DE202017100517U1

DE202017100517U1 - Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn wrought alloy product

Info

Publication number: DE202017100517U1
Application number: DE202017100517.8U
Authority: DE
Original assignee: Aleris Rolled Products Germany GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-05-03
Anticipated expiration: 2027-02-01

Abstract

Ein Knetlegierungsprodukt für Strukturbauteile mit einer chemischen Zusammensetzung bestehend aus in Gew.%:einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:unvermeidbare Verunreinigungen und Rest Aluminium.A wrought alloy product for structural members having a chemical composition consisting of in weight%: one or more elements selected from the group consisting of: unavoidable impurities and balance aluminum.

Description

Gegenstand der ErfindungSubject of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf ein Al-Cu-Li-Knetlegierungsprodukt, insbesondere ein Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn-Legierungstyp-Produkt für Strukturbauteile. Produkte, die aus dieser Aluminiumlegierung hergestellt sind, eignen sich sehr gut für Anwendungen in der Luftfahrt, sind aber nicht auf diese beschränkt. Die Legierung kann zu verschiedenen Produktformen verarbeitet werden, z. B. Blech, dünne Platte, dicke Platte, extrudierte oder geschmiedete Produkte.The invention relates to an Al-Cu-Li wrought alloy product, in particular, an Al-Cu-Li-Mg-Mn-Zn alloy type product for structural members. Products made from this aluminum alloy are well suited for, but not limited to, aerospace applications. The alloy can be processed into various product forms, e.g. As sheet, thin plate, thick plate, extruded or forged products.

Stand der TechnikState of the art

Es ist in der Luftfahrtindustrie allgemein bekannt, dass einer der effektivsten Wege, das Gewicht eines Flugzeuges zu reduzieren ist, die Dichte der Aluminiumlegierungen zu reduzieren, welche für die Flugzeugkonstruktion verwendet werden. Dieser Wunsch führte zu der Hinzugabe von Lithium, dem Metall mit der geringsten Dichte, in Aluminiumlegierungen. Legierungen der Aluminium Association, wie die AA2090 und AA2091, beinhalten ungefähr 2,0% Lithium, was zu einer Gewichtsreduktion von ungefähr 7% im Verhältnis zu Legierungen, die kein Lithium enthalten, führt. Die Aluminiumlegierungen AA2094 und AA2095 enthalten ungefähr 1,2% Lithium. Eine andere Aluminiumlegierung AA8090 enthält ungefähr 2,5% Lithium, was zu einer Gewichtsreduktion von beinahe 10% im Verhältnis zu Legierungen ohne Lithium führt.It is well known in the aerospace industry that one of the most effective ways to reduce the weight of an aircraft is to reduce the density of the aluminum alloys used for aircraft design. This desire led to the addition of lithium, the lowest density metal in aluminum alloys. Alloys of the Aluminum Association, such as the AA2090 and AA2091, contain about 2.0% lithium, resulting in a weight reduction of about 7% relative to alloys containing no lithium. The aluminum alloys AA2094 and AA2095 contain about 1.2% lithium. Another aluminum alloy AA8090 contains about 2.5% lithium, resulting in a weight reduction of nearly 10% relative to alloys without lithium.

Jedoch ist das Gießen von solchen konventionellen Legierungen mit relativ hohem Lithiumanteil schwierig. Zusätzlich ist die kombinierte Festigkeit und Bruchzähigkeit von solchen Legierungen nicht optimal. Es besteht ein Kompromiss mit konventionellen Aluminium-Lithium-Legierungen, bei denen sich die Bruchzähigkeit mit zunehmender Festigkeit verringert. Eine andere wichtige Eigenschaft von Luftfahrt-Aluminiumlegierungen ist der Widerstand gegen Ermüdungsrisswachstum. Zum Beispiel ist bei schadenstoleranten Anwendungen in Flugzeugen eine Erhöhung des Widerstands gegen Ermüdungsrisswachstum wünschenswert. Ein besserer Widerstand gegenüber Ermüdungsrisswachstum bedeutet, dass Risse sich langsamer vergrößern, was Flugzeuge viel sicherer macht, da kleine Risse entdeckt werden können, bevor sie eine kritische Größe mit katastrophalen Ausbreitung erreichen. Zusätzlich kann langsameres Risswachstum einen wirtschaftlichen Vorteil aufgrund der Tatsache haben, dass längere Wartungsintervalle durchgeführt werden können.However, the casting of such relatively high lithium content conventional alloys is difficult. In addition, the combined strength and fracture toughness of such alloys is not optimal. There is a trade-off with conventional aluminum-lithium alloys where fracture toughness decreases with increasing strength. Another important property of aerospace aluminum alloys is the resistance to fatigue crack growth. For example, in damage tolerant aircraft applications, increasing resistance to fatigue crack growth is desirable. Better resistance to fatigue crack growth means that cracks increase more slowly, making aircraft much safer, as small cracks can be detected before they reach critical size with catastrophic spread. In addition, slower crack growth can have an economic advantage due to the fact that longer maintenance intervals can be performed.

Patentdokument US-2004/0071586 offenbart einen breiten Bereich für eine Aluminiumlegierung, die 3-5% Cu, 0,5% - 2% Mg und 0.01% - 0,9% Li beinhaltet. Es wird offenbart, dass der Li-Gehalt auf einem geringen Niveau verbleiben soll, in Kombination mit kontrollierten Mengen von Cu und Mg, um die gewünschten Niveaus von Bruchzähigkeit und Festigkeit zu erreichen. Bevorzugt sind Cu und Mg in einer Menge unterhalb der Löslichkeitsgrenze der Legierung vorhanden. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass dieses Patentdokument die AA2060-Legierung beinhaltet, welche bei der Aluminum Association im Jahr 2011 registriert wurde und eine registrierte Legierungszusammensetzung hat: Cu 3,4-4,5 Li 0,6-0,9 Mg 0,6-1,1 Ag 0,05 -0,50 Zn 0,30-0,50 Mn 0,10-0,50 Zr 0,05-0,15. Patent document US-2004/0071586 discloses a broad range for an aluminum alloy containing 3-5% Cu, 0.5% -2% Mg, and 0.01% -0.9% Li. It is disclosed that the Li content should remain at a low level in combination with controlled amounts of Cu and Mg to achieve the desired levels of fracture toughness and strength. Preferably, Cu and Mg are present in an amount below the solubility limit of the alloy. It is known from the prior art that this patent document includes the AA2060 alloy registered at the Aluminum Association in 2011 and having a registered alloy composition: Cu 3.4-4.5 Li 0.6-0.9 mg 0.6-1.1 Ag 0.05 -0.50 Zn 0.30-0.50 Mn 0.10-0.50 Zr 0.05-0.15.

