DE2611252C2 - Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter Warmfestigkeit - Google Patents
Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter WarmfestigkeitInfo
- Publication number
- DE2611252C2 DE2611252C2 DE2611252A DE2611252A DE2611252C2 DE 2611252 C2 DE2611252 C2 DE 2611252C2 DE 2611252 A DE2611252 A DE 2611252A DE 2611252 A DE2611252 A DE 2611252A DE 2611252 C2 DE2611252 C2 DE 2611252C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- aluminum
- heat resistance
- alloy
- iron
- silicon
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- 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
- C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/4998—Combined manufacture including applying or shaping of fluent material
- Y10T29/49988—Metal casting
- Y10T29/49991—Combined with rolling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12014—All metal or with adjacent metals having metal particles
- Y10T428/12028—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, etc.]
- Y10T428/12063—Nonparticulate metal component
- Y10T428/12097—Nonparticulate component encloses particles
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Conductive Materials (AREA)
- Continuous Casting (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Patent 21 34 393 für die Herstellung
von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter Warmfestigkeit
Gegenstand des Hauptpatentes ist gemäß dortigem Patentanspruch 4 u. a. die Verwendung einer Aluminiumlegierung
aus 0,30 bis 1,30% Eisen, 0,20 bis 1,60% Kobalt und als Rest Aluminium mit insgesamt weniger
als 0,1% weiterer zulässiger Beimengungen, die eine Mindestleitfähigkeit von 57% IACS, eine Zugfestigkeit
von wenigstens 82,7 N/mm2 und eine Streckgrenze von wenigstens 54,9 N/mm2 aufweist, für die Herstellung
von elektrisch leitenden Gegenständen.
Aus der DE-OS 21 34 393, auf die das Hauptpatent uiriickgeht, sind elektrische Leiter aus Aluminiumlegierungen
mit verbesserten Eigenschaften bekannt, wobei die Aluminiumlegierungen zu etwa 0,35 bis 4%
aus Kobalt, bis zu etwa 2,5% aus mindestens einem weiteren Legierungselement und zu etwa 93,5 bis etwa
99,6% Aluminium bestehen. Zur Herstellung elektrischer Leiter können nach dieser DE-OS unter anderem
auch Aluminiumlegierungen verwendet werden, die zu 0,20 bis 1,60% aus Kobalt, 0,30 bis 1,30% aus Eisen und
aus 99,50 bis 97,0% aus Aluminium sowie gegebenenfalls bis zu 2,0% aus mindestens einem weiteren Legierungselement
bestehen, das unter anderem aus Silicium sein kann.
Zur Herstellung der elektrischen Leiter aus den Aluminiumlegierungen
wird gemäß der DE-OS 21 34 393 aus der Legierung des beschriebenen Typs zunächst ein
endloser Barren oder Stab gegossen, worauf dieser unter Erzeugung eines endlosen Bandes warmverformt wird,
das anschließend zu dem elektrischen Leiter (Draht) ausgezogen wird, ohne daß dabei ein Zwischenglühen
erfolgt. Das gezogene Produkt wird danach geglüht. Auf diese Weise werden Produkte mit einer verbesserten
Bruchdehnung, Biegefestigkeit und einem verbesserten Ermüdungswiderstand im Vergleich zu den üblichen
bekannten EC-Legierungen erhalten. Die bekannten Leiter sind jedoch noch nicht ausreichend warmfest,
d. h. sie können nicht über eine längere Zeitdauer hinweg der Einwirkung erhöhter Temperatur ausgesetzt so
werden.
Es ist andererseits allgemein bekannt, die verschiedensten Aluminiumlegierungen, die üblicherweise als
EC-Legierungen bezeichnet werden, zur Herstellung von elektrischen Leitern zu verwenden. Derartige
Legierungen weisen in charakteristischer Weise Leitfähigkeiten von mindestens 58%, vorzugsweise mindestens
61% IACS gemäß dem International Annealed Copper Standard auf und bestehen im wesentlichen aus
Aluminium und vergleichsweise geringen Mengen an Verunreinigungen wie beispielsweise Eisen, Silicium,
Vanadium, Kupfer, Mangan, Magnesium, Zink, Bor und Titan. DerHisengehalt der bekannten Legierungen liegt
allgemein bei weniger als 0,30% und derSiliciumgehalt im allgemeinen bei weniger als 0,15%. Die physikalischen
Eigenschaften von elektrischen Leitern, die aus den bekannten Aluminiumlegierungen hergestellt werden
können, haben sich für die verschiedensten Verwendungszwecke, bei denen die, elektrischen Leiter
eine hohe Warmfestigkeit aufweisen müssen, ebenfalls als nicht zufriedenstellend erwiesen. Ganz allgemein
hat es sich gezeigt, daß eine wünschenswerte Warmfestigkeit nur auf Kosten der Zugfestigkeit der Dehnung
oder der Leitfähigkeit erzielbar ist
Beispielsweise ist es allgemein bekannt, daß Aluminium von industriellem Reinheitsgrad eine Rekristallisationstemperatur
von etwa 150 bis 350° C aufweist. Es ist ferner allgemein bekannt, daß ein solches Aluminium
eine sehr geringe Warmfestigkeit hat und einer Erweichung bei Temperaturen vcn etwa 100 bis 200° C
unterliegt. Es hat daher nicht an Versuchen gefehlt, die Warmfestigkeit von Aluminium zu verbessern. Es hat
sich jedoch gezeigt, daß die überwiegende Mehrzahl der entwickelten Aluminiumlegierungen mit ausreichender
elektrischer Leitfähigkeit einen beträchtlichen Festigkeitsverlust erleidet, wenn die Legierungen mehrere
Stunden lang auf Temperaturen von etwa 150 bis 200° C erhitzt werden. Derartige Legierungen behalten
normalerweise nur etwa 60 bis etwa 80% ihrer ursprünglichen Zugfestigkeit und Dehnung bei, wenn sie mehrere
Stunden lang auf Temperaturen von 150 bis 200° C erhitzt werden.
