WO1999015708A1 - Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung - Google Patents

Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung Download PDF

Info

Publication number
WO1999015708A1
WO1999015708A1 PCT/EP1998/006010 EP9806010W WO9915708A1 WO 1999015708 A1 WO1999015708 A1 WO 1999015708A1 EP 9806010 W EP9806010 W EP 9806010W WO 9915708 A1 WO9915708 A1 WO 9915708A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alloy
stage
temperature
heat treatment
artificial aging
Prior art date
Application number
PCT/EP1998/006010
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO1999015708B1 (de
Inventor
Thomas PFANNENMÜLLER
Erwin Loechelt
Peter-Jürgen WINKLER
Sergej Mikhajlovich Mozharovskij
Dmitrij Sergejevich Galkin
Elena Glebovna Tolchennikova
Vladimir Mikhajlovich Chertovikov
Valentin Georgijevich Davydov
Evgenij Nikolajevich Kablov
Larisa Bagratovna Khokhlatova
Nikolay Ivanovich Kolobnev
Iosif Naumovich Fridlyander
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
Viam (All-Russian Institute Of Aviation Materials)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU97116302A external-priority patent/RU2126456C1/ru
Priority claimed from RU98104394A external-priority patent/RU2133295C1/ru
Priority to US09/509,181 priority Critical patent/US6395111B1/en
Priority to AU10250/99A priority patent/AU759402B2/en
Priority to BRPI9812377-7A priority patent/BR9812377B1/pt
Priority to UA2000042301A priority patent/UA66367C2/uk
Application filed by Daimlerchrysler Ag, Viam (All-Russian Institute Of Aviation Materials) filed Critical Daimlerchrysler Ag
Priority to KR1020007003017A priority patent/KR100540234B1/ko
Priority to ES98952615.7T priority patent/ES2445745T3/es
Priority to EP98952615.7A priority patent/EP1017867B1/de
Priority to CA002303595A priority patent/CA2303595C/en
Priority to JP2000512995A priority patent/JP4185247B2/ja
Publication of WO1999015708A1 publication Critical patent/WO1999015708A1/de
Publication of WO1999015708B1 publication Critical patent/WO1999015708B1/de
Priority to US09/994,273 priority patent/US6461566B2/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—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
    • 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 an aluminum-based alloy, preferably of the Al-Li-Mg system, which contains lithium, magnesium, zinc, zirconium and manganese and is in the field of metallurgy of alloys which are used as materials for constructions in aerospace engineering, used in shipbuilding and mechanical engineering of ground-based means of transport, including welded structures.
  • Alloys of the Al-Li-Mg system which have a reduced density and a relatively high strength, but have a low ver orbarability and reduced fracture toughness.
  • the alloy according to US Pat. No. 4,584, 173 dated April 22, 1986 has, for example, the following chemical composition, in percent by mass:
  • Germanium 0-0.2 If this alloy is quenched at a temperature of 530 ° C and then subjected to stretch straightening with a degree of deformation of 2% and an artificial aging at 190 ° C for 4 to 16 hours, the disadvantage arises that the alloy has low plasticity in heat-treated condition (relative elongation 3J - 4.5%) and has low corrosion resistance.
  • the alloy according to international patent application WO No. 92/03583 has the following chemical composition in mass percent:
  • the alloy can contain up to 1.0% zirconium.
  • This alloy has a strength of 476-497 MPa, a yield strength of 368-455 MPa, a relative elongation of 7-9% and a density of 2.46-2.63 g / cm 3 .
  • the alloy is recommended as a structural material for products in the aerospace industry.
  • the disadvantages of this alloy are as follows:
  • the high strength can be guaranteed:
  • Sheets used for aircraft due to a high zinc content; this increases the density of the alloy to values of 2.60-2.63 g / cm 3 , which significantly reduces the weight-saving effect of the product;
  • the alloy is alloyed with silver, which increases product costs - from semi-finished products to finished products. Alloys with a high zinc content and added copper show a reduced
  • the alloy is hardened by heat treatment: quenching from a temperature of 460 ° C, stretching with a degree of stretching of 0 - 3% and a two-stage heat treatment: the 1st stage at 90 ° C, 16 h and the 2nd stage at 150 ° C , 24 hours.
  • This alloy has a sufficiently high strength level of 440 - 550 MPa and a yield strength of 350 - 410 MPa.
  • the disadvantages of this alloy are the low level of relative elongation of the alloy (1.0 - 7.0%) and the low fracture toughness, insufficient corrosion resistance and the limited strength of welded joints compared to the strength of the base material.
  • the object of the present invention is therefore to achieve an increase in the ductility of the alloy in the heat-treated state while maintaining high strength and ensuring high corrosion resistance and good weldability, with sufficiently high characteristic values for the fracture toughness and the thermal stability after heating at 85 ° C should be guaranteed within 1000 h.
  • the hydrogen content with the formation of solid, finely divided particles of lithium hydride, reduces the longitudinal shrinkage during solidification and prevents the formation of porosity in the material.
