NO142791B - Varmbearbeidet aluminiumlegeringsprodukt og fremgangsmaate ved fremstilling av! saadant produkt - Google Patents
Varmbearbeidet aluminiumlegeringsprodukt og fremgangsmaate ved fremstilling av! saadant produkt Download PDFInfo
- Publication number
- NO142791B NO142791B NO750014A NO750014A NO142791B NO 142791 B NO142791 B NO 142791B NO 750014 A NO750014 A NO 750014A NO 750014 A NO750014 A NO 750014A NO 142791 B NO142791 B NO 142791B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- alloy
- quenching
- ppm
- temperature
- hours
- Prior art date
Links
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 3
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 49
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 41
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 40
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 13
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 11
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 8
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 4
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 claims description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 12
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 3
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000000748 compression moulding Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 description 1
- 238000010921 in-depth analysis Methods 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 208000024891 symptom Diseases 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/057—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with copper as the next major constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
- C22F1/053—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with zinc as the next major constituent
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Forging (AREA)
- Heat Treatment Of Nonferrous Metals Or Alloys (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Description
Foreliggende oppfinnelse angår varm-bearbeidede produkter
av aluminiumslegering samt en fremgangsmåte for varme-
behandling av sådanne legeringer.
Varm -bearbeidede aluminiumslegeringsprodukter (bearbeidet
ved valsing, smiing, formpressing eller ekstrudering eller hvilken som helst annen metode) anvendes i økende mengder,
særlig i luftfartsindustrien. Det er således vanlig praksis å .fremstille visse deler av flyskrog og vinger som utsettes for kraftig mekanisk påkjenning, ved bearbeiding av plater som har så stor tykkelse som 90 eller 100 mm, eller iblant noe større.
Det er et velkjent forhold at sådanne produkter av aluminiums-legeringer nesten alltid er anisotrope og til en viss grad oppviser en fiberstruktur som er frembragt ved den anvendte bearbeidingsprosess. Produktenes mekaniske egenskaper på
tvers av fiberretningen er følgelig vesentlig dårligere enn egenskapene langs fiberretningen, hvilket vil si prinsippielt i retning av deformasjonen.
Den største ulempe ved denne fibersturktur og den medfølgende anisotropi er at det må tas hensyn til de nedsatte material-egenskaper i "tverr"-retningen, hvilket i tallrike tilfeller resulterer i en vesentlig vektøkning av vedkommende kompo-
nenter med alle de' ugunstige følger dette er kjent å ha for et luftfartøys lasteevne.
Det er derfor et formål for foreliggende oppfinnelse å frem-skaffe aluminiumlegeringsprodukter med hovedsakelig homo-
gen og isotrop materialstruktur, således at mekaniske egenskaper som flytegrense, strekkfasthet, bruddforlengelse og tendens til sprekkspredning stort sett er de samme i alle retninger. Nærmere bestemt har oppfinnelsen som formål å
oppnå dette ved produkter av sådanne aluminiumlegeringer som inngår i legeringsseriene 7000 og 2000 i henhold til American Aluminium Association (AAS). AAS publiserer med
visse mellomrom oppdaterte lister over legeringer som er registrert i disse serier.
Legeringsbestanddelene som inngår i de registrerte legeringer
i 2000-serien ligger stort sett innenfor følgende områder angitt i vektprosent: 0,15-1,3% Si, 0,18-1,4% Fe, 1,2-6,8% Cu, 0-1,2% Mn, 0-1,3% Mg, 0-0,2% Cr, 0-2,3% Ni, 0,1-0,5% Zn, 0,05-0,15% V, 0,04-0,2% Ti, høyst 0,15% totalt og 0,05% enkeltvis av andre elementer, samt resten aluminium.
Legeringsbestanddelene som inngår i de registrerte legeringer
i 7000-serien ligger stort sett innenfor følgende områder angitt i vektprosent: 0,1-0,5% Si, 0,1-0,6% Fe, 0,05-2,6% Cu, 0-1,5% Mn,
0-3,7% Mg, 0-0,35% Cr, 0-0,05% Ni, 0,8-8,4% Zn, 0-0,05% V, høyst 0,15% totalt og 0,05% enkeltvis av andre elementer, samt resten aluminium.
For detaljert materialsammensetning av hver av de legeringer som inngår i de nevnte legeringsserier henvises til AAS<1>s periodiske publikasjon: "Registration Record of International Alloy Designations and Chemical Composition Limits for
Wrought Aluminium and Wrought Aluminium Alloys".