Es besteht somit ein Bedürfnis nach einer Aluminiumlegierung, aus der sich elektrische Leiter fertigen
lassen, die sowohl durch eine verbesserte Warmfestigkeit und Zugfestigkeit, als auch durch annehmbare Leitfähigkeit,
Dehnung und Streckgrenze gekennzeichnet sind.
Bisher wurden Aluminiumlegierungen und Barren oder Stäbe für die Erzeugung von elektrischen Leitern
im technischen Maßstab durch eine Vielzahl von voneinander getrennten Verfahrensstufen hergestellt,
wobei zunächst ein Legierungsblock oder eine Legierungsmassel gegossen wird, die dann auf eine Temperatur
erhitzt wird, die ein Warmwalzen zu einem endlosen Stab oder Band ermöglicht. Dieser Stab oder dieses
Band wird dann dem Lösungsglühen unterworfen und mit Wasser abgeschreckt, bevor er kalt zum Leiter des
gewünschten Durchmessers ausgezogen wird. Das auf diese Weise erhaltene Produkt wurde dann im allgemeinen
geglüht, um eine entsprechende Zugfestigkeit zu erreichen. Obgleich die in dieser Weise hergestellten
Leiter in der Regel eine ausreichende Zugfestigkeit aufweisen, hat es sich doch als außerordentlich schwierig
und praktisch als unmöglich erwiesen, einen Leiter aus Aluminiumlegierung herzustellen, der durch eine hohe
Warmfestigkeit und vorteilhafte Dehnungs- und elektrische Leitfahigkeitseigenschaften gekennzeichnet ist,
da bei der beschriebenen Verfahrensweise ein Gefüge resultiert, welches verschiedene Legierungselemente
durch den Abschreckungsprozeß in fester Lösung enthält, und sich größere Ausscheidungen bilden, wenn die
Legierung bei höheren Temperaturen weiterverarbeitet wird.
Das zellenartige Gefüge von Leitern aus Aluminiumlegierungen, die in der beschriebenen Weise erzeugt
werden, hat sich als instabil erwiesen, wobei die Bildung
großer Zellen gefordert wird, wenn die Leiter einer Wärmebehandlung
unterworfen werden, was zu einem Endprodukt führt, das durch entweder eine schlechte
Warmfestigkeit oder schlechte physikalische und > schlechte elektrische Eigenschaften gekennzeichnet ist
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die Verwendung einer Aluminiumlegierung
nach dem Hauptpatent eine Zusammensetzung anzugeben, die eine verbesserte Warmfestigkeit unter m
Beibehaltung der anderen vorteilhaften physikalischen und elektrischen Eigenschaften gewährleistet
Zur Lösung dieser Aufgabe dient die im Patentanspruch 1 angegebene Zusammensetzung für den dort
angegebenen Zweck. !
Eine bevorzugte Weiterbildung dieser Verwendung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
Die Angaben in Prozent verstehen sich hierbei als Gewichtsprozente.
Als zulässige Beimengungen kann Aluminium die üblichen bekannten Spurenelemente enthalten, vorzugsweise
Kupfer, Mangan, Magnesium, Titan, Vanadium, Zink und/oder Bor, wobei die Konzentrationen
dieser Spurenelemente vorzugsweise jeweils nicht über 0,05% liegen sollen und wobei ferner die Gesamtkonzentration
an diesen Spurenelemeaten vorzugsweise
nicht über 0,15% liegen soll.
Die elektrisch leitenden Gegenstände mit erhöhter Warmfestigkeit, für die die vorliegende Erfindung die
Verwendung der angegebenen Aluminiumlegierungen jo vorschlägt, wodurch -ine Mindestleitfähigkeit von 58%
IACS, vorzugsweise eine Mindestlekrähigkeit von 61%
IACS erzielt wird, werden hergestellt, indem man zunächst a) Aluminium mit den übriger Legierungsbestandteilen
zusammen legiert, b) die Legierung in eine sich bewegende Form gießt, die zwischen einer Rille in
der Peripherie einer umlaufenden Gießtrommel und eines Metallriemens oder Metallbandes gebildet wird,
der bzw. das über einen Teil seiner Länge angrenzend an die Rille anliegt, bei dem man ferner c) die gegossene
Legierung praktisch unmittelbar nach dem Vergießen, wobei sich die gegossene Legierung praktisch noch
unter der Bedingung des Gießprozesses befindet, zu einem endlosen Stab oder Band warm walzt und bei dem
man gegebenenfalls d) den endlosen Stab durch eine Reihe von Düsen zu einem Draht auszieht, ohne daß
man den Stab zuvor oder zwischenzeitlich glüht. Das Aluminium legiert man in der Verfahrensstufe a) mit
dem Eisen, dem Kobalt und dem Silicium.