  • the magnesium content ensures the necessary level of strength properties and weldability. If the magnesium content is reduced below 4J% reduce strength and increase the tendency of the alloy to hot cracks in both casting and welding. If the magnesium content of the alloy is increased by more than 6.0%, the machinability during casting, hot and cold rolling and the plasticity characteristics of finished semi-finished products and products thereof are reduced.
  • Compliance with the lithium content is essential to ensure the necessary machinability, particularly in the production of thin sheets, the necessary level of mechanical and corrosion properties, and sufficient fracture toughness and weldability.
  • the lithium content With a reduction in the lithium content below 1.5%, the density of the alloy increased, the level of strength properties and the modulus of elasticity decreased, with a lithium content above 1.9%, the machinability by cold working, the weldability, the plasticity values and the fracture toughness deteriorated.
  • Zirconium in the amount of 0.05 - 0.3% is a modifier when casting ingots and, together with the manganese (in the amount of 0.01 - 0.8%), ensures structural solidification in the semi-finished products as a result of the formation a polygonized or fine-grained structure.
  • the formation of a homogeneous fine-grained structure in semi-finished products made from the alloy according to the invention increases the deformability during cold rolling.
  • the invention further relates to a method for the heat treatment of aluminum-based alloys, preferably the Al-Li-Mg system.
  • the task of such a heat treatment process is to increase the ductility of the alloy while maintaining its high strength and at the same time to achieve high values for corrosion resistance and fracture toughness, but in particular that Preservation of these properties when the material is exposed to elevated temperatures over a long period of time.
  • a heat treatment method is known from US Pat. No. 4,861,391, which comprises quenching with rapid cooling, straightening and two-stage aging as follows:
  • the 1st stage at a temperature not above 93 ° C, from a few hours to a few
  • Months preferably, 66 - 85 ° C, at least 24 h.
  • the second stage at a maximum temperature of 219 ° C, from 30 minutes to a few hours; preferably, 154 - 199 ° C, maximum 8 h.
  • a method for solving the task comprises the method steps
  • alloys according to the invention with the feature of claim 1 have particularly advantageous properties in the sense of the task if they were treated by the aforementioned method.
  • these heat treatment processes ensure the thermal stability of the alloys after long low-temperature aging due to the additional precipitation of the disperse phase ⁇ '- (Al3Li), which is evenly distributed in the matrix volume.
  • the large volume of the finely divided ⁇ '-phase reduces the Li supersaturation of the mixed crystal and prevents ⁇ '-excretion during aging at 85 ° C, 1000 h.
  • the first stage of artificial aging takes place at a temperature of 80-90 ° C in the course of 3-12 h and a second stage at 110-105 ° C in the course of 10 - 48 h.
  • a second stage of artificial aging can take place at a temperature of 110 to 125 ° C. and a duration of 5 to 12 hours, these process parameters preferably being used if the third stage of aging is carried out in accordance with patent claim 3.
  • Bars of 70 mm in diameter were cast from the alloys, the chemical composition of which is shown in Table 1.
  • the metal was melted in the resistance furnace. After homogenization (500 ° C, 10 h) strips with a cross section of 15 x 65 mm were pressed from the ingot. The bars were heated to a temperature of 380-450 ° C before pressing. Rolling blocks from the strips were heated to 360-420 ° C. and hot-rolled to 4 mm thick sheets, which were then down to 2.2 mm Thicknesses have been cold rolled.
  • the cold-rolled sheets were quenched from a temperature of 400 - 500 ° C in water or in air, straightened with a degree of deformation of up to 2% and subjected to the heat treatments listed in Table 2.
  • the properties of the base material and the welded joints were determined on samples that were cut out of these sheets (compare Table 3).
  • Alloys 3 - 10 are materials according to the invention.
  • Alloys and methods 1 and 2 are comparison materials from a 2-stage heat treatment process. Alloys and Processes Nos. 3-10 correspond to the invention.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Heat Treatments In General, Especially Conveying And Cooling (AREA)
  • Heat Treatment Of Steel (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Aluminiumbasis, insbesondere eine Legierung des Systems Al-Li-Mg mit folgender chemischer Zusammensetzung in Masseprozent: Lithium 1,5 - 1,9; Magnesium 4,1 - 6,0; Zink 0,1 - 1,5; Zirkonium 0,05 - 0,3; Mangan 0,01 - 0,8; Wasserstoff 0,9 x 10-5 - 4,5 x 10-5. Zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Element: Beryllium 0,001 - 0,2; Yttrium 0,01 - 0,5; Scandium 0,01 - 0,3; Aluminium-Rest. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung der Legierung mit folgenden Verfahrensschritten: Abschrecken von einer Temperatur von 400-500 °C in kaltem Wasser oder an Luft, Richten mit einem bleibenden Verformungsgrad von 0 - 2 %; stufenweise Wärmebehandlung, die 1. Stufe bei 80 - 90 °C im Verlauf von 3 - 12 h, die 2. Stufe bei 110 - 185 °C im Verlauf von 10 - 48 h, nach Beendigung der Haltezeit der 2. Stufe wird die 3. Alterungsstufe ausgeführt, welche ein Erwärmen bei 90 - 110 °C in 14 h einschließt, oder eine langsame Abkühlung mit einer Abkühlrate von 2 - 8 °C/h.