Oppfinnelsen gjelder således et varm-bearbeidet aluminiumlegeringsprodukt av den art som kan herdes ved bråkjøling umiddelbart etter en løsningsvarmebehandling med en bråkjøl-ingshastighet større enn en materialbestemt kritisk bråkjøl-ingshastighet og som oppfyller spesifikasjonene for legeringsseriene 2000 og 7000 i AAS (Aluminium Association Standards), samt har i det minste sonevis isotropisk materialstruktur med ekviaksiale krystallkorn, idet produktets særtrekk i henhold til opofinnelsen består i at utfelte korn i sekundær fase i den isotropiske materialstruktur hovedsakelig er koalisert til en partikkelstørrelse større enn 0,5 ^um og legeringen har et hydrogeninnhold på mindre enn 0,5 ppm, fortrinnsvis mindre enn 0,2 ppm eller helst under 0,1 ppm, for
å oppnå nedsatt kritisk bråkjølingshastighet.
Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte ved fremstilling av
et varmbearbeidet produkt av den art som er angitt ovenfor,
idet denne fremgangsmåte gjør det mulig å nedsette eller eliminere de mekaniske egenskapers anistropi for vedkommende aluminiumlegeringer. Denne varmebehandling har som særtrekk i henhold til oppfinnelsen at det ferdig varmbearbeidende produkt før løsningsvarmebehandling ved en temperatur under solidustemperaturen og påfølgende bråkjøling, for å oppnå nedsatt kritisk bråkjølingshastighet, utsettes for følgende behandlingstrinn i angitt rekkefølge: a) utgassing inntil legeringens hydrogeninnhold er nedsatt til mindre enn 0,5 ppm, fortrinnsvis mindre enn 0,2 ppm og
helst under 0,1 ppm, og
b) oppvarming til en temperatur mellom legeringens solidus-
og liquidustemperatur og som bibeholdes i 1/2 til 12 timer.
En varmebehandling ved høy temperatur i henhold til behandlingstrinn b) er i og for seg kjent fra US patentskrift nr. 2 249 349, men med den vesentlige forskjell at behandlingen utføres før varm bearbeidingen av aluminiumlegeringen til ferdig produktform.
Det er imidlertid av avgjørende betydning at denne varmebehandling utføres etter bearbeidingen for at den skal få den til-siktede virkning, nemlig en vesentlig senkning av den såkalte "kritiske bråkjølingshastighet". Det er kjent at avkjølings-hastigheten under bråkjøling bestemmes både av vedkommende gjenstands dimensjoner og av bråkjølingsmediets art og temperatur. Det er videre kjent at den temperatursenkning pr. tids-enhet må være tilstrekkelig stor til å hindre fornyet utfelling av de bestanddeler av den varmbehandlende legering som befinner seg i løsning i materialmatrisen. En kritisk bråkjølings-hastighet kan spesifiseres for hver aluminiumlegering av ovenfor angitt art, og er f.eks. ca 40°C pr. sekund for legeringen 7075 i legeringsserien 7000. Med lavere avkjølingshastighet vil legeringens mekaniske egenskaper (Vickers-hårdhet, strekkfasthet) nedsettes raskt, mens de ved høyere avkjølingshastighet vil forbli hovedsakelig konstant eller være gjenstand for en svak forbedring.
Kombinasjonen av disse to virkninger, nemlig eliminering av anisotropi og nedsetning av den kritiske bråkjølingshastig-het, muliggjør en mer rasjonell produktkonstruksjon, fordi vedkommende produkter vil være i stand til å motstå mekaniske påkjenninger av hovedsakelig samme størrelse i alle retninger, og fordi det vil være mulig å bråkjøle faste komponenter i mindre aggresive media enn kaldt vann (f.eks. kokende vann eller en luftstrøm), for derved å nedsette risikoen for sprekker frembragt ved bråkjøling og behovet for en spennings-utjevnende eldingsbehandling.
Den nye varmebehandling i henhold til oppfinnelsen er basert på overraskende resultater av en dybdeanalyse av det fenomen som er kjent som "eutektisk smelting".
I følge kjent teknikk utføres varnebehandling av aluminiumlegeringer ved en temperatur under en viss temperatur som er kjent som det "eutektiske smeltepunkt", og over denne temperatur kan varmebehandlingen i det mest ugunstige tilfelle forårsake fullstendig nedbryting av vedkommende produkt under avkjøling eller i alle fall frembringe vesentlig dårlige mekaniske egenskaper. Denne såkalte "brente" struktur er kjennetegnet ved nærvær av irreversibel porøsitet og flytende faser.