In der Verfahrensstufe b) wird ein endloser Stab gegossen, der durch intermetallische Eisen-Aluminium-Silicium-Kobalt-Ausscheidungen
gekennzeichnet ist, die aufgebrochen und gleichförmig in der Aluminiummatrix während der Warmwalzstufe verteilt
werden, und zwar unter Bildung von ausgeschiedenen Teilchen eines Durchmessers von weniger als 1 μΓη,
gemessen längs der Querachse dieser Teilchen.
Die Tatsache, daß sich durch eine ganz spezifische Siliciumkonzcntration und bestimmtn Eisen- und
Kobaltgehalte eine stark verbesserte Warmfestigkeit so erzielen lassen würde, war auch bei Kenntnis der DE-OS
21 34 393 nicht zu erwarten, obwohl dort bereits die Verwendung von Silicium in einer Konzentration bis zu
2% als Legierungsbestandteil beschrieben ist.
Bevorzugte Bereiche für die Komponenten sind 0,30 bis 0,95% Eisen und 0,20 bis 0,50% Kobalt oder 0,30 bis
0,55% Eisen und 0,50 bis 0,80% Kobalt oder 0,55% Eisen und 0,80 bis 1,60% Kobalt, wobei jeweils die Siliciumgehalte
und die Anteile an Spurenelementen in den angegebenen Bereichen liegen.
Die in der Verfahrensstufe b) erzeugten Bänder oder Stäbe können beispielsweise einen Durchmesser von
7,62 cm bis 9,5 mm aufweisen.
Die elektrischen Leiter oder Drähte können einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt mit scharfen
oder abgerundeten Kanten und Ecken aufweisen oder einen runden Querschnitt oder einen regulären
hexagonalen Querschnitt oder einen regulären oktagonalen Querschnitt usw., wobei der Durchmesser der
Leiter oderDrähteoderdie größte Entfernung zwischen zwei parallelen Flächen in vorteilhafter Weise zwischen
9,5 and G,078 mm liegen kann.
Hiusichtlich der als Spurenelemente zulässigen Beimengungen
ist zu beachten, daß einige der Spurenelemente die Leitfähigkeit der herzustellenden Gegenstände
mehr beeinflussen als andere Spurenelemente. Typische Spurenelemente sind, wie bereits dargelegt,
Vanadium, Mangan, Kupfer, Magnesium, Zink, Bor und Titan. Ist der Gehalt an Titan vergleichsweise hoch
(jedoch niedrig im Vergleich zur Menge an Aluminium, Eisen und Silicium) so können gegebenenfalls geringe
Mengen an Bor zugesetzt werden, um das überschüssige Titan zu binden und um zu verhindern, daß das
Titan die Leitfähigkeit des Leiters vermindert. Die Legierung kann somit beispielsweise außer Vanadium,
Mangan, Magnesium, Zink, Kupfer und Titan beispielsweise auch noch Bor in den angegebenen Konzentrationen
enthalten.
Silicium, Eisen und Kobalt sind jedoch die Hauptkomponenten, die der Schmelze für die Erzeugung der
Legierung zugesetzt werden.
In vorteilhafter Weise werden beispielsweise etwa 0,48% Silicium, etwa 0,47% Eisen und etwa 0,50% Kobalt
einer typischen Aluminiumkomponente zugesetzt.
Nach der Erzeugung der Legierung wird die aufgeschmolzene Legierung kontinuierlich zu einem endlosen
Band vergossen, dieses Band wihi dann in praktisch dem Zustand, in dem es aus der Gießvorrichtung
erhalten wurde, warm verformt. In einem typischen Warmverformungsverfahren wird das Band in einer
Walzenmühle praktisch unmittelbar nach dem Vergießen der Legierung zu dem Band ausgewalzt
Beispielsweise kann dabei nach folgendem Verfahren
gearbeitet werden:
Mittels einer kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung wird die aufgeschmolzene Aluminiumlegierung zu
einem endlosen Band vergossen, das praktisch in dem Zustand, in dem es sich verfestigt hat, von der kontinuierlich
arbeitenden Gießvorrichtung zu der Walzenmühle transportiert wird, in welcher das endlose Band
warm verformt wird, und zwar in einen endlosen Stab oder Strang oder ein anderes Warm-Verformungsprodukt,
wobei dem gegossenen Band längs einer Vielzahl von in Winkeln angeordneten Achsen eine Bewegung
aufgezwungen wird.
Die kontinuierlich arbeitende Gießvorrichtung besteht dabei in vorteilhafter Weise aus einer der üblichen
bekannten kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung mit einer üblichen Gießtrommel mit einer
Gießnut oder Gießrille, die teilweise von einem endlosen Band abgedeckt wird, das durch die Gießtrommel
und mindestens eine Spannrolle getragen oder abgestützt wird.