Description

Legierung auf Aluminiumbasis und Verfahren zu ihrer Wärmebehandlung
Die Erfindung betrifft eine Legierung auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg, welche Lithium, Magnesium, Zink, Zirkonium und Mangan enthält und liegt auf dem Gebiet der Metallurgie von Legierungen, welche als Werkstoff für Konstruktionen in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Schiffbau und im Maschinenbau von erdgebundenen Transportmitteln, einschließlich Schweißkonstruktionen, verwendet werden.
Bekannt sind Legierungen des Systems Al-Li-Mg, welche eine verringerte Dichte und eine verhältnismäßig hohe Festigkeit aufweisen, jedoch eine geringe Ver ormbarkeit und verringerte Bruchzähigkeit haben. Die Legierung nach der US-Patentschrift Nr. 4,584, 173 vom 22.04.86 hat beispielsweise folgende chemische Zusammensetzung, in Masseprozent:
Aluminium Basis
Lithium 2, 1 - 2,9
Magnesium 3,0 - 5,5 Kupfer 0,2 - 0,7 und eines oder mehrere Elemente aus der Gruppe, die Zirkonium, Hafnium und Niob enthält:
Zirkonium 0,05 - ι
Hafnium 0, 10 - 1
Niob 0,05 - und
Zink 0 - 2,0
Titan 0 - 0,5
Mangan 0 - 0,5
Nickel 0 - 0,5
Chrom 0 - 0,5
Germanium 0 - 0,2 Wenn diese Legierung bei einer Temperatur von 530°C abgeschreckt wird und danach einem Reckrichten mit einem Verformungsgrad von 2% und einem künstlichen Altern bei 190°C im Verlauf von 4 - 16 h unterzogen wird, tritt der Nachteil auf, daß die Legierung geringe Plastizität im wärmebehandelten Zustand (relative Dehnung 3J - 4,5 %) und geringe Korrosionsbeständigkeit aufweist.
Die Legierung nach der internationalen Patentanmeldung WO Nr. 92/03583 hat folgende chemische Zusammensetzung in Masseprozent:
Aluminium Basis
Lithium 0,5 - 3,0
Magnesium 0,5 - 10,0
Zink 0, 1 - 5,0
Silber 0, 1 - 2,0
Bei einem Gesamtgehalt dieser Elemente von maximal 12% und, wenn ihr Gesamtgehalt 7,0 - 10,0 % beträgt, darf Lithium 2,5%, und Zink 2,0% nicht übersteigen; außerdem kann die Legierung bis zu 1 ,0% Zirkonium enthalten.
Diese Legierung weist eine Festigkeit von 476 - 497 MPa, eine Streckgrenze von 368 - 455 MPa, eine relative Dehnung von 7 - 9% und eine Dichte von 2,46 - 2,63 g/cm3 auf. Die Legierung wird als Strukturwerkstoff für Erzeugnisse in Luft- und Raumfahrt empfohlen. Die Nachteile dieser Legierung bestehen in Folgendem:
Die hohe Festigkeit kann gewährleistet werden:
durch einen hohen Lithiumgehalt, doch dabei verringert sich die Verformbarkeit und die Bruchzähigkeit der Legierung, ihre Bearbeitungsfähigkeit durch Kaltverformen, es entstehen Schwierigkeiten bei der Herstellung dünner
Bleche, welche für Fluggeräte gebraucht werden; - durch einen hohen Zinkgehalt; dadurch steigt die Dichte der Legierung auf Werte von 2,60 - 2,63 g/cm3, was den Gewichtseinsparungseffekt des Erzeugnisses wesentlich verringert;
- durch Recken des abgeschreckten Werkstoffes vor einer künstlichen Alterung mit einem Verformungsgrad von 5 - 6%, was zu einer Minderung der Kennwerte für die Bruchzähigkeit führt.
Die Legierung ist mit Silber legiert, was die Produktkosten - von den Halbzeugen bis hin zu fertigen Erzeugnissen - erhöht. Legierungen mit hohem Zinkgehalt und hinzugefügtem Kupfer weisen eine verminderte
Korrosionsbeständigkeit auf, beim Schmelzschweißen zeigen sie eine erhöhte Neigung zur
Bildung von Defekten und eine deutliche Entfestigung.
Eine vergleichbare Legierung für das gesamte Anwendungsgebiet ist aus der US-Patent Nr.
4,636,357 bekannt. Diese Legierung hat folgende chemische Zusammensetzung in Masseprozent:
Aluminium Basis
Lithium 2,0 - 3,0
Magnesium 0,5 - 4,0
Zink 2,0 - 5,0
Kupfer 0 - 2,0
Zirkonium 0 - 0,2
Mangan 0 - 0,5
Nickel 0 - 0,5
Chrom 0 - 0,4
Die Legierungverfestigung erfolgt durch eine Wärmebehandlung: Abschrecken von einer Temperatur von 460°C, Recken mit einem Reckgrad von 0 - 3% und eine zweistufige Wärmebehandlung: Die 1. Stufe bei 90°C, 16 h und die 2. Stufe bei 150°C, 24 h.