I motsetning til dette er det nå funnet at en gjenstand av de nevnte aluminiumlegeringer kan oppvarmes uten påfølgende nedbrytning til en temperatur over solidus-temperaturen T-j^ men under liquidus-temperaturen T^, forutsatt at vedkommende gjenstand i henhold til oppfinnelsen når behandlingen utføres inneholder mindre enn 0,5 ppm, fortrinnsvis mindre enn 0,2 ppm eller helst under 0,1 ppm, hydrogen som kan frigjøres i gassform opp til temperaturen T^. Dette kan oppnås ved en innledende utgassingsbehandling i flytende eller faste fase. Ved en behandling av denne art er det også mulig praktisk talt fullstendig å eliminere enhver tendens til fiber-dannelse.
Ved hensiktsmessig valg av behandlingstemperaturen T (T^<<>C T^< T^) samt behandlingstiden ved denne temperatur for hver legeringstype, vil det være mulig å oppnå alle mellom-liggende tilstander mellom en fiberstruktur og en rekrystallisert struktur med ekviaksiale korn.
Denne behandling er særlig effektiv for legeringer med sekundærfaser på basis av sådanne elementer som mangan og/ eller krom og/eller zirconium og/eller jern, som videre er kjent å ha en vesentlig hindrende virkning på rekrystall-isasjonsfenomenet når disse elementer utskilles i meget fin form.
Den nye behandling i henhold til oppfinnelsen, hvorunder metallet delvis føres tilbake, til flytende fase, gjør det mulig å øke utfellingen av sekundære faser og oppnå re-krystallisasjon uten på noen måte å eliminere den herdings-effekt som skriver seg fra dispersjonen av de sekundære faser. Utseende og omfanget av de sammenballede utskilte korn er særeget for denne behandling, slik det vil bli vist i det følgende under henvisning til mikrofotografier.
Da videre disse sammenballede, utfeite korn vil tjene somf kjerner for utfelling av grovere faser, slik som xMgZn2, under den påfølgende bråkjøling vil det forstås at, fordi antallet sammenballede utskilte korn avtar etter hvert som deres størrelse øker, vil legeringens bråkjølingsegenskaper forbedres'og den kritiske bråkjølingshastighet vil avta raskt til en verdi vesentlig under sitt normale nivå, slik som vist ved de etterfølgende eksempler 3 og 4.
Blant de meget holdfaste aluminiumlegeringer som påvirkes særlig effektivt ved denne behandling, kan nevnes 7075
(<0,40% Si,<0,50% Fe, 1,2-2,0% Cu,<0,3% Mn, 2,1-2,9% Mg 0,18-0,28% Cr, 5,1-6,1% Zn,<0,2% Ti + øvrige elementer som angitt ovenfor og resten aluminium) i legeringsserien 7000
(AAS).
Behandlingen i henhold til oppfinnelsen følges'av en løs-ningsvarmebehandling ved en temperatur under T^ med det formål å resorbere heterogene tilstander som skriver seg fra varmepåvirkningen mellom temperaturene-T^ og T2.
I de etterfølgende eksempler prøves legeringsgjenstanders isptropi med hensyn på flytegrense YS, strekkfasthet UTS
og relativ bruddforlengelse. Verdiene for flytegrensen og strekkfastheten er herunder angitt i hektobar (hb) mens forlengelsen er angitt i prosent (%).
Med hensyn til hydrogeninnholdet i de legeringer som er angitt i utførelseseksemplene er dette ikke spesifisert da det var så lavt at det var vanskelig å måle. Det er like-vel sikkert at hydrogeninnholdet i disse tilfeller var lavere enn 0,5 ppm, da det er klarlagt at hydrogeninnholdet over denne verdi ved varmebehandling over legeringens solidus-temperatur i henhold til oppfinnelsen umiddelbart medfører dannelse av blåsehull, sprekker, porer o.l. som gjør produktet kommersielt uanvendbart. I dette tilfelle er også forlengelsen ved strekkprøver lik null eller meget lav verdi, og undersøkelse av vedkommende produkt med ultra-lyd angir klart en meget dårlig indre materialstruktur.
Da ingen av disse symptomer kunne påvises, er det åpenbart at den utgassing av prøvestykkene som ble utført før de angitt varmebehandlinger har vært effektiv.