Die Gießtrommel und das endlose Band wirken dabei unter Ausbildung einer Gießform zusammen, in
deren einem Ende die aufgeschmolzene Legierung
gegossen wird und von deren anderem Ende der gegossene verfestigte Stab in praktisch dem Zustand austritt,
in dem er sich verfestigt hat
Zum Auswalzen des Bandes oder Stranges kann eine Walzenmühle üblichen bekannten Typs verwendet werden,
mit einer Mehrzahl von Walzgerüsten die derart angeordnet sind, daß aine Warmverformung des gegossenen
Bandes oder Stabes durch eine Reihe von Verformungen erfolgen kann. Die kontinuierlich arbeitende
Gießvorrichtung und die Walzenmühle sind dabei bezüglich einander derart angeordnet, daß das gegossene
Band oder der gegossene Stab in die Walzenmühle praktisch unmittelbar nach seiner Verfestigung in praktisch
in dem Zustand, in dem er verfestigt wurde, eintreten kann. In diesem Zustand befindet sich das gegossene
Band oder der gegossene Stab auf einer Warm-Verformungstemperatur innerhalb des Bereiches von Temperaturen
für die Warm-Verformung des gegossenen Bandes, die zu Beginn der Warm-Verformung notwendig
sind, so daß zwischen der Gießvorrichtung und der Walzenmühle nicht geglüht wird.
In den Fällen, in denen es wünschenswert erscheint, die Warm-Verförmungstemperatur des gegossenen
Bandes oder Stabes innerhalb des üblichen Bereiches von Warm-Verformungstemperaturen genauer zu überwachen,
können Einrichtungen zur Überwachung und Einstellung der erwünschten Temperatur des gegossenen
Bandes oder Stabes zwischen der kontinuierlich arbeitenden Gießvorrichtung und der Walzenmühle
installiert werden.
Die Walzengerüste oder Walzeneinheiten weisen jeweils mehrere Walzen auf, welche auf das gegossene
Band oder den gegossenen Stab einwirken. Jedes Walzengerüst oder jede Walzeneinheit kann zwei oder mehr
Walzen aufweisen, welche diametrisch einander gegenüber angeordnet sein können oder in gleichen räumlichen
Abständen längs der Bewegungsrichtung oder Bewegungsachse des gegossenen Bandes oder Stabes in
der Walzenmühle. Die einzelnen Walzen eines jeden Walzengerüstes oder einer jeden Walzeneinheit der
Walzenmühle werden dabei mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit angetrieben, beispielsweise durch
einen oder mehrere Elektromotoren, wobei die Gießtrommel mit einer Geschwindigkeit umläuft, die in
üblicher bekannter Weise von den einzelnen Verfahrensbedingungen abhängt. Die Walzenmühle di»;nt
somit zur Warm-Verformung des gegossenen Bandes oder Stabes in ein endloses Band eines Querschnittes,
der wesentlich kleiner ist als der Querschnitt des gegossenen Bandes oder Stabes zum Zeitpunkt des Eintritts
in die Walzenmühle.
In einer Vorrichtung des beschriebenen Typs kann somit ein endloses Aluminiumband durch Vergießen
der Aluminiumlegierung und Warm-Verformung des gegossenen Aluminiumbandes oder Aluminiumstabes
hergestellt werden.
Das in der beschriebenen Weise erhaltene endlose Band kann dann zu endlosen Leitern oder Drähten verschiedener
Stärke weiter verarbeitet werden. Das ungeglühte (Walzzustand, F-Zustand) endlose Band
wird dann durch eine Reihe von sich stetig verengenden Düsen gezogen, ohne daß zwischengeglüht wird, unter
Erzeugung eines endlosen Leiters oder Drahtes des gewünschten Durchmessers.
Am Ende dieses Ziehprozesses wird ein Leiter oder Draht mit ausgesprochen hoher Zugfestigkeit, hoher
Streckgrenze, jedoch unzufricdenstellender Bruchdehnung,
sowie einer Leitfähigkeit unterhalb derjenigen erhalten, die von der Industrie als Mindestleitfähigkeit
für elektrische Leiter akzeptiert wird, d. h. mit einer
Leitfähigkeit von unter 61% IACS.
Der Leiter oder Draht wird dann geglüht oder teilweise geglüht, um die gewünschte Zugfestigkeit, Bruchdehnung
und Leitfähigkeit zu erreichen, worauf er abgekühlt wird. Nach dieser Wärmebehandlung hat der Leiter
oder der Draht eine akzeptable Leitfähigkeit und eine verbesserte Zugfestigkeit bei einer unerwartet verbesserten
Bruchdehnung und einer überraschend stark verbesserten Warmfestigkeit
Die Wärmebehandlung kann dabei in kontinuierlicher Verfahrensweise durchgeführt werden, mit Widerstands-Heizung,
Induktions-Heizung, Kondektions-Heizung mittels kontinuierlich arbeitender Öfen oder
wie bei Strahlungs-Heizung mittels kontinuierlich arbeitender Öfen. In vorteilhafter Weise kann auch
chargenweise in einem Chargenofen geglüht werden.
In vorteilhafter Weise werden Glühtemperaturen von etwa 480 bis 650° C angewandt mit einer Glühdauer
von etwa 0,001 bis etwa 1,0 Sekund m, bei kontinuierlicher
Arbeitsweise. Beim chargenweisen Glühen können in vorteilhafterweise Temperaturen von etwa 176
bis 426° C angewandt werden, mit einer Glühdauer von beispielsweise etwa 8 Stunden bis 0,5 Stunden. Ganz
allgemein jedoch lassen sich die verschiedensten Glühzeiten und -temperaturen anwendende nach den Erfordernissen
der übrigen Verfahrensbedingungen.