Diese Legierung weist ein ausreichend hohes Festigkeitsniveau 440 - 550 MPa und eine Streckgrenze von 350 - 410 MPa auf. Die Nachteile dieser Legierung sind das niedrige Niveau der relativen Dehnung der Legierung ( 1 ,0 - 7,0%) und die geringe Bruchzähigkeit, unzureichende Korrosionsfestigkeit und die eingeschränkte Festigkeit von Schweißverbindungen im Vergleich zur Festigkeit des Grundmaterials.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Erhöhung der Duktilität der Legierung im wärmebehandelten Zustand unter Beibehaltung einer hohen Festigkeit und Gewährleistung einer hohen Korrosionsbeständigkeit und guten Schweißbarkeit zu erzielen, wobei ausreichend hohe Kennwerte für die Bruchzähigkeit und die thermische Stabilität nach Erwärmung bei 85 °C im Laufe von 1000 h gewährleistet sein sollen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Legierung des Systems Al-Li-Mg mit folgender chemischer Zusammensetzung in Masseprozent:
Lithium 1 ,5 - 1 ,9 Magnesium 4J - 6,0
Zink 0, 1 - 1 ,5
Zirkonium 0,05 - 0,3
Mangan 0,01 - 0,8
Wasserstoff 0,9 x 10"5-4,5 x 10~5
und zumindest einem aus der folgenden Gruppe ausgewählten Element:
Beryllium 0,001 - 0,2
Yttrium 0,01 - 0,5
Scandium 0,01 - 0,3 Aluminium Rest
Durch den Wasserstoffgehalt wird unter Bildung von festen feinverteilten Teilchen aus Lithiumhydrid eine Verringerung der Längsschwindung bei der Erstarrung bewirkt und die Bildung von Porosität im Material vermieden.
Der Magnesiumgehalt gewährleistet das notwendige Niveau an Festigkeitseigenschaften und die Schweißbarkeit. Bei Verringerung des Magnesiumsgehalts unter 4J % wird sich die Festigkeit vermindern und die Neigung der Legierung zu Heißrissen sowohl beim Gießen als auch beim Schweißen wachsen. Bei Vergrößerung des Magnesiumgehalts der Legierung über 6,0 % vermindern sich die Bearbeitungsfähigkeit beim Gießen, Warm- und Kaltwalzen sowie die Plastizitätskennwerte von fertigen Halbzeugen und Erzeugnissen daraus.
Zur Gewährung der notwendigen Bearbeitbarkeit, insbesondere bei der Herstellung dünner Bleche, des notwendigen Niveaus von mechanischen sowie Korrosionseigenschaften und ausreichender Bruchzähigkeit sowie Schweißbarkeit ist die Einhaltung des Lithiumgehalts wesentlich. Bei Verringerung des Lithiumgehalts unter 1 ,5 % vergrößerte sich die Dichte der Legierung, verminderte sich das Niveau der Festigkeitseigenschaften und der Elastizitätsmodul, bei einem Lithiumgehalt über 1 ,9 % verschlechterte sich die Bearbeitbarkeit mittels Kaltverformung, die Schweißbarkeit, die Plastizitätskennwerte und die Bruchzähigkeit.
Zirkonium in der Menge von 0,05 - 0,3 % ist ein Modifikator beim Gießen von Barren und gewährleistet gemeinsam mit dem Mangan (in der Menge von 0,01 - 0,8 %) eine strukturelle Verfestigung in den Halbzeugen in Folge der Bildung eines polygonisierten oder feinkörnigen Gefüges.
Insbesondere durch das Hinzufügen eines oder mehrerer der Elemente Beryllium, Yttrium, Scandium wird die Ausbildung eines homogenen feinkörnigen Gefüges in Halbzeugen aus der erfindungsgemäßen Legierung eine Erhöhung der Verformbarkeit beim Kaltwalzen bewirkt.
Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung von Legierungen auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg.
Aufgabe eines solchen Wärmebehandlungsverfahrens ist es, die Duktilität der Legierung unter Beibehaltung ihrer hohen Festigkeit anzuheben und gleichzeitig hohe Kennwerte für Korrosionsbeständigkeit und Bruchzähigkeit zu erreichen, insbesondere aber die Bewahrung dieser Eigenschaften bei Aussetzung des Materials einer erhöhten Termperatur über lange Zeitdauer.
Aus der US-Patentschrift Nr. 4,861 ,391 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung bekannt, welches ein Abschrecken mit schneller Abkühlung, Richten und zweistufiges Altern wie folgt aufweist:
Die 1. Stufe bei einer Temperatur nicht über 93°C, von einigen Stunden bis zu einigen
Monaten; vorzugsweise, 66 - 85°C, mindestens 24 h.
Die 2. Stufe bei einer Temperatur von maximal 219 °C, von 30 Minuten bis zu einigen Stunden; vorzugsweise, 154 - 199°C, maximal 8 h.
Während die Festigkeitskennwerte und die Bruchzähigkeit erhöht werden, gewährleistet dieses Verfahren nicht die Stabilität der Eigenschaften von lithiumhaltigen