EKSEMPEL 1
En 40 mm tykk plate av legeringen 7075 (Aluminium Association Standards) med den materialsammensetning som er angitt ovenfor, ble funnet å ha følgende fasthetsegenskaper i tilstanden Tr (løsnings-varmebehandling i tre timer ved 470°C, bråkjøling i kaldt vann og elding i 24 timer ved 120 C):
Den samme plate, som ble funnet å ha en solidus-temperatur TL på omkring 535°C, ble holdt i 1,5 time ved 540°C (5°C over T^), og derpå i 3 timer ved 470°C (65°C under T ), og derpå bråkjølt i kaldt vann samt endelig eldet i 24 timer ved 120°c.
Den ble da funnet å ha følgende egenskaper:
I begge tilfeller er den kritiske verdi av seighetsfaktoren Klc uttrykt i hektobar x \f mm. I dette tilfellet oppnås nesten perfekt isotropi med hensyn til fasthets-egenskapene, mens anisotropien for seighetsfaktoren er nedsatt i betrakte-lig grad. Seigheten i dybde- eller tykkelsesretningen er øket med omkring 30%.
EKSEMPEL 2
En 50 mm tykk plate av aluminiumlegering med følgende kjemiske sammensetning:
4,3% Cu, 0,85% Si, 0,45% Mg, 0,58% Mn, 0,13% Fe (for denne sammensetning er temperaturen omtrent 525°C), ble etter varmvalsing og behandling på vanlig måte i tilstanden Tg (løsnings-varmebehandling i 8 timer ved 505°C, bråkjøling i kaldt vann, elding i 6 timer ved 175°C), funnet å ha følgende fasthetsegenskaper:
En lignende plate ble så varmebehandlet i henhold til oppfinnelsen på følgende plate:
- 4 timers opphold ved 535°C (10°C over T )
- 8 timers løsnings-varmebehandling ved 505 C
(20°C under T )
- bråkjøling i kaldt vann
- 8 timers elding ved 175°C .
Etter denne behandling hadde platen følgende fasthetsegenskaper:
Både flytegrense YS og strekkfasthet UTS er hovedsakelig den samme i tre retninger, idet platens dybde-egenskaper er forbedret i vesentlig arad i forhold til den normalt be-handlede plate.
Mikrografisk undersøkelse av de isotrope produkter i henhold til oppfinnelsen angir en karakteristisk rekrystallisa-sjonsstruktur med fine ekviaksiale korn og tallrike utfelte partikler i sekundære faser og større enn 0,5 ^um, mens produkter med fiberstruktur som følge av konvensjonell behandling oppviser en meget finere spredning av disse faser, idet deres midlere kornstørrelse i dette tilfelle ligger mellom 0,0 5 ^um og 0,1 ^um. Det bør bemerkes at "midlere størrelse" av de ovenfor angitte utfelte partikler til-svarer den midlere størrelse av den største partikkeltype, som representerer omkring 70 - 80% av de sekundære fasers volum. Figurene la, 2a, 3a viser prøver behandlet med fluor/bor-reaktant før undersøkelse under et optisk mikroskop. Figurene lb og 3b viser prøver behandlet med Keller's re-aktant før undersøkelse under et optisk mikroskop. Figurene lc og 3c viser prøver undersøkt ved hjelp av elek-tronisk transmisjons-mikroskop.
Den gjeldende målestokk er angitt ved siden av hver figur.
Mikrofotografiene la, lb, lc viser strukturen av en gjenstand
av legeringen 7075 behandlet på kjent måte i 3 timer ved 470°C, mens mikrofotografiene 2 og 3 viser utseende av strukturen for samme gjenstand behandlet i henhold til oppfinnelsen (T^ ). For denne legering er = 535°C.
Det kan utledes fra fotografiet la at strukturen er fibrøs og at de sekundære faser (dvs. Cr og Fe), som er meget fint fordelt mellom kornene, ikke kan sees under et optisk mikroskop (lb) og bare er synlige under et elektronmikroskop (lc).
Under en kort oppholdstid over temperaturen T (1 time ved 540°C, fulgt av 3 timer ved 470°C), kan det sees at det foreligger delvis oppløsning av fiberstrukturen (2a). Re-krystallisasjon finner sted i de soner hvor de utfelte sekundære faser av Cr og Fe er sammenballet til en dispersjon av kulepartikler som da er synlige under et optisk mikroskop.
Etter lengre oppholdstid ved temperaturen Tfc (4 timer ved 540°C, fulgt av 3 timer ved 470°C), er fiberoppløsningen fullstendig (3a). Også i dette tilfellet er de sekundære
faser klart synlige under et optisk mikroskop (3b).
