DE69212533T2 - Verfahren zur Verbesserung der Querisotropie eines dünnen Produktes aus einer AA 7000 Aluminium-Legierung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Isotropie der mechanischen Zugeigenschaften in jeder die Quer-Kurzrichtung enthaltenden Ebene von dicken Erzeugnissen aus Al-Legierung mit Gefügeaushärtung, die zur Serie 7000 nach der Bezeichnung der Aluminum Association gehört.
• Man weiß, daß die dicken Kneterzeugnisse aus Aluminiumlegierung dieses Typs eine Zone schwacher Dehnbarkeit in Verbindung mit schwachen mechanischen Zugfestigkeiten in jeder die Quer-Kurz(TC)-Richtung enthaltenden Ebene in einer Zone aufweisen, die bei etwa 40-60º von dieser Quer-Kurzrichtung liegt.
• Dies führt allgemein zu einem Mangel an Haltbarkeit bei mechanischen Beanspruchungen, die in dieser Zone entweder im Lauf der Herstellung oder im Lauf der Verwendung solcher Materialien auftreten.
• Bekannt sind, durch den Aufsatz von J.C. WILLIAMS und E.A. STARKE "The role of Thermomechanical Processing in Tailoring the Properties of Aluminum and Titanum Alloys", veröffentlicht in den Unterlagen des ASM Materials Science Seminars "Deformation Processing and Structure" in Saint-Louis, Missouri, USA, im Oktober 1982, auch thermomechanische Behandlungen mit der Kurzbezeichnung ITMT, die eine Abfolge von Verformungen und Wärmebehandlungen vorsehen. Diese ITMT-Behandlungen führen zu einem feinen äquiaxialen Gefüge mit vollständiger Rekristallisation, wodurch sich eine Verminderung der Anisotropie des behandelten Erzeugnisses ergibt. Diese komplexen Behandlungen werden wegen ihrer hohen Kosten, mit Ausnahme der Herstellung superpiastischer Bleche, industriell nicht angewendet.
• Das Problem der Anisotrople in der Quer-Kurz-Dehnbarkeit wird durch die Anwendung des Herstellungsverfahrens gemäß der Erfindung gelöst, wie es im Anspruch 1 definiert ist; die Ansprüche 2-5 betreffen bevorzugte Ausführungsarten dieses Verfahrens.
Erfindungsgemäß
• a) gießt man so ein Erzeugnis in Form von Blöcken (Platten oder Barren) aus einer Legierung der Serie 7000 gemäß der Bezeichnung der Aluminum Association, die höchstens 90 % der Maximalgehalte an Fe und/oder Si und vorzugsweise höchstens 75 % davon enthält.
• Man toleriert wenigstens eines der folgenden Elemente bis zu den angegebenen Gehalten: Zr ≤ 0,15, Mn ≤ 0,45, Cr ≤ 0,23, Hf ≤ 0,15 Ti ≤ 0,10, wobei indessen der Gesamtgehalt unter 0,90 % liegt.
• Das Zr wird bei den dicken Erzeugnissen, wie z.B. den mittleren und starken Blechen und geschmiedeten oder geprägten Erzeugnissen einer Dicke ≥ 20 mm bevorzugt.
• Man zieht Cr + Mn für die dünnen Erzeugnisse (( 15 mm) vor.
• b) Man homogenieirt das Erzeugnis derart, um die Gußeutektika aufzulösen und ausreichend feine intermetallische Verbindungen zu erhalten; man hat vorzugsweise Zr-Phasen (Al&sub3;Zr in Kugelform) eines Durchmessers ≤ 30 nm und Al&sub1;&sub8; Cr&sub2;Mg&sub3;- und/oder Al&sub2;&sub0;Cu&sub2; Mn-Phasen in Form von Plättchen oder Stäbchen, deren Maximalabmessung unter 500 nm ist.
• c) Man verformt dieses homogenisierte Erzeugnis zu einem Knetprodukt, wie z.B. Blechen, Profilen usw. ..., unter solchen Bedingungen, daß das Enderzeugnis, nach einer Lösungs glühung, einen Rekristallisationsgrad über 15 % und vorzugsweise über 25 % sowie unter 35 % hat, der durch Bildabtasten auf einem Mikroschliff in einer Zone gemessen wird, die im mittleren Drittel des Erzeugnisses liegt.
• d) Das warmverformte Erzeugnis wird anschließend durch Lösungsglühen, Abschrecken, eventuelles gesteuertes plastisches Verformen und Warmauslagerung, vorzugsweise Überanlassen, zum Erhalten des Enderzeugnisses wärmebehandelt
• Es ist bekannt, daß zum Erhalten der angegebenen Rekristallisationsgrade das Ende der Warmverformung bei einer genügend niedrigen Temperatur (T ºC), typisch unter 390 ºC und vorzugsweise unter 370 ºC, durchgeführt werden muß, wobei diese Temperaturen insbesondere von der Art und der Zusammensetzung der betrachteten Legierung, der Dicke des Erzeugnisses abhangen und ein ausreichend hoher Verformungsgrad allgemein > 100 % und vorzugsweise > 150 % ist. Der Verformungsgrad wird durch S - s/s x 100 definiert, wobei
• S die Querschnittsfläche im Verformungsverlauf ist, wenn sie die Temperatur T ºC erreicht, und
• s die Querschnittsfläche nach der Verformung ist.
• Die Erfindung, die auch die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltenen Erzeugnisse betrifft, wird mit Hilfe der folgenden und durch die folgenden Figuren veranschaulichten Beispiele besser verstanden:
• Die Fig. 1 zeigt die Beziehung zwischen Δ A/A (im folgenden definiert) in der Längs/Querkurz(L-TC)-Ebene und dem Rekristallisationsgrad in der Halbdicke für dicke Bleche aus 7010.
• Die Fig. 2 zeigt einen Vergleich der Isotropie (der Dehnung %) in der Querlang/Querkurz(TL/TC)-Ebene von dicken Blechen aus 7010 in den Zuständen T 7651 und T 7451.
• In allen folgenden Beispielen wird die Anisotropie in der betrachteten Ebene durch den Parameter Δ A/A gekennzeichnet, wobei Δ A der Zugdehnungsunterschied zwischen der TC-Richtung und der dem Dehnungsminimum entsprechenden Richtung bezüglich der Querkurz-Dehnung A ist.
BEISPIEL 1 Einfluß des Rekristallisationsgrades (siehe auch Fig. 1)
• Mit Blechen einer Dicke von 90 mm aus 7075 mit Rekristallisationsgraden von 5 bzw. 25 %, durch Bildabtasten in der Halbdicke gemessen, erhielt man die folgenden Ergebnisse in der L-TC-Ebene. Rekristallisationsgrad Richtung Dehnung
BEISPIEL 2 Einfluß der Reinheit
• Bleche von 100 mm Dicke aus Legierungen 7075 und 7475 mit jeweils den folgenden Gehalten an Fe und Si:
• wurden gemäß einem gleichen Herstellungs- und Wärmebehandlungsbereich erhalten. Die in der L-TC-Ebene erhaltenen Ergebnisse sind die folgenden: Legierung Richtung
BEISPIEL 3 Einfluß des Anlaßzustandes (Fig. 2)
• Der statistische Vergleich des arithmetischen Mittels der Abweichung Δ A zwischen den Zuständen T 74 und T 76 bei im Laboratorium behandelten Blechen einer Dicke von 80, 105 und 150 mm.
• Man stellt fest, daß der T 74-Zustand günstiger als der T 76-Zustand ist.

