DE2512767A1 - Verfahren zum erzeugen von superplastischen eigenschaften in aus zink und aluminium bestehenden legierungen - Google Patents
Verfahren zum erzeugen von superplastischen eigenschaften in aus zink und aluminium bestehenden legierungenInfo
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- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
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Description
D-8023 München-Pullach, Wiener PK 2; Te'. (081),1 7 03 30 71; Telex 5212147 bros d; Cables: «Patentibus» München
Diplom Ingenieure
Ihr Zeichen: Tag: 21. März 1975
Yourref: Date: DBr/PZ - 26518
ISC ALLOYS LIMITED, 1 Redcliff Street, Bristol BS99 7EA, England
Verfahren zum Erzeugen von superplastischen Eigenschaften in aus Zink und Aluminium bestehenden
Legierungen.
Zusatz zu Patent (Patentanmeldung
P 20 64 741.0-24 vom 1. Januar 1970)
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen von superplastischen
Eigenschaften in aus Zink und Aluminium bestehenden Legierungen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung
von Blechen aus superplastischen Zink-Aluminium-Legierungen.
Insbesondere betrifft die Erfindung eine Verbesserung oder Abwandlung der in den britischen Patent Nr. 1 297 101
(deutsche Patentanmeldung P 20 64 741.0-24) beschriebenen Verfahrensweise, in welchen ein Verfahren zum Erzeugen
der Superplastizität bei Legierungen aus Zink und Aluminium beschrieben und beansprucht ist, indem eine aus Homogenisie-
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rung, langsamer Abkühlung, und Verformung durchgeführt wird.
Insbesondere ist in dem britischen Patent Nr. 1 297 101 ein Verfahren
zur-Erzeugung superplastischer Eigenschaften in Legierungen
aus Zink oder Aluminium beansprucht, welches durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist: a) Wärmebehandlung
eines Formkörpers aus der Legierung, die zwischen 18 und 40
Gew.-% Aluminium, Rest Zink zusammen mit zufälligen Verunreini-.
gungen und geringfügigen Anteilen ternärer Legierungselemente enthält, wobei die Zusammensetzung der Legierung und die Temperatur
derart sind, daß im einphasigen Bereich des Zink-Aluminium-Zustandsdiagrammes
solange verharrt wird, bis eine im wesentlichen homogene Struktur erreicht ist, b) das anschließende Abkühlen
des Formkörpers auf eine Temperatur unterhalb 275° C mit einer 10°Gpro Minute nicht übersteigenden Abkühlgeschwindigkeit
und c) Bearbeiten des aus der Legierung bestehenden Formkörpers zur Verringerung einer seiner Abmessungen um mindestens 90 5?,
wobei mindestens die Hälfte der gesamten prozentualen Verringerung dieser Abmessung unterhalb von einer Temperatur von 275° C
und die gesamte prozentuale Verringerung seiner Abmessung oberhalb einer Temperatur von 200° C durchgeführt wird.
Der Verfahrens schritt der Bearbeitung bei dem in den britischen Patent Nr. 1 297. 101 beschriebenen Verfahren besteht darin, daß
der Legierungskörper verformt wird, um eine seiner Abmessungen um mindestens 90 % zu verringern, wobei mindestens die Hälfte
der prozentualen Verringerung unter 275° C und die gesamte 90 /S-ige Verringerung oberhalb 200° C durchgeführt wird. Obwohl
bei diesen Verfahren ein Blechmaterial mit superplastischen
Eigenschaften mit ausreichenden Unterdruckverformzeiten (bestimmt durch den weiter unten beschriebenen Versuch) erzielt wird, besteht
hierbei eine Neigung, daß in dem derart hergestellten Blech Oberflächenfehler und insbesondere Risse an den Kanten
auftreten.
Es wurde nun gefunden, daß das Vorhandensein derartiger Kanten-
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risse mittels einer Verbesserung oder Abwandlung des in dem
britischen Patent Nr. 1 297 101 beschriebenen Verfahrens verringert oder vermieden werden können.
Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zur Erzeugung superplastischer Eigenschaften in Blechen aus Legierungen aus
Zink und Aluminium nach dem in dem britischen Patent Nr. 1 297 101 beschriebenen und beanspruchten Verfahren, welches
dadurch gekennzeichnet ist, daß der aus der Legierung bestehende
Formkörper zunächst auf eine Temperatur nicht unter 275° C abgekühlt und anschließend weiter abgekühlt wird, nachdem der aus
der Legierung bestehende Formkörper zumindest teilweise bearbeitet wurde, wobei mehr als die Hälfte der gesamten prozentualen
Verringerung der Abmessung bei 275° C oder höher durchgeführt wird.
Obwohl diese Abwandlung zu einer gewissen Verringerung der Unterdruckformzeit
führt, scheint dies durch den Vorteil im großen Maße ausgeglichen zu werden, daß die Bildung von Kantenrissen
verringert oder vermieden wird.
Die Bearbeitung erfolgt zweckdienlicherweise durch Walzen.
Vorzugsweise wird mehr als die Hälfte der gesamten prozentualen Verringerung der Abmessung während der Zustandsänderung durchgeführt,
die bei 275° C auftritt.
Der aus der Legierung bestehende Formkörper kann weiter in einem anschließenden Verfahrensschritt und bei einer Temperatur unter
200° C in seiner Abmessung verringert werden (mehr und über 90 %)
und zwar bis auf eine Blechstärke zwischen 1 mm und 2 mm.
Es ist vorteilhaft, die Abmessung des Formkörpers aus der Legierung
um mindestens 70 % bei oder über 275° C zu verringern.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines praktischen Beispieles
näher erläutert.