Während des kontinuierlichen oießprozesses scheidet sich ein wesentlicher Anteil des Siliciums, Eisens
und Kobalts in der Legierung aus der festen Lösung in Form von intermetallischen Aluminium-Eisen-Silicium-Kobaltverbindungen
aus. Bei diesen intermetallischen Verbindungen, die aus dem Aluminium, Eisen, Silicium und Kobalt gebildet werden, und beim Gießen
aus der Lösung ausgeschieden werden, kann es sich beispielsweise handeln um Verbindungen des folgenden
Typs: C02AI9, FeAh, FeAU, Al9Fe2-Si2, AliiFe3Sie und
andere intermetallische Verbindungen der allgemeinen Formel Al^-Fe^Siz·
Nach dem Vergießen des Bandes enthält das Band somit eine Disperion von feinen Teilchen von intermetallischen
Verbindungen des beschriebenen Typs in einer übersättigten festen Lösung als Matrix. Wird nun
das Band oder der Stab unmittelbar nach dem Gießprozeß durch Warmverformung ausgewalzt, so werden die
intermetallischen Teilchen aufgebrochen und in der gesamten Matrix dispergiert, wodurch die Bildung großer
Zellen verhindert wird.
Wird das erhaltene endlose Band zu seiner Endform ohne Zwischenglühen ausgezogen, und in einer
abschließenden Wärmebehandlung geglüht, so werden d■'ζ Zugfestigkeit, Dehnung und Warmfestigkeit erhöht,
und zwar aufgrund der geringen Zellengröße und der zusätzlichen V«.rsetzungsverankerung durch die bevorzugte
Abscheidung der intermetallischen Aluminium-Eisen-Silicium-Kobaltverbindungen
an den Orten der Versetzungen. Infolgedessen müssen diese Versetzungen unter der angewandten Spannung des Ziehprozesses
aktiviert werden, wodurch sowohl eine weitere Verbesserung der Zugfestigkeit, der Streckgrenze, der Dehnung
und der Warmfestigkeit erfolgt.
Die Eigenschaften eines nach diesem Verfahren hergestellen Aluminiumlegierungsleiters werden wesentlich
durch die Größe der Aluminium-Eisen-Silicium-Kobaltteilchen
in der Matrix beeinflußt. Grobe Ausscheidungen vermindern die Dehnung und Warmfestigkeit
des Leiters oder Drahtes durch Verstärkung einer
Keimbildung und infolgedessen Bildung von großen Zellen, welche wiederum die Rekristallisationstemperatur
des Leiters bzw. Drahtes vermindern. Feine Ausscheidungen verbessern demgegenüber die Dehnung,
Zugfestigkeit, Leitfähigkeit und Warmfestigkeit des Drahtes oder Leiters durch Verminderung einer Keimbildung
und Erhöhung der Rekristallisationstemperatur. Grobe Abscheidungen aus den intermetallischen
Eisen-Aluminium-Silicium-Kobaltverbindungen bewirken,
daß der Leiter bzw. Draht spröde und somit im allgemeinen unbrauchbar wird. Grobe Ausscheidungen
sind solche mit einer Kerngröße von über 1 μΐη, gemessen
längs der Querachse dieser Teilchen, wohingegen feine Ausscheidungen eine Korngröße von unter 1 μΐη,
gemessen längs der Querachse der Teilchen aufweisen. Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher
erläutern.
D C!) jj IClC I Ül.·» V
Zunächst wurden Legierungen aus 0,47 Gew-% Eisen, 0,001 Gew,-% Kupfer, 0,003 Gew.-% Mangan,
0,001 Gew.-V, Magnesium, 0,001 Gew.-% Titan, 0,001 Gew.-% Vanadium und 0,015 Gew.-% Zink, 0,50 Gew.-%
Kobalt (Rest Aluminium) hergestellt.
Die hergestellten Legierungen unterschieden sich lediglich durch ihren Siliciumgehalt, der zwischen 0,04
und 0,88 Gew.-% schwankte. Die Legierungen, die einen Siliciumgehalt von 0,48 bis 0,88 Gew.-% aufwiesen,
wurden als erfindungsgemäß verwendbare Legierungen bezeichnet.
Sämtliche Legierungen wurden in kontinuierlicher Verfahrensweise zu endlosen Bändern vergossen und
dann in der beschriebenen Weise warm zu endlosen Bändern oder Stäben ausgewalzt. Die durch Warmwalzen
erhaltenen Produkte wurden dann kalt durch sich Succesive verengende Düsen gezogen, so daß schließlich
Drähte mit einem Durchmesser von 0,259 cm anfielen.
Abschnitte der erhaltenen Drähte wurden dann getrennt aufgespult und in einem Ofen bei verschiedenen
Temperaturen und verschieden lange geglüht, wobei Abschnitte verschiedener Zugfestigkeit anfielen.
Abschnitte der geglühten Drähte wurden dann in Vorrichtungen getestet, mit denen die Zugfestigkeit, die
Dehnung, die elektrische Leitfähigkeit und die Streckgrenze bestimmt werden konnten. Die erhaltenen
Ergebnisse sind in den folgenden Tabellen I und II zusammengestellt.