Patentdokument WO-2004/106570 offenbart eine Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn-Zr-Legierung für die Anwendung als ein Strukturbauteil. Die Legierung hat 2,5% - 5,5% Cu, 0,1% - 2,5% Li, 0,2% -1% Mg, 0,2% - 0,8% Ag, 0,2% - 0,8% Mn und bis zu 0,3% Zr, Rest Aluminium. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass dieses Patentdokument die AA2050-Legierung beinhaltet, welche bei der Aluminum Association im Jahr 2004 registriert wurde und eine registrierte Legierungszusammensetzung hat: Cu 3,2-3,9 Li 0,7-1,3 Mg 0,20-0,6 Ag 0,20-0,7 Mn 0,20-0,50 Zr 0,06-0,14. Patent document WO-2004/106570 discloses an Al-Cu-Li-Mg-Ag-Mn-Zr alloy for use as a structural member. The alloy has 2.5% - 5.5% Cu, 0.1% - 2.5% Li, 0.2% -1% Mg, 0.2% - 0.8% Ag, 0.2% - 0.8% Mn and up to 0.3% Zr, balance aluminum. It is known in the art that this patent document includes the AA2050 alloy registered at the Aluminum Association in 2004 and having a registered alloy composition: Cu 3.2-3.9 Li 0.7-1.3 mg 0.20-0.6 Ag from 0.20 to 0.7 Mn from 0.20 to 0.50 Zr From 0.06 to 0.14.

Patentdokument US-2007/0181229 offenbart eine Aluminiumlegierung aufweisend 2,1% - 2,8% Cu, 1,1% - 1,7% Li, 0,1% - 0,8% Ag, 0,2% - 0,6% Mg, 0,2% - 0,6% Mn, ein Bestandteil an Fe und Si jeweils kleiner oder gleich 0,1%, Rest Verunreinigungen und Aluminium und wobei die Legierung praktisch Zirkonium-frei ist. Der geringe Zr-Gehalt soll für die Erhöhung der Zähfestigkeit verantwortlich sein.Patent document US-2007/0181229 discloses an aluminum alloy comprising 2.1% - 2.8% Cu, 1.1% - 1.7% Li, 0.1% - 0.8% Ag, 0.2% - 0.6% Mg, O, 2% - 0.6% Mn, a constituent of Fe and Si each less than or equal to 0.1%, balance impurities and aluminum and the alloy is virtually zirconium-free. The low Zr content should be responsible for increasing the toughness.

Patentdokument WO-2009/036953 offenbart eine Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zn-Mn-Zr-Legierung für die Anwendung als ein Flugzeugstrukturbauteil. Die Legierung hat Cu 3,4% bis 5,0%, Li 0,9% bis 1,7%, Mg 0,2% bis 0,8%, Ag 0,1% bis 0,8%, Mn 0,1% bis 0,9%, Zn max. 1,5%, ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Zr, Cr, Ti, Sc, Hf.Patent document WO-2009/036953 discloses an Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zn-Mn-Zr alloy for use as an aircraft structural component. The alloy has Cu 3.4% to 5.0%, Li 0.9% to 1.7%, Mg 0.2% to 0.8%, Ag 0.1% to 0.8%, Mn 0, 1% to 0.9%, Zn max. 1.5%, one or more elements selected from the group consisting of Zr, Cr, Ti, Sc, Hf.

Patentdokument WO-2009/073794 offenbart eine Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zn-Mn-Zr Legierung für die Anwendung als ein Flugzeugstrukturbauteil. Die Legierung hat Cu 3,4% - 4,2%, Li 0,9% - 1,4%, Ag 0,3% - 0,7%, Mg 0,1% - 0,6%, Zn 0,2% - 0,8%, Mn 0,1% - 0,6% und 0,1% - 0,6% eines Korngefüge-Kontrollelements. Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass dieses Patent die AA2050-Legierung beinhaltet, welche bei der Aluminium Association im Jahr 2012 registriert wurde und eine registrierte Legierungszusammensetzung hat: Cu 3,2-4,2 Li 1,0-1,3 Mg 0,20-0,6 Zn 0,30-0,7 Ag 0,20-0,7 Mn 0,10-0,50 Zr 0,05-0,15. Patent document WO-2009/073794 discloses an Al-Cu-Li-Mg-Ag-Zn-Mn-Zr alloy for use as an aircraft structural component. The alloy has Cu 3.4% - 4.2%, Li 0.9% - 1.4%, Ag 0.3% - 0.7%, Mg 0.1% - 0.6%, Zn 0, 2% - 0.8%, Mn 0.1% - 0.6% and 0.1% - 0.6% of a grain structure control element. It is known in the art that this patent includes the AA2050 alloy registered at the Aluminum Association in 2012 and having a registered alloy composition: Cu 3.2-4.2 Li 1.0-1.3 mg 0.20-0.6 Zn 0.30 to 0.7 Ag from 0.20 to 0.7 Mn 0.10-0.50 Zr 0.05-0.15.

Patentdokument WO 2015/082779 offenbart ein Al-Cu-Li-Legierungsprodukt, dass in der Form eines gewalzten oder geschmiedeten Produkts ist, mit einer Dicke von 14-100 mm und wobei die Legierung 1,8% - 2,6% Cu, 1,3% - 1,8% Li, 0,1% - 0,5% Mg, 0,1% - 0,5% Mn mit Zr < 0,05%, oder < 0,05% Mn mit 0,10% - 0,16% Zr, 0-0,5% Ag, < 0,20% Zn, 0,01% - 0,15% Ti, < 0,1% Fe, 0,1% Si hat. Das Material ist besonders geeignet für die Herstellung von Flugzeugflügelunterseitenelementen.Patent document WO 2015/082779 discloses an Al-Cu-Li alloy product, which is in the form of a rolled or forged product, having a thickness of 14-100 mm and wherein the alloy is 1.8% - 2.6% Cu, 1.3% - 1 , 8% Li, 0.1% - 0.5% Mg, 0.1% - 0.5% Mn with Zr <0.05%, or <0.05% Mn with 0.10% - 0.16 % Zr, 0-0.5% Ag, <0.20% Zn, 0.01% - 0.15% Ti, <0.1% Fe, 0.1% Si. The material is particularly suitable for the manufacture of aircraft wing bottom elements.

Es besteht eine Nachfrage nach einer Aluminiumlegierung, die nützlich in der Flugzeuganwendung ist, welche eine verbesserte thermische Stabilität hat während gleichzeitig eine gute Balance zwischen Festigkeit und Bruchzähigkeit bereitgestellt wird.There is a demand for an aluminum alloy that is useful in aircraft applications, which has improved thermal stability while providing a good balance of strength and fracture toughness.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Es ist zu beachten, dass sich nachstehend, sofern nicht anders angegeben, die Aluminiumslegierungsbezeichnungen und Härtegradbezeichnungen auf die Bezeichnungen der Aluminium Association in „Aluminium Standards and Data and the Registration Records“, wie sie von der Aluminum Association im Jahr 2015 veröffentlicht wurden und den Fachpersonen bekannt sind, beziehen.It should be noted that, unless otherwise noted, the aluminum alloy designations and hardness designations below refer to the Aluminum Association designations in "Aluminum Standards and Data and Registration Records" as published by the Aluminum Association in 2015 and those skilled in the art are known, relate.

Für jede Beschreibung einer Legierungszusammensetzung oder bevorzugten Legierungszusammensetzung sind alle Referenzen in Gewichtsprozent (Gew.%) genannt, sofern nicht anders gekennzeichnet.For any description of an alloy composition or preferred alloy composition, all references are in weight percent (wt.%), Unless otherwise indicated.