Aluminiumlegierungen nach Niedrigtemperaturerwärmung bei 85 °C im Laufe von 1000 h, welche die Erwärmung durch die Sonne bei langdauerndem Betrieb von Fluggeräten simuliert. Nach Erwärmung auf 85°C über 1000 h verringern sich die relative Dehnung und die Bruchzähigkeit von nach dieser Methode behandelten lithiumhaltigen Legierungen um
25 - 30%.
Erfindungsgemäß umfaßt ein Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe die Verfahrensschritte
- Erhitzen des Materials auf eine Temperatur von 400 bis 500 °C
- Abschrecken in Wasser oder Luft - Richten mit einem Verformungsgrad bis zu 2 % und - künstliches Altern, wobei das künstliche Altern in 3 Stufen erfolgt, wovon die dritte Alterungsstufe bei 90 bis 1 10°C im Verlauf von 8 bis 14 h, stattfindet.
Alternativ zur Durchführung der dritten Alterungsstufe bei einer konstanten Temperatur kann diese erfindungsgemäß auch in der Weise durchgeführt werden, daß ein Abkühlen mit einer Abkühlrate von 2 bis 8°C pro Stunde für 10 bis 30 h erfolgt. Es hat sich gezeigt, daß erfindungsgemäße Legierungen mit dem Merkmal des Patentanspruches 1 besonders vorteilhafte Eigenschaften im Sinne der Aufgabenstellung aufweisen, wenn sie nach dem vorgenannten Verfahren behandelt wurden.
Diese Verfahren zur Wärmebehandlung gewährleisten infolge der Anwendung einer dritten Alterungsstufe die thermische Stabilität der Legierungen nach langer Niedrigtemperatur- Auslagerung aufgrund der zusätzlichen Ausscheidung der dispersen Phase δ'-(Al3Li), welche gleichmäßig im Matrixvolumen verteilt ist. Das große Volumen der feinverteilten δ'-Phase reduziert die Li-Übersättigung des Mischkristalls und verhindert die δ'- Ausscheidung während der Auslagerung bei 85°C, 1000 h.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3 erfolgt die erste Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 80 - 90°C im Verlauf von 3 - 12 h und eine zweite Stufe bei 1 10 - 185°C im Verlauf von 10 - 48 h.
Durch das Einhalten dieser Grenzen werden besonders günstige Voraussetzungen für die Durchführung des künstlichen Alterns geschaffen und die Ergebnisse im Sinne der Aufgabenstellung mit großer Sicherheit erhalten.
Schließlich kann alternativ eine zweite Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 1 10 bis 125°C und einer Dauer von 5 bis 12 h erfolgen, wobei diese Verfahrensparameter vorzugsweise anzuwenden sind, wenn die dritte Alterungsstufe entsprechend Patentanspruch 3 durchgeführt wird.
Ausführungsbeispiele:
Von den Legierungen, deren chemische Zusammensetzung in Tab. 1 aufgeführt wird, wurden Barren von 70 mm Durchmesser gegossen. Das Metall wurde im Widerstandsofen erschmolzen. Nach der Homogenisierung (500 °C, 10 h) wurden aus den Barren Streifen mit einem Querschnitt von 15 x 65 mm gepreßt. Die Barren wurden vor dem Pressen auf eine Temperatur von 380 - 450 °C erwärmt. Walzblöcke aus den Streifen wurden auf 360 - 420 °C erwärmt und zu 4 mm dicken Blechen warmgewalzt, die dann bis auf 2,2 mm Dicke kaltgewalzt worden sind. Die kaltgewalzten Bleche wurden von einer Temperatur von 400 - 500 °C in Wasser oder an der Luft abgeschreckt, mit einem Verformungsgrad bis zu 2 % gerichtet und den in Tab. 2 aufgeführten Wärmebehandlungen unterzogen. Die Eigenschaften des Grundmaterials und der Schweißverbindungen wurden an Proben bestimmt, die aus diesen Blechen herausgeschnitten worden sind, (vergi. Tabelle 3 ]
Tabel
Chemische Zusammensetzungen der untersuchten Kompositionen
-D
Figure imgf000011_0001
Anmerkung: Die Legierungen Nr. 1 und 2 sind Vergleichsmaterialien
Die Legierungen Nr. 3 - 10 sind erfindungsgemäße Materialien
Tabelle 2
Verfahren zur Wärmebehandlung der untersuchten Legierungen
Figure imgf000012_0001
Tabelle
Eigenschaften der untersuchten Legierungen
Figure imgf000013_0001
Anmerkungen: Legierungen und Verfahren 1 und 2 sind Vergleichsmaterialien aus einem 2-stufigen Wärmebehandlungsverfahren. Legierungen und Verfahren Nr. 3 - 10 entsprechen der Erfindung.