Claims (8)

1. Verfahren zur Verbesserung der Isotropie in jeder die Querkurzrichtung enthaltenden Ebene von dicken Erzeugnissen aus Al-Legierungen mit Gefügeaushärtung der Serie 7000, gemäß dem:

a) man eine höchstens 90 % der Maximalgehalte an Fe und Si nach den Angaben der Aluminum Association enthaltende Zusammensetzung gießt,

b) man diese zusammensetzung homogenisiert,

c) man das homogenisierte Erzeugnis unter solchen Bedingungen warmverformt, daß der Rekristallisationsgrad des Enderzeugnisses über oder gleich 15 % und unter 35 % ist, und

d) das Erzeugnis anschließend durch Lösungsglühen, Abschrekken, eventuelles gesteuertes Verformen und Warmauslagerung zum Erhalten des Enderzeugnisses wärmebehandelt wird.

2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammensetzung Fe- und Si-Gehalte enthält, die höchstens 75 % der Maximalgehalte der Aluminum Association erreichen.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Warmverformung zu einem Rekristallisationsgrad über oder gleich 25 % führt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung eine Legierung ist, die höchstens 0,15 % Zr, 0,45 % Mn, 0,23 % Cr, 0,15 % Hf, 0,10 Ti enthält, wobei Zr + Mn + Cr + Hf + Ti ≤ 0,90 % gilt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmauslagern zu einem T74-Zustand nach den Angaben der Aluminum Association führt.

6. Nach einem der Ansprüche 1 bis 5 erhaltenes dickes Erzeugnis, dadurch gekennzeichnet, daß die relative Zugdehnungsverminderung ΔA/A zwischen der Querkurz(TC)-Richtung und der der Minimaldehnung entsprechenden Richtung in jeder eine Querkurzrichtung enthaltenden Ebene unter 35 % ist.

7. Dickes Erzeugnis nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder eine Querkurzrichtung enthaltenden Ebene A % > 3 ist.

8. Erzeugnis nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Al&sub3;Zr-Phasen einen Durchmesser unter oder gleich 30 nm haben und daß die Al&sub1;&sub8;Cr&sub2;Mg&sub3;- und/oder Al&sub2;&sub0;Cu&sub2;Mn-Phasen in Formen von Plättchen oder Stäbchen sind, deren maximale Abmessung unter 500 nm ist.