Wie er hier verwendet wird, bedeutet der Begriff „ungefähr“ bei der Beschreibung eines Zusammensetzungsbereichs oder Menge von einer Legierungszugabe, dass die tatsächliche Menge der Legierungszugabe von der nominalen beabsichtigen Menge variieren kann aufgrund von Faktoren wie Standardprozessabweichungen wie sie von Fachleuten verstanden werden.As used herein, the term "about" in describing a composition range or amount of alloying addition means that the actual amount of alloying addition may vary from the nominal nominal amount due to factors such as standard process deviations as understood by those skilled in the art.

Die Begriffe „bis zu“ und „bis zu ungefähr“, wie hier verwendet, beinhalten explizit, jedoch nicht beschränkt darauf, die Möglichkeit von 0 Gew.-% einer einzelnen Legierungskomponente, auf welche Bezug genommen wird. Zum Beispiel, „bis zu 0,07% Fe“ kann beinhalten, dass eine Legierung kein Fe umfasst.As used herein, the terms "up to" and "up to about" explicitly include, but are not limited to, the possibility of 0% by weight of a single alloying component referred to. For example, "up to 0.07% Fe" may include an alloy that does not include Fe.

Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen verbesserten Al-Cu-Li-Knetlegierungsprodukt-Typ zur Verfügung zu stellen oder zumindest ein alternatives Produkt, idealerweise für Strukturbauteile, welches über ein gutes Verhältnis zwischen hoher Festigkeit und Bruchzähigkeit verfügt und eine verbesserte thermische Stabilität bereitstellt. It is an object of the present invention to provide an improved Al-Cu-Li wrought alloy product type or at least one alternative product, ideally for structural components, which has a good relationship between high strength and fracture toughness and provides improved thermal stability ,

Diese und andere Ziele und weitere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt oder übertroffen, durch die Bereitstellung eines Aluminium-Knetlegierungsprodukt für Strukturbauteile, das eine chemische Zusammensetzung hat, bestehend aus in Gew.%: Cu 3,2% - 4,4%, Li 0,8% - 1,4%, Mg 0,20% - 0,90%, Mn 0,10% - 0,8%, Zn 0,20% - 0,80%, ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: (Zr 0,05% - 0,25%, Cr 0,05% - 0,30%, Ti 0,01% - 0,25%, Sc 0,05% - 0,4%, Hf 0,05% - 0,4%), Ag < 0,08%, Fe < 0,15%, Si < 0,15%, unvermeidbare Verunreinigungen und Rest Aluminium.These and other objects and other advantages are met or exceeded by the present invention by providing an aluminum wrought alloy structural product component having a chemical composition consisting of wt%: Cu 3.2% - 4.4%, Li 0.8% - 1.4%, Mg 0.20% - 0.90%, Mn 0.10% - 0.8%, Zn 0.20% - 0.80%, one or more elements selected from the group consisting of: (Zr 0.05% - 0.25%, Cr 0.05% - 0.30%, Ti 0.01% - 0.25%, Sc 0.05% - 0.4%, Hf 0.05% - 0.4%), Ag <0.08%, Fe <0.15%, Si <0.15%, unavoidable impurities and balance aluminum.

Das Knetlegierungsprodukt kann normale und unumgängliche Verunreinigungen beinhalten, typischerweise jeweils < 0,05% und gesamt < 0,15% und der Rest ist Aluminium.The wrought alloy product may include normal and indispensable impurities, typically <0.05% and <0.15% total and the remainder is aluminum.

Gemäß der Erfindung wurde herausgefunden, dass der Zusammensetzungsbereich und bevorzugte engere Bereiche eine gute Balance zwischen Festigkeit, Bruchzähigkeit und Korrosionsschutz bieten, welche die Anforderungen der kommerziellen Lieferung erfüllen und auch eine sehr gute thermische Stabilität aufweisen, nachdem sie einem Langzeitalterungsprozess unterzogen wurden oder für 1000 Stunden 85°C ausgesetzt wurden. Diese Vorteile wurden erreicht zumindest durch einen T8-Zustand und durch die Auswahl der Legierungselemente innerhalb der definierten Bereiche und wobei es ein wichtiger Aspekt ist, dass die Versuchslegierung einen sehr geringen Silbergehalt hat.According to the invention, it has been found that the composition range and preferred narrower ranges provide a good balance of strength, fracture toughness, and corrosion protection that meet the commercial delivery requirements and also have very good thermal stability after being subjected to a long-term aging process or for 1000 hours 85 ° C were exposed. These advantages have been achieved, at least by a T8 condition and by the selection of alloying elements within the defined ranges, and it is an important aspect that the experimental alloy has a very low silver content.

Kupfer ist eines der Hauptlegierungselemente in dem Legierungsprodukt und wird zur Steigerung der Festigkeit des Legierungsproduktes hinzugefügt. Es muss jedoch beachtet werden, dass nicht zu viel Kupfer hinzugefügt wird, da die Korrosionsbeständigkeit reduziert werden kann. Auch eine Hinzugabe von Kupfer über der maximalen Lösbarkeit führt zu einer niedrigen Bruchzähigkeit und einer niedrigen Schadenstoleranz. Die obere Grenze des Kupfergehalts ist aus diesem Grund ungefähr 4,4% und bevorzugt ungefähr 4,2% und besonders bevorzugt ungefähr 4,10%. Eine bevorzugte untere Grenze ist ungefähr 3,6%, besonders bevorzugt ungefähr 3,75% und am meisten bevorzugt ungefähr 3,85%.Copper is one of the major alloying elements in the alloy product and is added to increase the strength of the alloy product. However, it must be noted that not too much copper is added because the corrosion resistance can be reduced. Addition of copper above the maximum solubility also results in low fracture toughness and low damage tolerance. The upper limit of the copper content for this reason is about 4.4%, and preferably about 4.2%, and more preferably about 4.10%. A preferred lower limit is about 3.6%, more preferably about 3.75%, and most preferably about 3.85%.

Magnesium ist ein weiteres Hauptlegierungselement in dem Legierungsprodukt und wird zur Erhöhung der Festigkeit und zur Reduktion der Dichte hinzugefügt. Es muss jedoch beachtet werden, dass nicht zu viel Magnesium in Kombination mit Kupfer hinzugefügt wird, da eine Zugabe über die maximale Lösbarkeit zu einer niedrigen Bruchfestigkeit und einer niedrigen Schadenstoleranz führt. Eine bevorzugte untere Grenze der Hinzugabe von Magnesium ist ungefähr 0,35%, besonders bevorzugt 0,38%. Eine bevorzugte obere Grenze ist ungefähr 0,65% und besonders bevorzugt 0,55%. Es wurde herausgefunden, dass bei einem Niveau über 0,8%, eine weitere Zugabe von Mg zu einer Verringerung der Festigkeit des Legierungsproduktes führen kann.Magnesium is another major alloying element in the alloy product and is added to increase strength and reduce density. It should be noted, however, that not too much magnesium is added in combination with copper, because an addition above the maximum solubility results in a low breaking strength and a low damage tolerance. A preferred lower limit of addition of magnesium is about 0.35%, more preferably 0.38%. A preferred upper limit is about 0.65%, and more preferably 0.55%. It has been found that at a level above 0.8% further addition of Mg can result in a reduction in the strength of the alloy product.