Ein Block aus einer Zink-Aluminium-Legierung enthaltend 7 8 Gew.-5?
Zink, 22 Gew.-55 Aluminium und 0,15 Gew.-% Kupfer mit den Abmessungen
84 mm χ 635 mm χ 1219 mm wurde bei 340° C 28 Stunden lang
angelassen. Der Block wurde in Luft mehr als eine Stunde auf 275° C abgekühlt (dies stellt eine Abkühlgeschwindigkeit von
etwas mehr als 1° C pro Minute dar) und anschließend von einer Dicke von 84 mm auf eine Dicke von 19 mm heruntergewalzt, wobei
zunächst eine Verringerung 2,5 mm pro Durchgang und anschließend
von 5 mm pro Durchgang oder Stich angewendet wurde, wobei während dieser Zeit die Temperatur bei 275° C blieb (dies war die
Temperatur, die an der Oberfläche des Blockes gemessen wurde, wobei die innere Temperatur aufgrund der bei 275° C auftretenden
exothermen Zustandsänderung erheblich höher ist). Dies stellte eine 77 ϊ-ige Verringerung bezüglich der Ausgangsdicke bei 275° C
oder höher dar. Die teilweise gewalzte Bramme wurde auf eine Temperatur zwischen 230° und 240° C abgekühlt und das Walzen
wurde dann mit einer 2,5 mm Verringerung pro Stich und anschliessend 5 mm Verringerung pro Stich fortgesetzt. Die endgültige
Blechdicke betrug 5 mm und die Temperatur 205° C. An diesem Punkt hatte die Rißbildung an den Kanten gerade begonnen. Die
gesamte Verringerung von der Ausgangsdieke betrug 94 %, wobei
diese insgesamt bei einer Temperatur oberhalt 200° C durchgeführt worden war. Eine weitere Verringerung der Dicke auf 1,3 mm
(ergibt eine Gesamtverringerung von 98,5 % auf der Basis der
Ausgangsdieke) wurde bei Temperaturen unter 200° C durchgeführt,
wobei bei dieser Blechdicke eine zufriedenstellende Unterdruckformzeit
von etwa 400 Sekunden mittels des üblichen Verfahrens, wie es im britischen Patent Nr. 1 297 101 beschrieben ist, erzielt
wurde.
Der Unterdruckformversuch wird folgendermaßen durchgeführt:
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(1) eine Scheibe aus dem Legierungsblech wird über das Ende
eines Rohres mit einem Innendurchmesser von 8l,28 mm (3»2 Zoll), welches in einem temperatur^regelten geschlossenen
Luftraum gehalten wird;
(2) Unterdruck wird auf eine Seite der Scheibe aufgebracht;
(3) und die Zeit wird gemessen, welche notwenig ist, um die Scheibe in den Teil einer Halbkugel von 29,21 mm (1,15 Zoll)
Radius zu verformen, d. h. um die Fläche um 50 % zu vergrössern.
Eine zweckdienliche Vergleichsprobe wird verwendet, um festzustellen wann der halbkugelige Zustand erreicht ist.
Weitere Einzelheiten des Verfahrens können dem britischen Patent Nr. 1 297 101 bzw. der entsprechenden deutschen Patentanmeldung
P 20 64 741.0-24 entnommen werden.
Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten technischen Einzelheiten
sind für die Erfindung von Bedeutung.
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Claims (5)
1. Verfahren zum Erzeugen superplastischer Eigenschaften in
aus Zink und Aluminium bestehenden Legierungen,bei dem nach Patent
(deutsche Patentanmeldung P 20 64 7^1.0-24) folgende Verfahrensschritte
angewendet werden; a) eine Wärmebehandlung eines Formkörpers aus einer Legierung mit zwischen 18 und 40
Gew.-? Aluminium, Rest Zink bus aminen mit zufälligen Verunreinigungen
und geringeren Anteilen ternärer Legierungselemente, wobei die Zusammensetzung der Legierung und die Temperatur derart
sind, daß im einphasigen Bereich des Zink-Aluminium-Zustandsdiagrammes
solange verharrt wird, bis eine imvesentlichen homogene Struktur erreicht ist, b) anschließendes Abkühlen des Pormkörpers
auf eine Temperatur unterhalb 275° C mit einer 10° C pro Minute "nicht übersteigenden Abkühlgeschwindigkeit und c)
Bearbeiten des aus der Legierung bestehenden Pormkörpers um eine seiner Abmessungen um mindestens 90 % zu verringern, wobei die
gesamte prozentuale Verringerung seiner Abmessung oberhalb einer Temperatur von 200° C durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der aus der Legierung bestehende Formkörper anfanglicheauf
eine Temperatur nicht unter 275° C abgekühlt wird und anschliessend weiter abgekühlt wird, nachdem der aus der Legierung bestehende
Formkörper zumindest teilweise bearbeitet wurde und daß mehr als die Hälfte der gesamten prozentualen Verringerung der
Abmessung bei einer Temperatur von 275° C oder höher durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung durch Walzen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch l.oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mehr als die Hälfte der gesamten prozentualen Verringerung der Abmessung während de
tritt,durchgeführt wird,
der Abmessung während der Zustandsänderung, die bei 275° C auf-
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4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des aus der Legierung
bestehenden Formkörpers um mindestens 70 % bei 275° C oder höher verringert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis M,
dadurch gekennzeichnet, daß der aus der Legierung bestehende Formkörper in einem anschließenden Verfahrensschritt bei einer
Temperatur unter 200° C auf eine Dicke zwischen 1 mm und 2 mm weiter verringert wird.
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