Draht mit einem Durchmesser von 0,259 cm
Prüf ling Nr. |
■'. Si | Ausgewalztes Band Zug- Streck festigkeit grenze (N/mm:) (N/mm-') |
144,2 | Deh nung (%) " |
% (ACS |
Gezogenes Band Zug- Streck- festigkeit grenze (N/mm!) 'N/mm') |
177,1 | Deh nung (%) " |
% IACS |
2-stiindige Zug festigkeit (N/mm!) |
Gli'hung Streck grenze (N/mm2) |
bei 232° Deh nung (%) |
C % !ACS |
1 | 0,04 | 172.9 |
I ACi 1
n/,i |
4,3 | 60,1 | 217,0 | 189,0 | 2,8 | 59,7 | 142,8 | 133,0 | 2,4 | 61,1 |
2 | 0 14 | 1011 | 158,2 | 4,9 | 59,6 | Tio rv /υο,υ |
206,5 | *,' | 59,4 |
1 1 -» 1
I JJ, I |
1 1-1 Λ I Δ f ,·+ |
1 Λ Λ
I Z,*t |
61,2 |
3 | 0,18 | 183.4 | 161,0 | 4,1 | 59,4 | 256,2 | 204,4 | 2,5 | 59,0 | 137,9 | 131,6 | 8,3 | 61,1 |
4 | 0.27 | 190.4 | 168,0 | 4,8 | 58,4 | 259,7 | 202,3 | 3,4 | 58,2 | 146,3 | 135,1 | 3,5 | 60,8 |
5 | 0,38 | 188.3 | 165,9 | 4,2 | 57,7 | 266,0 | 214,2 | 2,8 | "57,5 | 149,1 | 137,2 | 3,1 | 60,7 |
6 | 0.47 | 191.1 | 168,0 | 4,8 | 56,8 | 261,1 | 205,8 | 3,3 | 56,7 | 156,1 | 140.0 | 3,9 | 60,6 |
7 | 0,48 | 191.1 | 161,0 | 5,1 | 56,5 | 264,6 | 223,3 | 3,6 | 56,7 | 159,6 | 137,2 | 2,1 | 60,4 |
8 | 0.64 | 198,1 | 253,4 | 4,6 | 55,0 | 271,6 | 238,0 | 4,2 | 55,4 | 166,6 | 147,0 | 5,8 | 60,3 |
9 | 0.88 | 210,0 | 5,5 | 52,6 | 273,7 | 3,6 | 52,3 | 180,6 | 158,2 | 8,2 | 59,6 |
Draht mit einem D-.irchmesser von 0,259 cm
Prüf ling ΝγΓ |
i/l | 2 Stunden Zug festigkeit (N/mm2) |
bei 260° Streck grenze (N/mm2) |
C Deh nung |
IACS | 2 Stunden bei 288° Zug- Streck festigkeit grenze (N/mm2) (N/mm2) |
98,7 | C Deh nung |
IACS | 2 Stunden Zug festigkeit (N/mm2) |
bei 316° C Streck grenze (N/mm2) |
Deh nung |
IACS |
I | 0,04 | 122,5 | 114,1 | 17,4 | 61,3 | 114,8 | 81,9 | 18,0 | 61,4 | 110,6 | 86,1 | 25,9 | 61,4 |
2 | 0,14 | 115.5 | 98,0 | 20^ | 61,4 | 109,2 | 70,7 | 24,4 | 61,4 | 105,0 | 72,1 | 26,6 | 61,5 |
3 | 0,18 | 114,1 | 89,6 | 23,7 | 61,4 | 106,4 | 55,3 | 26,0 | 61,4 | 105,7 | 63,7 | 28,9 | 61,3 |
4 | 0,27 | 118,3 | 93,8 | 19,7 | 61,0 | 105,7 | 57,4 | 29,6 | 61,1 | 108,5 | 50,4 | 29,7 | 60,8 |
5 | 0,38 | 125,3 | 102,9 | 17,9 | 61,0 | 107,8 | 58,1 | 29,6 | 61,0 | 107,8 | 50,4 | 28,7 | 60,6 |
6 | 0,47 | 133,0 | 112,0 | 16,4 | 60,9 | 112,0 | 56.0 | 20,3 | 60,9 | 110,6 | 48,3 | 28,4 | 60,5 |
7 | 0,48 | 128,8 | 108,5 | 14,5 | 60,4 | 109,2 | 60,9 | 29,5 | 60,3 | 108,5 | 49,0 | 26,7 | 60,4 |
8 | 0,64 | 140,7 | 118,3 | 15,4 | 603 | 113,4 | 67,2 | 19,9 | 60,6 | 114,1 | 50,4 | 284 | 60,3 |
9 | 0,88 | 154,0 | 124,6 | 11,8 | 59,8 | 121,8 | 12,5 | 60,0 | 119,7 | 60,9 | 25,5 | 59.8 |
Warmfestigkeitstest:
Weitere Prüflinge, die in der beschriebenen Weise hergestellt wurden, wurden in einem Ofen so wärmebehandelt,
daß sie 2 Stunden lang auf einer Temperatur von 260° C gehalten und danach abkühlen gelassen wurden.