Claims

Patentansprüche:
1. Legierung auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg, welche Lithium, Magnesium, Zink, Zirkonium und Mangan enthält, gekennzeichnet dadurch, daß die Legierung zusätzlich Wasserstoff und zumindest ein Element aus der Beryllium, Yttrium, Scandium einschließenden Gruppe enthält bei folgendem Verhältnis der Komponenten in Masseprozent:
Lithium 1,5 - 1,9
Magnesium 4J - 6,0
Zink 0, 1 - 1,5 Zirkonium 0,05 - 0,3
Mangan 0,01 - 0,8
Wasserstoff 0,9 x 10"5- 4,5 x 10"5
zumindest ein aus der folgenden Gruppe ausgewähltes Element:
Beryllium 0,001 - 0,
2
Yttrium 0,01 - 0,5
Scandium 0,01 - 0,3
Aluminium Rest
Verfahren zur Wärmebehandlung von Legierungen auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg mit den Verfahrensschritten Erhitzen des Materials auf eine Temperatur von 400 - 500 °C
Abschrecken in Wasser oder Luft - Richten mit einem
Verformungsgrad bis zu 2 % und künstliches Altern, dadurch gekennzeichnet, daß das künstliche Altern in drei Stufen erfolgt, wovon die dritte Alterungsstufe bei 90 bis 1 10 °C im Verlauf von 8 bis 14 h stattfindet.
3. Verfahren zur Wärmebehandlung von Legierungen auf Aluminiumbasis, vorzugsweise des Systems Al-Li-Mg mit den Verfahrensschritten:
Erhitzen des Materials auf eine Temperatur von 400 bis 500 °C Abschrecken in Wasser oder Luft - Richten mit einem Verformungsgrad bis zu 2 % und - künstliches Altern, dadurch gekennzeichnet, daß das künstliche Altern in drei Stufen erfolgt, wovon die dritte Alterungsstufe ein Abkühlen mit einer Abkühlrate von 2 bis 8 °C pro Stunde für 10 bis 30 h umfaßt.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 80 -
90 °C im Verlauf von 3 - 12 h und eine zweite Stufe bei 1 10 - 185 °C im Verlauf von 10 - 48 h erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe der künstlichen Alterung bei einer Temperatur von 80 - 90 °C im Verlauf von 3 - 12 h und eine zweite Stufe bei 1 10 - 125 °C im Verlauf von 5 - 12 h erfolgt.
PCT/EP1998/006010 1997-09-22 1998-09-21 Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung WO1999015708A1 (de)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000512995A JP4185247B2 (ja) 1997-09-22 1998-09-21 アルミニウム系合金及びその熱処理方法
CA002303595A CA2303595C (en) 1997-09-22 1998-09-21 Aluminum based alloy and procedure for its heat treatment
AU10250/99A AU759402B2 (en) 1997-09-22 1998-09-21 Aluminium based alloy and method for subjecting it to heat treatment
BRPI9812377-7A BR9812377B1 (pt) 1997-09-22 1998-09-21 liga à base de alumìnio com componentes de lìtio e processo para seu tratamento térmico.
UA2000042301A UA66367C2 (uk) 1997-09-22 1998-09-21 Сплав на алюмінієвій основі та спосіб його термообробки
US09/509,181 US6395111B1 (en) 1997-09-22 1998-09-21 Aluminum-based alloy and method for subjecting it to heat treatment
KR1020007003017A KR100540234B1 (ko) 1997-09-22 1998-09-21 알루미늄 기초 합금 및 알루미늄 기초 합금의 열처리 방법
ES98952615.7T ES2445745T3 (es) 1997-09-22 1998-09-21 Aleación sobre una base de aluminio y procedimiento para su tratamiento térmico
EP98952615.7A EP1017867B1 (de) 1997-09-22 1998-09-21 Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung
US09/994,273 US6461566B2 (en) 1997-09-22 2001-11-26 Aluminum-based alloy and procedure for its heat treatment

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU97116302A RU2126456C1 (ru) 1997-09-22 1997-09-22 Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки
RU97116302 1997-09-22
RU98104394 1998-03-05
RU98104394A RU2133295C1 (ru) 1998-03-05 1998-03-05 Сплав на основе алюминия и способ его термической обработки

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US09/994,273 Division US6461566B2 (en) 1997-09-22 2001-11-26 Aluminum-based alloy and procedure for its heat treatment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO1999015708A1 true WO1999015708A1 (de) 1999-04-01
WO1999015708B1 WO1999015708B1 (de) 1999-06-03

Family

ID=26653936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1998/006010 WO1999015708A1 (de) 1997-09-22 1998-09-21 Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung

Country Status (11)

Country Link
US (2) US6395111B1 (de)
EP (1) EP1017867B1 (de)
JP (1) JP4185247B2 (de)
KR (1) KR100540234B1 (de)
CN (1) CN1084799C (de)
AU (1) AU759402B2 (de)
BR (1) BR9812377B1 (de)
CA (1) CA2303595C (de)
ES (1) ES2445745T3 (de)
UA (1) UA66367C2 (de)
WO (1) WO1999015708A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114369777A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 广东中色研达新材料科技股份有限公司 一种降低6系铝合金室温停放效应的热处理工艺