Lithium ist ein anderes wichtiges Legierungselement im Knetprodukt dieser Erfindung und wird zusammen mit Kupfer und Magnesium hinzugefügt, um eine verbesserte Kombination aus Bruchzähigkeit und Festigkeit zu erlangen. Eine bevorzugte untere Grenze für die Hinzugabe von Lithium ist 0,9% und besonders bevorzugt 1,0%. Eine bevorzugte obere Grenze der Hinzugabe von Lithium ist kleiner als 1,30%. Ein zu hoher Li-Gehalt hat einen ungünstigen Effekt auf die Schadenstoleranz-Eigenschaften des Legierungsproduktes, insbesondere mit den relativ hohen Cu-Niveaus in dem Legierungsprodukt dieser Erfindung.Lithium is another important alloying element in the kneading product of this invention and is added along with copper and magnesium to obtain an improved combination of fracture toughness and strength. A preferred lower limit for the addition of lithium is 0.9%, and more preferably 1.0%. A preferred upper limit of the addition of lithium is less than 1.30%. Too high a Li content has an adverse effect on the damage tolerance properties of the alloy product, especially with the relatively high Cu levels in the alloy product of this invention.

Das Zink wird gezielt hinzugegeben, um die Festigkeit und den Korrosionsschutz zu verbessern und zusätzlich hat es einen geringen Einfluss auf die Schadenstoleranzeigenschaften des Legierungsproduktes. In dem Aluminiumprodukt ist normalerweise Zink in einem Bereich von ungefähr 0,2% bis 0,80% vorhanden. Eine bevorzugte untere Grenze für den Zn-Gehalt ist 0,25%. Eine bevorzugte obere Grenze für den Zn-Gehalt ist ungefähr 0,70% und besonders bevorzugt ungefähr 0,65%.The zinc is added selectively to improve the strength and corrosion protection and, in addition, it has little influence on the damage tolerance properties of the alloy product. In the aluminum product, zinc is normally present in a range of about 0.2% to 0.80%. A preferred lower limit for the Zn content is 0.25%. A preferred upper limit for the Zn content is about 0.70%, and more preferably about 0.65%.

Es ist ein wichtiger Aspekt dieser Erfindung, dass der Silbergehalt geringer als ungefähr 0,08%, und bevorzugt geringer als ungefähr 0,05% ist. In einer Ausführungsform ist der Silbergehalt geringer als ungefähr 0,02%, sodass die Aluminiumlegierung praktisch frei von Ag ist. Mit „praktisch frei“ oder „im wesentlichen frei“ ist gemeint, dass keine gezielte Hinzugabe zu der chemischen Zusammensetzung gemacht wurde, aber dass aufgrund von Verunreinigung und/oder aus dem Kontakt mit Herstellungsanlagen nichtsdestotrotz Spuren von Ag ihren Weg in das Legierungsprodukt finden können. Zum Beispiel weniger als 0,01% ist ein Beispiel für eine Spurenmenge. Dass das Legierungsprodukt einen sehr geringen Ag-Gehalt aufweist, macht das Legierungsprodukt besonders kosteneffizient im Vergleich zu vielen aus dem Stand der Technik bekannten Al-Cu-Li-Legierungen, die eine gezielte Zugabe von Ag aufweisen, aber noch eine gute Balance der mechanischen Eigenschaften in Kombination mit sehr guter thermischer Stabilität bieten.It is an important aspect of this invention that the silver content is less than about 0.08%, and preferably less than about 0.05%. In one embodiment, the silver content is less than about 0.02%, so that the aluminum alloy is substantially free of Ag. By "substantially free" or "substantially free" is meant that no deliberate addition to the chemical composition has been made, but that due to contamination and / or from contact with manufacturing equipment, traces of Ag may nonetheless find their way into the alloy product. For example, less than 0.01% is an example of a trace amount. The fact that the alloy product has a very low Ag content makes the alloy product particularly cost-effective in comparison with many Al-Cu known from the prior art. Li alloys, which have a targeted addition of Ag, but still provide a good balance of mechanical properties in combination with very good thermal stability.

Die Hinzugabe von Mangan dient dazu die Kornstruktur zu kontrollieren durch die Bereitstellung einer gleichmäßigeren Verteilung der Hauptausscheidungsphasen, einer verringerten Korngröße und einer insbesondere daraus resultierenden höheren Festigkeit. Die Hinzugabe von Mn sollte ungefähr 0,8% nicht überschreiten und sollte mindestens ungefähr 0,10% sein. Eine bevorzugte untere Grenze für die Manganhinzugabe ist zumindest ungefähr 0,20% und besonders bevorzugt zumindest 0,30%. Eine bevorzugte obere Grenze der Hinzugabe von Mn ist ungefähr 0,6% und besonders bevorzugt ungefähr 0,55%. Ein zu hoher Mn-Gehalt resultiert in einer Verringerung der Dehngrenze als auch der Bruchzähigkeit.The addition of manganese serves to control the grain structure by providing a more uniform distribution of the main precipitation phases, a reduced grain size and, in particular, a higher strength resulting therefrom. The addition of Mn should not exceed about 0.8% and should be at least about 0.10%. A preferred lower limit for the manganese addition is at least about 0.20%, and more preferably at least 0.30%. A preferred upper limit of addition of Mn is about 0.6%, and more preferably about 0.55%. Too high an Mn content results in a reduction in yield strength as well as fracture toughness.

Zusätzlich weist das Legierungsprodukt der vorliegenden Erfindung zumindest ein Element auf, ausgewählt aus der definierten Gruppe aus: Zr, Cr, Ti, Sc und Hf.In addition, the alloy product of the present invention has at least one element selected from the defined group of: Zr, Cr, Ti, Sc and Hf.

Es wird bevorzugt, Zirkonium zu dem Legierungsprodukt hinzuzugeben in einem Bereich von 0,05% - 0,25%, und bevorzugt in einem Bereich von 0,05% - 0,15%. Eine zu geringe Zr-Hinzugabe hat einen ungünstigen Effekt auf die Einheitsausbreitungsenergie im Knetlegierungsprodukt.It is preferred to add zirconium to the alloy product in a range of 0.05% -0.25%, and preferably in a range of 0.05% -0.15%. Too small addition of Zr has an adverse effect on the unit propagation energy in the wrought alloy product.

Ti kann unter anderem zum Produkt hinzugefügt werden zu Kornverfeinerungszwecken während des Gießens eines Legierungsmaterial, zum Beispiel Barren oder Stangengut. Die Hinzugabe von Ti sollte 0,25% nicht überschreiten. Eine bevorzugte untere Grenze für die Hinzugabe von Ti ist ungefähr 0,01%. Ti kann als einzelnes Element oder zusammen mit Bor oder Kohlenstoff als eine Gusshilfe zur Kontrolle der Korngröße hinzugefügt werden.Among other things, Ti may be added to the product for grain refining purposes during the casting of an alloy material, for example billets or bar stock. The addition of Ti should not exceed 0.25%. A preferred lower limit for the addition of Ti is about 0.01%. Ti may be added as a single element or together with boron or carbon as a casting aid to control grain size.