Nach dem Abkühlen wurden die Prülinge auf ihre
10
Zugfestigkeit und auf ihre Streckgrenze geprüft. Weitere Prüflinge wurden dann 4 Stunden lang auf einer
Temperatur von 250° C gehalten, um ihre Warmfestigkeit zu bestimmen. Die erhaltenen Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle III zusammengestellt:
Tabelle III | % Si | Zugfestigkeit (N/mm·1) |
Beibehaltene Zugfestigkeit nach dem Glühen, 250°. 4 h (%) |
Streckgrenze (N/mm1) |
Beibehaltene Streckgrenze nach dem Glühen. 250°, 4 h (0A) |
Prüfling Nr. |
0,04 | 122,5 | 96 | 114,1 | 96 |
1 | 0,14 | 115,5 | 98 | 98,0 | 96 |
2 | 0,18 | 114,1 | 96 | 89,6 | 91 |
3 | 0,27 | 118,3 | 94 | 93,8 | 87 |
4 | 0,38 | 125,3 | 92 | 102,9 | 85 |
5 | 0,47 | 133,0 | 92 | 112,0 | 86 |
6 | 0,48 | 129 5 | 94 | 108,5 | 9! |
Ί | 0,64 | 140,7 | 93 | 118,3 | 92 |
8 | 0,88 | 154,0 | 94 | 124,6 | 92 |
9 | |||||
Wie sich den in Tabelle III zusammengestellten Dsuen entnehmen läßt, zeigen die Prüflinge Nr. 7 bis
Nr. 9, die den erfindungsgemäß zu verwendenden entsprechen, beträchtlich verbesserte physikalische Eigenschaften
nach Durchführung des Warmfestigkeitstests im Vergleich zu den Prüflingen, die eine niedrige Sili
cium konzentration aufwiesen.
Dsrsrtia£ vorteilhafte Er°6bnisss bezü°!ich Zu°-
festigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung, elektrische Eigenschaften und Warmfestigkeit lassen sich ganz allgemein
dann erhalten, wenn die Ausgangslegierung 0,48 bis 0,88 Gew.-% Silicium, 0,30 bis 1,30 Gew.-%
Eisen und 0,20 bis 1,60, insbesondere 1,20 Gew.-% Kobalt enthält, wobei die Aluminiumkomponente Spurenelemente
des angegebenen Typs in den angegebenen Konzentrationen enthalten kann.
Typisch für die Leiter gemäß der erfindungsgemäßen Verwendung ist. daß sie mindstens 90% ihrer ursprünglichen
Zugfestigkeit beibehalten, wenn sie 4 Stunden bei 250° C gehalten werden.
Claims (2)
- Patentansprüche: g!.Verwendung einer Aluminiumlegierung nach Patent 21 34 393 aus 0,30 bis 1,30% Eisen, 0,20 bis 1,60% Kobalt, 0,48 bis 0,88% Silicium und als Rest Aluminium mit insgesamt nicht mehr als 0,15% zulässiger Beimengungen für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter Warmfestigkeit. ι ο
- 2. Verwendung einer Legierung nach Anspruch 1 aus 0,30 bis 0,55% Eisen, 0,50 bis 0,80% Kobalt, 0,48 bis 0,88% Silicium und als Rest Aluminium mit insgesamt nicht mehr als 0,15% zulässiger Beimengungen für den Zweck nach Anspruch 1. ti
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/559,112 US3958987A (en) | 1975-03-17 | 1975-03-17 | Aluminum iron cobalt silicon alloy and method of preparation thereof |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2611252A1 DE2611252A1 (de) | 1976-09-30 |
DE2611252C2 true DE2611252C2 (de) | 1984-03-29 |
Family
ID=24232317
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2611252A Expired DE2611252C2 (de) | 1975-03-17 | 1976-03-17 | Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter Warmfestigkeit |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3958987A (de) |
JP (1) | JPS51116104A (de) |
AU (1) | AU504146B2 (de) |
BR (1) | BR7601613A (de) |
DE (1) | DE2611252C2 (de) |
FR (1) | FR2304996A2 (de) |
GB (1) | GB1548231A (de) |
IN (1) | IN155511B (de) |
MX (1) | MX3210E (de) |
NO (1) | NO760925L (de) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3225313A1 (de) * | 1982-07-07 | 1984-01-12 | SMS Schloemann-Siemag AG, 4000 Düsseldorf | Verfahren zum walzen von breitbandvormaterial |
US6329075B1 (en) | 2000-02-03 | 2001-12-11 | Reycan, L.P. | Electrical conductivity and high strength aluminum alloy composite material and methods of manufacturing and use |
JP4927366B2 (ja) * | 2005-02-08 | 2012-05-09 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム導電線 |
JP4787885B2 (ja) * | 2008-08-11 | 2011-10-05 | 住友電気工業株式会社 | ワイヤーハーネス用電線、及び自動車用ワイヤーハーネス |
WO2011105586A1 (ja) * | 2010-02-26 | 2011-09-01 | 古河電気工業株式会社 | アルミニウム合金導体 |
RU2573463C1 (ru) * | 2014-07-08 | 2016-01-20 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный аэрокосмический университет имени академика С.П. Королева (национальный исследовательский университет)" (СГАУ) | Теплопрочный электропроводный сплав на основе алюминия |
EP3363025B1 (de) * | 2015-10-14 | 2021-12-08 | General Cable Technologies Corporation | Kabel und drähte mit leitfähigen elementen aus verbesserten aluminium-zirkonium-legierungen |
MX2019003681A (es) * | 2016-09-30 | 2022-05-11 | Obshchestvo S Ogranichennoy Otvetstvennostyu Obedinennaya Kompaniya Rusal Inzhenernotekhnologicheski | Metodo para obtener productos semifabricados deformados hechos de aleaciones basados en aluminio. |