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030031580A1 (en) * 1995-02-24 2003-02-13 Guy-Michel Raynaud Product for a welded construction made of AlMgMn alloy having improved mechanical strength
DE69912850T2 (de) * 1998-12-18 2004-09-09 Corus Aluminium Walzprodukte Gmbh Herstellungsverfahren eines produktes aus aluminium-magnesium-lithium-legierung
US7360676B2 (en) * 2002-09-21 2008-04-22 Universal Alloy Corporation Welded aluminum alloy structure
JP4231529B2 (ja) * 2007-03-30 2009-03-04 株式会社神戸製鋼所 アルミニウム合金厚板の製造方法およびアルミニウム合金厚板
CN100545285C (zh) * 2008-02-27 2009-09-30 中国科学院长春应用化学研究所 一种毫米级片距散热阻尼消声合金棒及直接挤压制备方法
US8333853B2 (en) 2009-01-16 2012-12-18 Alcoa Inc. Aging of aluminum alloys for improved combination of fatigue performance and strength
FR2975403B1 (fr) * 2011-05-20 2018-11-02 Constellium Issoire Alliage aluminium magnesium lithium a tenacite amelioree
CN102912199A (zh) * 2012-10-29 2013-02-06 虞海香 一种车身用铝合金薄板
US20140127076A1 (en) * 2012-11-05 2014-05-08 Alcoa Inc. 5xxx-lithium aluminum alloys, and methods for producing the same
JP6385683B2 (ja) 2014-02-07 2018-09-05 本田技研工業株式会社 Ａｌ合金鋳造物及びその製造方法
RU2576283C1 (ru) * 2014-09-05 2016-02-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Способ термической обработки изделий из высокопрочных алюминиевых сплавов
AU2016218269B2 (en) 2015-02-11 2019-10-03 Scandium International Mining Corporation Scandium-containing master alloys and methods for making the same
FR3042508B1 (fr) * 2015-10-15 2017-10-27 Constellium Issoire Toles minces en alliage aluminium-magnesium-zirconium pour applications aerospatiales
CN105483576A (zh) * 2015-12-18 2016-04-13 西南铝业（集团）有限责任公司 一种铝锂合金型材生产时表面黑白斑点控制方法
CN105369170A (zh) * 2015-12-18 2016-03-02 西南铝业（集团）有限责任公司 一种铝锂合金型材黑白斑点控制方法
KR20180046764A (ko) * 2016-10-28 2018-05-09 금오공과대학교 산학협력단 핫스탬핑 알루미늄 케이스의 제조방법 및 그 방법에 의해 제조된 핫스탬핑 알루미늄 케이스

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4431467A (en) * 1982-08-13 1984-02-14 Aluminum Company Of America Aging process for 7000 series aluminum base alloys
US4840682A (en) * 1983-12-30 1989-06-20 The Boeing Company Low temperature underaging process for lithium bearing alloys
WO1991014011A1 (en) * 1990-03-09 1991-09-19 Alcan International Limited Spray cast aluminium-lithium alloys
US5076859A (en) * 1989-12-26 1991-12-31 Aluminum Company Of America Heat treatment of aluminum-lithium alloys
WO1995032074A2 (en) * 1994-05-25 1995-11-30 Ashurst Corporation Aluminum-scandium alloys and uses thereof
WO1996018752A1 (en) * 1994-12-10 1996-06-20 British Aerospace Public Limited Company Heat treatment of aluminium-lithium alloys

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0107334B1 (de) 1982-10-05 1986-12-03 The Secretary of State for Defence in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Aluminiumlegierungen
GB8327286D0 (en) 1983-10-12 1983-11-16 Alcan Int Ltd Aluminium alloys
US5226983A (en) * 1985-07-08 1993-07-13 Allied-Signal Inc. High strength, ductile, low density aluminum alloys and process for making same
US4861391A (en) 1987-12-14 1989-08-29 Aluminum Company Of America Aluminum alloy two-step aging method and article
US5422066A (en) * 1989-03-24 1995-06-06 Comalco Aluminium Limited Aluminum-lithium, aluminum-magnesium and magnesium-lithium alloys of high toughness
GB9016694D0 (en) * 1990-07-30 1990-09-12 Alcan Int Ltd Ductile ultra-high strength aluminium alloy extrusions
US5133931A (en) * 1990-08-28 1992-07-28 Reynolds Metals Company Lithium aluminum alloy system

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4431467A (en) * 1982-08-13 1984-02-14 Aluminum Company Of America Aging process for 7000 series aluminum base alloys
US4840682A (en) * 1983-12-30 1989-06-20 The Boeing Company Low temperature underaging process for lithium bearing alloys
US5076859A (en) * 1989-12-26 1991-12-31 Aluminum Company Of America Heat treatment of aluminum-lithium alloys
WO1991014011A1 (en) * 1990-03-09 1991-09-19 Alcan International Limited Spray cast aluminium-lithium alloys
WO1995032074A2 (en) * 1994-05-25 1995-11-30 Ashurst Corporation Aluminum-scandium alloys and uses thereof
WO1996018752A1 (en) * 1994-12-10 1996-06-20 British Aerospace Public Limited Company Heat treatment of aluminium-lithium alloys

