sammenligne utvalgte arealdiffraksjonsmønstre for [110] ,

[112], [114] og [013] soneaksene (ZA) fra en legering av sammensetning I i T8-tilstanden med de forutsagte mønstere fra Huang og Ardell. SADP-studiet viser også at Ti-lamell-volumfraksjonen i sammensetning I-legeringen i T8-tilstanden synes å være og mer ensartet fordelt enn i legering 2090 (ved observasjon av et sentrert mørkfelt (CDF)-fotografi tatt fra

(1010) T-^- flekken med ZA - [114]). Videre krever legering 2090 kaldbearbeidelse for at utstrakt T^-utfelling skal inntreffe, mens i foreliggende legeringer observeres høye volumfraksjoner av T^ i kunstig eldede tilstander uten hensyn til tilstedeværelsen av kaldbearbeidelse.

Legeringene ifølge oppfinnelsen ligner mer på Al-Cu-Li-systemet som studert av Silcock (se J.M. Silcock, "The Structural Aging Characteristics of Aluminium-Copper-Lithium Alloys", J. Inst. Metals, 88, sider 357-364, 1959-1960). Ved lignende kobber- og litiumnivåer viste Silcock at fasene som var til stede i den kunstig eldede tilstand er T^ , teta-prime og aluminium fastoppløsning. I foreliggende oppfinnelse blir utfellingen av teta-prime uventet undertrykket, tydeligvis av den utstrakte kjernedannelse av T^-fasen, men denne effekten er ikke fullt ut forstått.

I tillegg til de overlegne romtemperaturegenskapene, så viser tester at foreliggende legeringer er i besittelse av utmerkede kryogene egenskaper. Ikke bare bibeholdes strekk-fastheten og den konvensjonelle flytegrensen, men det oppnås faktisk en forbedring ved lave temperaturer. Egenskapene er meget overlegne i forhold til de for legering 2219 som vist i tabell VIII. F.eks. viser sammensetning I i en T8-tilstand ved -196°C strekkegenskaper så høye som 752 MPa YS og 786 MPa UTS (se figur 20). Dette har viktige følger for romfartøy-anvendelser der kryogene legeringer ofte er nødvendige for oppbevaring av drivstoff og oksydasjonsmiddel i tanker. Sammensetning I-legeringen viser også utmerkede høytempe-raturegenskaper. I f.eks. T6-tilstanden med toppelding på 16 timer, så bibeholder den en stor del av sin fasthet og en nyttig grad av forlengelse ved 149° C, dvs. 513 MPa YS, 531 MPa UTS og 7,5$ forlengelse. I den nære toppeldede T8-tilstanden har sammensetning I ved 149"C 584 MPa YS, 587 MPa UTS og 5,5$ forlengelse (se tabell IX og figur 21).

Sveisestudier av legeringene ifølge oppfinnelsen viser at de er lett sveisbare, idet de er i besittelse av utmerket motstandsevne mot varmsprekking som kan oppstå under sveising. Wolfram-inertgass (TIG)-buttsveiser av sammensetning I ble foretatt fra den 10 mm x 102 mm ekstruderte barren ved bruk av fyllstofflegering 2319 (Al - 6,3 Cu-0,3 Mn - 0,15 Ti - 0,1 V - 0,18 Zr). Platene kom i en sterk tvangstilstand, men ingen varmsprekking ble likevel observert. Sveisingen ble foretatt ved bruk av likestrøm-rett polaritet. Svei separamet rene var 240 V, 13,6 amp ved 4,2 mm/sek. bevegelseshastlghet. 2319-fyllstoffet (1,6 mm diameter stav) ble matet Inn i sveisen ved 7,6 mm/sek. med 178 V og 19 amp. En kvantitativ bestemmelse av sveisbarhet er vanskelig å oppnå, men sveisbarheten synes å være meget nær den til 2219 som har en bedømmelse på "A" i Mil. Handbook V, hvilket indikerer at legeringen er generelt sveisbar ved alle kommersielle prosedyrer og metoder.

Mekaniske egenskaper ble målt på sveiser av sammensetning VI med sammensetning VI-fyllstoff og med 2319-fyllstoff samt sammensetning XI med sammensetning XI-fyllstoff og med 2319-fyllstoff. Sveisefasthetene fra disse legeringene i den naturlig eldede tilstand er i flere tilfeller høyere enn de for 2219-T81 og 2519-T87, legeringer som generelt ansees for å være sveisbare (se tabell X).

Aluminiumlegeringer av høy fasthet har typisk lav motstandsevne overfor forskjellige typer av korrosjon, spesielt spenningskorrosjonssprekking (SCC), hvilket har begrenset brukbarheten av mange høyteknologiske legeringer. I motsetning til dette viser foreliggende legeringer lovende resultater ut fra SCC-tester. For sammensetning I viser en test for spenning mot tid-til-brudd (ASTM standard G49, med testvarighet ASTM standard G64) at 4 LT (lang transvers)-prøvestykker belastet ved hver av følgende spenningsnivåer, 345 MPa, 255 MPa og 138 MPa, alle bestod standard 40 dagers avvekslende dypptesten. Dette er av betydning fordi det viser utmerket SCC-bestandighet ved spenningsnivåer som nesten er lik de konvensjonelle flytegrensene for eksisterende romfartøylegeringer slik som 2024 og 2014. I tillegg er sammensetning I i en T8-tilstand i besittelse av SCC-bestandighet som er sammenlignbar med kunstig toppeldet 8090, men ved et fasthetsnivå som er 172-207 MPa høyere.

Exco-testen (ASTM standard G34), som er en test for sjikt-korrosjonsmottagelighet for 2XXX Al-legeringer, viser at sammensetning I-legering har en bedømmelse på EA. Dette indikerer kun minimal mottagelighet overfor sjiktkorrosjon.

Claims (2)

1. Al-Cu-Li-Mg-legering av ultrahøy fasthet, karakterisert ved at den består av 5,0-7,0 vekt-$ Cu, 0,1-2,5 vekt-$ Li, 0,05-4 vekt-$ Mg, 0,01-1,5 vekt-$ kornf orf inende tilsats valgt fra Zr, Cr, Mn, Ti, Hf, V, Nb, B, TiB2 og blandinger derav samt eventuelt 0,01-1,5-vekt-$ av minst et underordnet element valgt fra Sn, Zn, Cd, Ge, Be, Sr, Ca, In, idet resten er aluminium og tilfeldige urenheter.

2. Legering ifølge krav 1, karakterisert ved at den i alt vesentlig består av 5,4-6,3 vekt-$ Cu, 0,1-2,5 vekt-$ Li, 0,05-4 vekt-$ Mg, 0,01-1,5 vekt-$ kornforfinende tilsats valgt fra Zr, Cr, Mn, Ti, Hf, V, Nb, B, TiB2 og blandinger derav, idet resten er aluminium og tilfeldige urenheter.