US20200232071A1 (en) * | 2019-01-18 | 2020-07-23 | Divergent Technologies, Inc. | Aluminum alloys |
CN110328931A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-15 | 江苏盟杰新能源科技有限公司 | 一种自动化铜箔生产设备 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1579481A (en) * | 1925-01-22 | 1926-04-06 | Hybinette Victor Evers | Light aluminum alloy and method of producing same |
US3811846A (en) * | 1970-12-01 | 1974-05-21 | Southwire Co | Aluminum alloy electrical conductor |
-
1975
- 1975-03-17 US US05/559,112 patent/US3958987A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-03-16 AU AU12058/76A patent/AU504146B2/en not_active Expired
- 1976-03-16 NO NO760925A patent/NO760925L/no unknown
- 1976-03-17 IN IN469/CAL/76A patent/IN155511B/en unknown
- 1976-03-17 MX MX000093U patent/MX3210E/es unknown
- 1976-03-17 BR BR7601613A patent/BR7601613A/pt unknown
- 1976-03-17 JP JP51029052A patent/JPS51116104A/ja active Pending
- 1976-03-17 GB GB10770/76A patent/GB1548231A/en not_active Expired
- 1976-03-17 FR FR7607692A patent/FR2304996A2/fr active Granted
- 1976-03-17 DE DE2611252A patent/DE2611252C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BR7601613A (pt) | 1976-09-14 |
IN155511B (de) | 1985-02-09 |
MX3210E (es) | 1980-07-11 |
JPS51116104A (en) | 1976-10-13 |
DE2611252A1 (de) | 1976-09-30 |
NO760925L (de) | 1976-09-20 |
AU504146B2 (en) | 1979-10-04 |
AU1205876A (en) | 1977-09-22 |
US3958987A (en) | 1976-05-25 |
FR2304996B2 (de) | 1979-04-20 |
FR2304996A2 (fr) | 1976-10-15 |
GB1548231A (en) | 1979-07-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE112007002585B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Leiters und Leiter | |
DE69701817T2 (de) | Hochfeste und wärmebeständige Aluminium-Legierung, leitfähiger Draht, Oberleitung und Verfahren zur Herstellung der Aluminium-Legierung | |
DE69327470T2 (de) | Kupferlegierung mit hoher festigkeit und guter leitfähigkeit und verfahren zu deren herstellung | |
DE2551294C3 (de) | Verfahren zur Herstellung dispersionsverfestigter Aluminiumlegierungsbleche | |
DE2623465C2 (de) | Verfahren zur Herstellung elektrischer Leiter aus Aluminiumlegierungen | |
DE2435456B2 (de) | Leiter aus einer aluminiumlegierung | |
DE2227523A1 (de) | Aluminium-nickellegierter elektrischer leiterwerkstoff und verfahren zu seiner herstellung | |
DE2623431A1 (de) | Verfahren zur herstellung von elektrischen leitern | |
DE112016002640T5 (de) | Aluminium-Legierungs-Draht, verdrillter Aluminium-Legierungs-Draht, umhüllter Draht und Kabelbaum | |
DE2804087A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zum herstellen von walzdraht durch kontinuierliches giessen und walzen | |
DE2134393C2 (de) | Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen | |
DE1783163A1 (de) | Verfahren zur verbesserung der elektrischen leitfaehigkeit und festigkeit von kupferlegierungen | |
DE2611252C2 (de) | Verwendung einer Aluminiumlegierung für die Herstellung von elektrisch leitenden Gegenständen mit erhöhter Warmfestigkeit | |
DE2116549C3 (de) | Verfahren zur Herstellung von Kupferlegierungen, die einen hohen Gehalt an Eisen, Kobalt und Phosphor aufweisen, mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und gleichzeitig hoher Festigkeit | |
DE3023798A1 (de) | Kupferlegierung | |
DE1925597B2 (de) | Verfahren zur herstellung eines aluminiumlegierungsdrahtes mit einer elektrischen leitfaehigkeit von wenigstens 61 % iacs | |
DE2655433A1 (de) | Elektrischer leiter aus einer aluminium-legierung | |
DE2317994B2 (de) | Verwendung einer Aluminiumlegierung als Werkstoff für elektrische Leiter | |
DE2543899C3 (de) | Elektrische Leiter aus einer Aluminiumlegierung | |
DE2620978A1 (de) | Elektrische leiter aus alfe- legierungen und verfahren zu deren herstellung | |
DE2709511A1 (de) | Verfahren zur herstellung von aluminium-knetlegierungen | |
DE69426020T2 (de) | Verbesserungen in oder bezüglich die herstellung von extrudierte aluminium-lithium legierungen | |
DE2221660A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierungen hoher Festigkeit und Duktilitaet | |
US3960606A (en) | Aluminum silicon alloy and method of preparation thereof | |
DE1243402B (de) | Verfahren zur Verbesserung der mechanischen und elektrischen Eigenschaften von Aluminiumleiterdraehten |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: VON FUENER, A., DIPL.-CHEM. DR.RER.NAT. EBBINGHAUS |
|
AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2134393 Format of ref document f/p: P |
|
AF | Is addition to no. |
Ref country code: DE Ref document number: 2134393 Format of ref document f/p: P |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8340 | Patent of addition ceased/non-payment of fee of main patent |