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114369777A (zh) * 2022-01-12 2022-04-19 广东中色研达新材料科技股份有限公司 一种降低6系铝合金室温停放效应的热处理工艺
CN114369777B (zh) * 2022-01-12 2022-12-02 广东中色研达新材料科技股份有限公司 一种降低6系铝合金室温停放效应的热处理工艺

Also Published As

Publication number Publication date
EP1017867A1 (de) 2000-07-12
BR9812377A (pt) 2000-09-19
EP1017867B1 (de) 2013-11-06
KR20010015595A (ko) 2001-02-26
US6461566B2 (en) 2002-10-08
KR100540234B1 (ko) 2006-01-10
JP2001517735A (ja) 2001-10-09
ES2445745T3 (es) 2014-03-05
US20020056493A1 (en) 2002-05-16
AU759402B2 (en) 2003-04-17
CN1084799C (zh) 2002-05-15
US6395111B1 (en) 2002-05-28
CA2303595C (en) 2008-05-06
JP4185247B2 (ja) 2008-11-26
BR9812377B1 (pt) 2011-05-31
CA2303595A1 (en) 1999-04-01
AU1025099A (en) 1999-04-12
WO1999015708B1 (de) 1999-06-03
UA66367C2 (uk) 2004-05-17
CN1271393A (zh) 2000-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE60202598T2 (de) Ultra-hochfester ausscheidungshärtbarer rostfreier stahl und daraus hergestellter länglicher band
EP1683882B1 (de) Abschreckunempfindliche Aluminiumlegierung sowie Verfahren zum Herstellen eines Halbzeuges aus dieser Legierung
EP1017867B1 (de) Legierung auf aluminiumbasis und verfahren zu ihrer wärmebehandlung
DE2953182A1 (en) Aluminum alloy
DE2517275B2 (de) Verfahren zur Herstellung und Weiterverarbeitung eines plastisch verformbaren Gußerzeugnisses auf Basis einer Aluminium-Silizium-Legierung und die Verwendung des weiterverarbeiteten Gußerzeugnisses
DE69911648T2 (de) Verfahren zur herstellung einer aluminium-automaten-legierung
DE2223114A1 (de) Verfahren zur Waermebehandlung von Legierungen auf Nickel-Eisen-Basis und dafuer insbesondere geeignete Legierungen
DE3411760A1 (de) Verfahren zur herstellung von blech oder band aus einem walzbarren einer aluminiumlegierung
DE3621671A1 (de) Hochfestes ti-legierungsmaterial mit verbesserter bearbeitbarkeit und verfahren zu dessen herstellung
EP1518000B1 (de) Al-cu-mg-ag-legierung mit si, halbzeug aus einer solchen legierung sowie verfahren zur herstellung eines solchen halbzeuges
WO2013023907A1 (de) Warmfeste al-cu-mg-ag-legierung sowie verfahren zur herstellung eines halbzeuges oder produktes aus einer solchen aluminiumlegierung
DE1458330C3 (de) Verwendung einer zähen, ausscheidungshärtbaren, rostfreien, chrom-, nickel- und aluminiumhaltigen Stahllegierung
DE2500084C3 (de) Verfahren zur Herstellung von Aluminium-Halbzeug
DE2606632A1 (de) Kohlenstoffstahl von sehr hohem kohlenstoffgehalt und verfahren zur herstellung desselben
EP3638820A1 (de) Monotektische aluminium-gleitlagerlegierung und verfahren zu seiner herstellung und damit hergestelltes gleitlager
EP3272888B1 (de) Werkstoff aus einer kupfer-zink-legierung, verfahren zur herstellung eines solchen werkstoffs und gleitelement aus einem solchen werkstoff
DE10163039C1 (de) Warm- und kaltumformbares Bauteil aus einer Aluminiumlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2647391A1 (de) Herstellung von strangpressprodukten aus aluminiumlegierungen
DE1270825B (de) Verfahren zur Loesungsgluehbehandlung einer Legierung auf Titanbasis und Verwendung derart waermebehandelter Titanlegierungen
DE1284095B (de) Verfahren zum Herstellen von Aluminiumlegierungsblechen hoher Zeitstandfestigkeit
DE2649529A1 (de) Umformbare legierung auf kobalt- nickel-chrom-basis und verfahren zu seiner herstellung
DE1483228B2 (de) Aluminiumlegierung mit hoher zeitstandfestigkeit
DE2500083C3 (de) Halbzeug aus Aluminium-Knetlegierungen und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2242235B2 (de) Superplastische Aluminiumlegierung
EP0035069A1 (de) Formgedächtnislegierung auf der Basis von Cu/Al oder Cu/Al/Ni und Verfahren zur Stabilisierung des Zweiwegeffektes

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 98809322.7

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AU BR CA CN JP KR RU UA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

AK Designated states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AU BR CA CN JP KR RU UA US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998952615

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 10250/99

Country of ref document: AU

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2303595

Country of ref document: CA

Ref document number: 2303595

Country of ref document: CA

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020007003017

Country of ref document: KR

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998952615

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09509181

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1020007003017

Country of ref document: KR

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 10250/99

Country of ref document: AU

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1020007003017

Country of ref document: KR