Der Si-Gehalt in dem Legierungsprodukt ist als Verunreinigungselement vorhanden und kleiner als 0,15% und sollte an der unteren Grenze dieses Bereichs vorhanden sein, z. B. weniger als ungefähr 0,10% und bevorzugt weniger als 0,07%, um die Bruchzähigkeitseigenschaft auf den gewünschten Niveaus zu halten.The Si content in the alloy product is present as an impurity element and less than 0.15% and should be present at the lower limit of this range, e.g. Less than about 0.10%, and preferably less than 0.07%, to maintain the fracture toughness property at the desired levels.

Der Fe-Gehalt in dem Legierungsprodukt sollte weniger als 0,15% betragen. Wenn das Legierungsprodukt in der Luftfahrt Anwendung findet, ist die untere Grenze dieses Bereichs bevorzugt, z. B. weniger als ungefähr 0,1% und besonders bevorzugt weniger als ungefähr 0,07%, um insbesondere die Festigkeit auf einem zufriedenstellenden hohen Niveau zu halten. Wenn das Legierungsprodukt in einer Nicht-Luftfahrtanwendung verwendet wird, wie z. B. eine Werkzeugplatte, kann ein höherer Fe-Gehalt toleriert werden.The Fe content in the alloy product should be less than 0.15%. When the alloy product is used in aviation, the lower limit of this range is preferred, e.g. Less than about 0.1%, and more preferably less than about 0.07%, in particular to maintain strength at a satisfactorily high level. When the alloy product is used in a non-aviation application, such as e.g. As a tool plate, a higher Fe content can be tolerated.

In einer Ausführungsweise des Legierungsprodukts ist das Produkt in einer Form eines gewalzten, extrudierten oder geschmiedeten Produkts und besonders bevorzugt ist das Produkt in der Form eines Blechs, Platte, oder eines geschmiedeten oder extrudierten Teils eines Flugzeugstrukturbauteils.In one embodiment of the alloy product, the product is in a form of a rolled, extruded or forged product, and more preferably the product is in the form of a sheet, plate, or a forged or extruded part of an aircraft structural component.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Legierungsprodukt in Form eines extrudierten Produktes.In a preferred embodiment, the alloy product is in the form of an extruded product.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Legierungsprodukt in Form von einem Plattenprodukt mit einer bevorzugten Dicke von 12,0 -175 mm, und besonders bevorzugt von mindestens 75 mm, vorgesehen. Das Plattenprodukt hat eine gute Balance der technischen Eigenschaften, insbesondere Festigkeit, und zeigt eine reduzierte Abschreckempfindlichkeit.In a preferred embodiment, the alloy product is provided in the form of a plate product having a preferred thickness of 12.0-175 mm, and more preferably of at least 75 mm. The plate product has a good balance of technical properties, especially strength, and exhibits a reduced quench sensitivity.

Wenn das Bauteil als ein Flugzeugstrukturbauteil verwendet wird, kann das Bauteil zum Beispiel ein Rumpfblech, eine Flügeloberplatte, eine Flügelunterplatte, eine dicke Platte für bearbeitete Teile, geschmiedete oder dünne Bleche für Längsträger sein.When the component is used as an aircraft structural component, the component may be, for example, a fuselage panel, a wing top panel, a wing bottom panel, a thick panel for machined parts, forged or thin panels for side members.

Die Resistenz gegenüber interkristalline Korrosion des Legierungsprodukts der vorliegenden Erfindung ist generell hoch, z. B. wird normalerweise nur Lochfraß erkannt, wenn das Metall dem Korrosionstest gemäß dem MASTMAASIS ( ASTM-69 A2-85 ) ausgesetzt wird. Jedoch kann das Blech und eine Platte mit geringer Stärke auch plattiert werden mit einer gewünschten Plattierdicke von ungefähr 1% - 8% der Dicke des Blechs oder der Platte. Die Plattierung ist typischerweise eine niedrigere Aluminiumlegierung.The resistance to intergranular corrosion of the alloy product of the present invention is generally high, e.g. For example, normally only pitting is detected when the metal is subjected to the corrosion test according to the MASTMAASIS (US Pat. ASTM-69 A2-85 ) is suspended. However, the sheet and a low strength plate may also be plated with a desired plating thickness of about 1% -8% of the thickness of the sheet or plate. The cladding is typically a lower aluminum alloy.

Das Al-Cu-Li Knetlegierungsprodukt gemäß der Erfindung kann mit dem folgenden Verfahren hergestellt werden, das Verfahren umfasst die Schritte:

a) Gießen eines Barrens aus einer Al-Cu-Li-Legierung gemäß dieser Erfindung,
b) Vorheizen und/oder Homogenisieren des gegossenen Barrens,
c) Warmumformen des Barrens durch eine oder mehrere Verfahren ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Walzen, Extrudieren und Schmieden,
d) Optionales Kaltumformen des warmumgeformten Materials,
e) Lösungsglühen (Solution Heat Treatment „SHT“) des warmumgeformten und/oder optional kaltumgeformten Barrens, das SHT wird bei einer Temperatur und Zeit durchgeführt, ausreichend um die lösbaren Bestandteile in der Aluminiumlegierung in einem Mischkristall zu platzieren,
f) Kühlen des SHT-Barrens bevorzugt mittels eines Sprühabschreckens oder Tauchabschreckens in Wasser oder anderen Abschreckmedien,
g) optionales Ziehen oder Pressen des abgekühlten SHT-Barrens oder anderenfalls Kaltumformung des abgekühlten SHT-Barrens, um Spannungen abzubauen, z. B. durch Planieren oder Ziehen oder Kaltwalzen des abgekühlten SHT-Barrens, und
h) Altern, bevorzugt künstliches Altern, des abgekühlten und optional gezogenen oder gepressten oder sonst kaltumgeformten SHT-Barrens, um den gewünschten Härtegrad zu erreichen.

The Al-Cu-Li wrought alloy product according to the invention can be produced by the following method, the method comprising the steps of:

a) casting a billet of an Al-Cu-Li alloy according to this invention,
b) preheating and / or homogenizing the cast billet,
c) hot working the billet by one or more methods selected from the group consisting of rolling, extruding and forging,
d) optional cold working of the hot formed material,
e) solution heat treatment (SHT) of the hot-worked and / or optionally cold-worked billet, the SHT is carried out at a temperature and time sufficient to place the soluble constituents in the aluminum alloy in a solid solution,
f) cooling the SHT ingot preferably by means of spray quenching or immersion quenching in water or other quenching media,
g) optionally drawing or pressing the cooled SHT ingot or otherwise cold working the cooled SHT ingot to relieve stress, e.g. B. by leveling or drawing or cold rolling of the cooled SHT ingot, and
h) aging, preferably artificial aging, of the cooled and optionally drawn or pressed or otherwise cold-worked SHT ingot to achieve the desired degree of hardness.

Die Aluminium-Legierung kann bereit gestellt werden als ein Barren oder Platte oder Stangengut zur Herstellung eines passenden Knetprodukts durch Gusstechniken, bekannt im Stand der Technik, für Gussprodukte, z. B. DC-Guss (direct casting), EMC-Guss (electro magnetic casting), EMS-Guss (electro magnetic steering). Platten, entstanden aus kontinuierlichem Guss, z. B. Stranggießen oder Walzgießen, können auch verwendet werden, welche insbesondere vorteilhaft sein können, beim Produzieren dünnerer Endprodukte. Kornverfeinerer, solche wie diese die Titanium und Bor oder Titanium und Kohlenstoff beinhalten, können wie aus dem Stand der Technik bekannt auch verwendet werden. Nach dem Gießen des Legierungsbarrens wird der Barren normalerweise nachgesiebt, um Seigerungszonen nahe der Gussoberfläche des Barrens zu entfernen.The aluminum alloy may be provided as a bar or plate or bar stock to produce a suitable kneading product by casting techniques known in the art for cast products, e.g. B. DC casting (direct casting), EMC casting (electro magnetic casting), EMS casting (electro magnetic steering). Plates, created from continuous casting, z. Continuous casting or roll casting may also be used, which may be particularly advantageous in producing thinner end products. Grain refiners, such as those containing titanium and boron or titanium and carbon, may also be used as known in the art. After casting the alloy ingot, the ingot is normally screened to remove segregation zones near the ingot surface of the billet.

Homogenisieren wird normalerweise in einem oder mehreren Schritten durchgeführt, jeder Schritt bei einer Temperatur in dem Bereich von ungefähr 475°C bis 535°C. Die Vorheiztemperatur beinhaltet Aufheizen des warmumgeformten Barrens bis zur Warmumformungseintrittstemperatur, welche normalerweise in einem Temperaturbereich von ungefähr 440°C bis 490°C ist.Homogenization is usually performed in one or more steps, each step at a temperature in the range of about 475 ° C to 535 ° C. The preheat temperature includes heating the hot worked billet to the hot forging entry temperature, which is normally in a temperature range of about 440 ° C to 490 ° C.

Dem Vorheizen und/oder dem Homogenisieren folgend kann der Barren durch eine oder mehrere Methoden warmumgeformt werden, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Walzen, Extrudieren und Schmieden, bevorzugt unter Anwendung eines normalen industriellen Verfahrens. Das Verfahren des Warmwalzens ist für die vorliegende Erfindung bevorzugt.Following preheating and / or homogenization, the ingot may be hot worked by one or more methods selected from the group consisting of rolling, extruding, and forging, preferably using a standard industrial process. The method of hot rolling is preferred for the present invention.

Das Warmumformen und insbesondere das Warmwalzen kann bis zu einer finalen Stärke durchgeführt werden, z. B. 3 mm oder weniger, oder wahlweise Produkte mit dicker Stärke. Alternativ kann der Warmumformungsschritt durchgeführt werden, um ein Barren mit einer Zwischenstärke, normalerweise Blech oder dünne Platte bereitzustellen. Danach kann dieser Barren mit einer Zwischenstärke kaltumgeformt werden, z. B. Mittel des Walzens, zu einer finale Stärke. Abhängig von der Legierungszusammensetzung und dem Grad der Kaltumformung könnte ein Zwischenglühen vor oder während des Kaltumformvorgangs angewendet werden.The hot working and in particular the hot rolling can be carried out to a final strength, e.g. B. 3 mm or less, or optionally products with thicker starch. Alternatively, the hot working step may be performed to provide a billet with an intermediate thickness, usually sheet or thin plate. Thereafter, this bar can be cold formed with an intermediate thickness, z. B. means of rolling, to a final strength. Depending on the alloy composition and the degree of cold working, an intermediate anneal could be used before or during the cold forming process.

Lösungsglühen (SHT) wird normalerweise durchgeführt innerhalb des gleichen Temperaturbereichs wie der zur Homogenisierung verwendete, obwohl die Einwirkungszeiten, die gewählt werden, etwas kürzer sein können. Ein normaler SHT wird bei einer Temperatur von 480°C bis 525°C für 15 Minuten bis ungefähr 5 Stunden durchgeführt. Geringere SHT-Temperaturen begünstigen allgemein hohe Bruchzähigkeit. Dem SHT folgend wird der Barren schnell abgekühlt oder abgeschreckt, bevorzugt durch ein Sprühabschrecken oder Tauchabschrecken in Wasser oder anderen Abschreckmedien.Solution annealing (SHT) is usually performed within the same temperature range as that used for homogenization, although the exposure times chosen may be somewhat shorter. A normal SHT is carried out at a temperature of 480 ° C to 525 ° C for 15 minutes to about 5 hours. Lower SHT temperatures generally favor high fracture toughness. Following the SHT, the ingot is rapidly quenched or quenched, preferably by spray quenching or immersion quenching in water or other quench media.

Der SHT und abgeschreckte Barren kann weiter kaltumgeformt werden z. B. durch Ziehen im Bereich von ungefähr 0,5% - 15% seiner ursprünglichen Länge, um Restspannungen abzubauen und um die Flachheit des Produkts zu verbessern. Bevorzugt ist das Ziehen in dem Bereich von ungefähr 0,5% bis 6%, besonders bevorzugt von ungefähr 0,5% bis 4%.The SHT and quenched billets can be further cold worked z. By pulling in the range of about 0.5% -15% of its original length to relieve residual stresses and to improve the flatness of the product. Preferably, the draw is in the range of about 0.5% to 6%, more preferably from about 0.5% to 4%.

Nach dem Abkühlen wird der Barren gealtert, typischerweise bei Umgebungstemperatur und/oder alternativ kann der Barren künstlich gealtert werden.After cooling, the billet is aged, typically at ambient temperature and / or alternatively, the billet can be artificially aged.

Das Legierungsprodukt gemäß dieser Erfindung wird bevorzugt bereitgestellt in einem nicht vollständig gealterten, T8-Zustand, insbesondere ein T84-Zustand, um die beste Balance in Festigkeit- und Schadenstoleranzeigenschaften bereitzustellen. The alloy product according to this invention is preferably provided in a non-fully aged T8 state, particularly a T84 state, to provide the best balance in strength and damage tolerance characteristics.

Eine gewünschte strukturelle Form wird dann aus diesen wärmebehandelten Plattenabschnitten maschinell hergestellt, meistens üblicherweise nach dem künstlichen Altern, z. B. ein integraler Tragflächenholm. SHT, Abschrecken, optionale Spannungsabbauvorgänge und künstliches Altern werden auch bei der Herstellung von dicken Teilen, hergestellt durch Extrusions- und/oder Schmiedeprozessschritten, befolgt.A desired structural shape is then machined from these heat treated plate sections, usually usually after artificial aging, e.g. B. an integral wing spar. SHT, quenching, optional stress relief and artificial aging are also followed in the production of thick parts made by extrusion and / or forging processes.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die einen Schweißschritt beinhaltet, kann der Alterungsschritt in zwei Schritte geteilt werden: einem Voralterungsschritt vor einem Schweißvorgang und einer finalen Wärmebehandlung, um ein geschweißtes Strukturbauteil zu formen.In an embodiment of the present invention involving a welding step, the aging step may be divided into two steps: a pre-aging step prior to a welding operation and a final heat-treatment to form a welded structural component.

Das AlCuLi-Legierungsprodukt gemäß dieser Erfindung kann unter anderem in einem Dickenbereich von höchstens 0,5 inch (12,5 mm) angewandt werden, wobei die Eigenschaften für ein Rumpfblech exzellent sind. Im Bereich von dünnen Plattendicken von 0,7 bis 3 inch (17,7 bis 76 mm) werden die Eigenschaften exzellent für Flügelpatten, zum Beispiel eine Flügelunterplatte, sein. Die dünnen Plattendicken können auch für Stringer verwendet werden oder um integrale Flügelpaneele zu formen und Stringer für die Anwendung in einer Flugzeugflügelstruktur.The AlCuLi alloy product according to this invention can be applied, inter alia, in a thickness range of at most 0.5 inch (12.5 mm), and the characteristics for a fuselage sheet are excellent. In the range of thin plate thicknesses of 0.7 to 3 inches (17.7 to 76 mm), the properties will be excellent for winged pads, for example a wing base plate. The thin plate thicknesses can also be used for stringers or to form integral wing panels and stringers for use in an aircraft wing structure.

Bei Verarbeitung zu dickeren Stärken von mehr als 3 inch (75 mm) bis ungefähr 11 inch (280 mm) wurden exzellente Eigenschaften für integrale Teile, welche maschinell aus Platten hergestellt wurden, erreicht, oder beim Formen eines integralen Holms zur Anwendung in einer Flugzeugflügelstruktur, oder in der Form von einer Rippe zur Anwendung in einer Flugzeugflügelstruktur. Die Legierungsprodukte gemäß dieser Erfindung können auch bereitgestellt werden in Form einer abgestuften Extrusion oder extrudierten Holms, oder extrudierten Strebe zur Anwendung in einer Flugzeugstruktur oder in der Form eines geschmiedeten Holms zur Anwendung in einer Flugzeugflügelstruktur.When processed to thicker thicknesses greater than 3 inches (75 mm) to about 11 inches (280 mm), excellent properties have been achieved for integral parts machined from plates, or when forming an integral spar for use in an aircraft wing structure, or in the form of a rib for use in an aircraft wing structure. The alloy products according to this invention may also be provided in the form of a stepped extrusion or extruded spar, or extruded strut for use in an aircraft structure or in the form of a forged spar for use in an aircraft wing structure.

Bei Anwendung in der Form eines Blechprodukts sollte die Streckgrenze oder Dehnfestigkeit des Produkts zumindest 460 MPa in der L-Richtung sein, und bevorzugt zumindest 480 MPa. Bei Anwendung in der Form von einem extrudierten Produkt, zum Beispiel als ein Stringer, oder in der Form von einem Plattenprodukt sollte die Streckgrenze oder Dehnfestigkeit des Produkts in der L-Richtung zumindest 470 MPa sein, und bevorzugter zumindest 480 MPa. Diese Festigkeitsniveaus können erreicht werden, durch ein Auswählen der Legierungszusammensetzung innerhalb der beanspruchten Bereiche und bevorzugt innerhalb der bevorzugten engeren Bereiche in Kombination mit dem künstlichen Alterungsvorgang zu einem T8-Zustand.When applied in the form of a sheet product, the yield strength or yield strength of the product should be at least 460 MPa in the L direction, and preferably at least 480 MPa. When applied in the form of an extruded product, for example as a stringer, or in the form of a sheet product, the yield strength of the product in the L direction should be at least 470 MPa, and more preferably at least 480 MPa. These levels of strength can be achieved by selecting the alloy composition within the claimed ranges, and preferably within the preferred narrower ranges in combination with the artificial aging process, to a T8 state.

Im Folgenden wird die Erfindung durch das folgende, nicht einschränkende Beispiel erläutert.In the following, the invention will be explained by the following non-limiting example.

Beispielexample

Im Labormaßstab wurden zwei Legierungen gegossen und zu gewalzten Blöcken von 260x200x80 mm maschinell verarbeitet. Die Legierungszusammensetzungen sind in Tabelle 1 gegeben. Diese wurden für 5 Stunden bei 500°C, gefolgt von 10 Stunden bei 510°C homogenisiert. Nach dem Vorheizen auf 480°C wurden die Walzblöcke von einer Stärke von 80 mm auf 30 mm warmgewalzt. Danach Lösungsgeglüht für 30 Minuten bei 500°C, gefolgt von einem Kaltwasserabschrecken und innerhalb von 30 Minuten danach, gezogen um 2%. Tabelle 1 Legierungszusammensetzung (in Gew.%) der verarbeiteten Legierungen. Der Rest besteht aus Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen und mit 0,03% Fe und 0,02% Si. Legierung Legierungselemente Cu Li Mg Mn Zn Zr Ti Ag A 3,9 1,1 0,4 0,4 0,4 0,11 0,02 0,35 B 3,9 1,1 0,4 0,4 0,4 0,11 0,02 0,0 On a laboratory scale, two alloys were cast and machined into rolled blocks of 260x200x80 mm. The alloy compositions are given in Table 1. These were homogenized for 5 hours at 500 ° C followed by 10 hours at 510 ° C. After preheating to 480 ° C, the billets were hot rolled from a thickness of 80 mm to 30 mm. Thereafter, solution annealed for 30 minutes at 500 ° C, followed by cold water quenching and within 30 minutes thereafter drawn 2%. Table 1 Alloy composition (in% by weight) of the processed alloys. The remainder consists of aluminum and unavoidable impurities and with 0.03% Fe and 0.02% Si. alloy alloying elements Cu Li mg Mn Zn Zr Ti Ag A 3.9 1.1 0.4 0.4 0.4 0.11 0.02 0.35 B 3.9 1.1 0.4 0.4 0.4 0.11 0.02 0.0

Um die Legierung in einen T84 Härtegrad zu bringen, wurde die Ag-freie Legierung für 16 Stunden bei 150°C und die Ag-haltige Legierung für 10,5 Stunde bei 150°C gealtert. Die Differenz in der Alterungsdauer um einen T84 Härtegrad zu erreichen, ist bedingt durch die Differenz des Silbergehalts, welcher einen Einfluss auf das Alterungsverhalten hat.In order to bring the alloy into T84 hardness, the Ag-free alloy was aged at 150 ° C for 16 hours and the Ag-containing alloy at 150 ° C for 10.5 hours. The difference in the aging time to reach a T84 degree of hardness is due to the difference in the silver content, which has an influence on the aging behavior.

Um die thermische Stabilität der Proben im T84 zu testen, wurden diese anschließend für 1000 Stunden bei 85°C sensibilisiert oder gealtert. To test the thermal stability of the samples in the T84, they were then sensitized or aged for 1000 hours at 85 ° C.

Die Materialien in dem T84 Zustand und nach 1000 Stunden bei 85°C wurden auf die Dehngrenze (tensile yield strength „TYS“) in der L-Richtung gemäß ASTM B557M und auf die Bruchzähigkeit (K_IC) in der L-T-Richtung gemäß ASTM E399 getestet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 unten aufgelistet. Die Ergebnisse der Tabelle 2 sind auch in der 1 eingezeichnet.The materials in the T84 state and after 1000 hours at 85 ° C were evaluated for tensile yield strength ("TYS") in the L direction according to ASTM B557M and fracture toughness (K _IC ) in the LT direction according to ASTM E399 tested. The results are listed in Table 2 below. The results of Table 2 are also in the 1 located.

Zusätzlich wurden die 1000 h bei 85°C gealterten Proben auf ihre Korrosionsbeständigkeit gemäß MASTMAASIS und SCC(ST) getestet. Alle ST-SCC Prüfkörper wurden bei 310 MPa getestet und haben 30 Tage ohne Versagen überlebt.In addition, the 1000 h samples aged at 85 ° C were tested for their corrosion resistance according to MASTMAASIS and SCC (ST). All ST-SCC specimens were tested at 310 MPa and survived 30 days without failure.

Aus den Ergebnissen der Tabelle 2 und 1 kann gesehen werden, dass die Ag-freie Legierung B verglichen mit der Legierung A einen bedeutenden geringeren Abfall in der Bruchzähigkeit nach der Sensibilisierung bereitstellt, während eine hohe Dehngrenze in Kombination mit einer guten Korrosionsbeständigkeit beibehalten wird. Dies legt nahe, dass Legierung B eine verbesserte thermische Stabilität bereitstellt verglichen mit der gleichen Legierung, die auch eine gezielte Zugabe von Silber beinhaltet. Tabelle 2 Mechanische Eigenschaften im T84 Zustand und nach der Sensibilisierung über 1000 Stunden bei 85°C. Legierung Zustand TYS (L) [MPa] K_IC [MPa.Vm] A T84 537 43,0 A Sensibilisiert 591 35,5 B T84 491 41,1 B Sensibilisiert 531 40,2 From the results of Table 2 and 1 It can be seen that the Ag-free alloy B provides a significantly lower drop in fracture toughness after sensitization as compared to the alloy A, while maintaining a high yield strength in combination with good corrosion resistance. This suggests that Alloy B provides improved thermal stability compared to the same alloy, which also includes a targeted addition of silver. Table 2 Mechanical properties in the T84 state and after sensitization for 1000 hours at 85 ° C. alloy Status TYS (L) [MPa] K _IC [MPa.Vm] A T84 537 43.0 A sensitized 591 35.5 B T84 491 41.1 B sensitized 531 40.2

Nachdem die Erfindung nun vollständig beschrieben wurde, ist es für den Fachmann offensichtlich dass viele Veränderungen und Modifikationen vorgenommen werden können ohne vom Sinn oder Umfang dieser Erfindung, wie hier beschrieben, abzuweichen.Having now fully described the invention, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and modifications can be made without departing from the spirit or scope of this invention as described herein.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2004/0071586 [0004]US 2004/0071586 [0004]
WO 2004/106570 [0005]WO 2004/106570 [0005]
US 2007/0181229 [0006]US 2007/0181229 [0006]
WO 2009/036953 [0007]WO 2009/036953 [0007]
WO 2009/073794 [0008]WO 2009/073794 [0008]
WO 2015/082779 [0009]WO 2015/082779 [0009]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

ASTM-69 A2-85 [0034]ASTM-69 A2-85 [0034]

Claims

Ein Knetlegierungsprodukt für Strukturbauteile mit einer chemischen Zusammensetzung bestehend aus in Gew.%: Cu 3,2 bis 4,4 Li 0,8 bis 1,4 Mg 0,20 bis 0,90 Mn 0,10 bis 0,8 Zn 0,20 bis 0,80,

einem oder mehreren Elementen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Zr 0,05 bis 0,25, Cr 0,05 bis 0,30, Ti 0,01 bis 0,25, Sc 0,05 bis 0,4, Hf 0,05 bis 0,4,

Ag <0,08 Fe <0,15 Si <0,15,

unvermeidbare Verunreinigungen und Rest Aluminium.A wrought alloy product for structural components having a chemical composition consisting of in% by weight: Cu 3.2 to 4.4 Li 0.8 to 1.4 mg 0.20 to 0.90 Mn 0.10 to 0.8 Zn 0.20 to 0.80,

one or more elements selected from the group consisting of: Zr 0.05 to 0.25, Cr 0.05 to 0.30, Ti 0.01 to 0.25, sc 0.05 to 0.4, Hf 0.05 to 0.4,

Ag <0.08 Fe <0.15 Si <0.15,

unavoidable impurities and residual aluminum.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß Anspruch 1, wobei der Cu-Gehalt in einem Bereich von 3,6% bis 4,4%, bevorzugt in einem Bereich von 3,75% bis 4,20%, liegt.A wrought alloy product according to Claim 1 wherein the Cu content is in a range of 3.6% to 4.4%, preferably in a range of 3.75% to 4.20%.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Li-Gehalt in einem Bereich von 0,9% bis 1,4%, bevorzugt in einem Bereich von 1,0% bis 1,30%, liegt.A wrought alloy product according to Claim 1 or 2 wherein the Li content is in a range of 0.9% to 1.4%, preferably in a range of 1.0% to 1.30%.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Produkt von 0,05% bis 0,15% Zr beinhaltet.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 3 wherein the product includes from 0.05% to 0.15% Zr.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Maximum des Zn-Gehalts bei 0,70%, bevorzugt bei 0,65%, liegt.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 4 , wherein the maximum of the Zn content is 0.70%, preferably 0.65%.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ag-Anteil kleiner als 0,05%, bevorzugt kleiner als 0,02%, ist und besonders bevorzugt das Legierungsprodukt im Wesentlichen Ag-frei ist.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 5 wherein the Ag content is less than 0.05%, preferably less than 0.02%, and more preferably the alloy product is substantially Ag-free.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Produkt von 0,20% bis 0,60%, bevorzugt von 0,20% bis 0,55%, Mn beinhaltet.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 6 wherein the product includes from 0.20% to 0.60%, preferably from 0.20% to 0.55%, of Mn.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bauteil von 0,20% bis 0,8%, bevorzugt von 0,20% bis 0,65%, besonders bevorzugt von 0,35% bis 0,65%, Mg beinhaltet.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 7 wherein the component includes from 0.20% to 0.8%, preferably from 0.20% to 0.65%, more preferably from 0.35% to 0.65%, of Mg.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bauteil ein gewalztes, extrudiertes oder geschmiedetes Produkt ist.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 8th wherein the component is a rolled, extruded or forged product.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß des Anspruchs 9, wobei das Knetprodukt ein extrudiertes Produkt ist.A wrought alloy product according to the Claim 9 wherein the kneading product is an extruded product.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Produkt in Form einer Platte mit einer Dicke von 12,0 mm bis 175 mm, bevorzugt zumindest 75 mm, ausgeführt ist. A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 9 , wherein the product is in the form of a plate having a thickness of 12.0 mm to 175 mm, preferably at least 75 mm.

Ein Knetlegierungsprodukt gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Bauteil sich in einem nicht vollständig warm ausgelagerten T8 Zustand, bevorzugt in einem T84 Zustand, befindet.A wrought alloy product according to any one of Claims 1 to 11 wherein the component is in a not completely warm outsourced T8 condition, preferably in a T84 condition.