Graden av fiber-oppløsning er følgelig avhengig av oppholds-
tiden over temperaturen T^, som er definert ovenfor samt av intervallet mellom behandlingstemperaturen T og denne temperaturen T^. Den oppnådde struktur er karakteristisk for denne behandling. Den vil være meget forskjellig for struk-
turen for et fibrøst metall, men også fra den struktur, som kan observeres for et metall som er rekrystallisert etter, utglødning i fast fase. I det sistnevnte tilfelle er de utfelte sekundære faser meget fint og homogent fordelt mellom kornene.
Nedsettelsen av den kritiske bråkjølingshastighet som opp-
nås ved behandling i henhold til foreliggende oppfinnelse,
vil fremgå av følgende figurer og eksempler.
Fig. 4 og 5 viser hvorledes Vickers-hårdheten for legeringen 7075 (HV10 i kg/mm ) forløper som en funksjon av bråkjøl-ingshastigheten (i °C pr. sek.) når det gjelder en 7075
legering behandlet på kjent måte (kurvene A) og i henhold til oppfinnelsen (kurvene B). Den kritiske bråkjølings-hastighet, som er av størrelsesorden 40°C pr. sek. i det førstnevnte tilfellet, nedsettes til omkring 10°C pr. sek.
1 det sistnevnte tilfellet.
Når det gjelder fig. 4, ble eldingen utført i 24 timer ved
120°C (behandling Tg) og, når det gjelder fig. 5, ble den utført i en periode på 6 timer ved 105°C, samt derpå i en periode på 24 timer ved 158°C (behandling T 73).
Det kan også vises at økningen i hårdhet for legeringen 7075
som et resultat av behandlingen T 73 er klart større (omtrent 2 0 kg/mm 2) enn den som oppnås ved behandlingen Tg ved samme bråkjølingshastighet.
Fig. 6 og 7 viser hvorledes Vickers-hårdheten for legeringen
7050 ( 0,12% Si, 0,15% Fe, 2,0-2,6% Cu, 0,10% Mn, 1,9-
2,6% Mg, 0,04% Cr, 5,7-6,7% Zn, 0,08-0,15% Zr, 0,06% Ti +
øvrige elementer som angitt ovenfor og resten aluminium) for-løper som funksjon av bråkjølingshastigheten (i °C pr. sek.),
på den ene side som et resultat av konvensjonell behandling (kurvene A) og på den annen side som et resultat av en behandling i henhold til oppfinnelsen (kurvene B).
Når det gjelder fig. 6, fant eldingen sted i en periode på
24 timer ved 120°C (behandlina To,), mens eldingen i det viste tilfelle i fig. 7 fant sted først i 24 timer ved 120°C
og derpå i 24 timer ved 163°C (behandling T 73)
Også i dette tilfellet oppnådd det betydelige forbedringer
ved behandling i henhold til oppfinnelsen. Denne behandling muliggjør f.eks. naturlig kjøling i stille luft av smidde gjenstander av legeringen 7050 (tilsvarende en kjølings-hastighet av størrelsesorden 0,5°C pr. sek.) uten vesentlige nedsatte fasthetsegenskaper i forhold til en smidd gjenstand bråkjølt i vann, samtidig som alle ulemper ved bråkjøling i vann unngås (bråkjølingssprekker, nødvendigheten av spennings-utjevnende elding).
Nedsettelsen av den kritiske bråkjølingshastigheten i henhold
til oppfinnelsen medfører flere betydelige fordeler, og
.særlig; 1. Godstykkelsen for de bråkjølte gjenstander kan økes uten at dette medfører forandringer i indre mekaniske egenskaper . 2. Mindre aggressive bråkjølingsmedia enn kaldt vann kan anvendes, f.eks. kokende vann, hvorved gjenværende spenninger frembragt ved bråkjølingen kan nedsettes, og behovet for spenningsutjevning i forbindelse med valsede produkter redu-seres.
EKSEMPEL 3
Prøvestykker av legeringen 7075 behandlet på kjent måte
(3 timer ved 470°C, bråkjøling i vann, elding T^) samt i henhold til oppfinnelsen (4 timer ved 540°C og derpå 3 timer ved 470°C, bråkjøling i vann, elding Tc som ovenfor) ble undersøkt med hensyn på prøvestykkenes Vickers-hårdhet ved vanntemperaturer på 20°C og 100°C under bråkjølingen.
Følgende resultater ble oppnådd:
Det vil innses at bråkjøling i kokende vann nedsettes Vickers-hårdheten med ca. 30% når det gjelder vanlig behandling, men knapt 3% når det gjelder behandling i henhold til oppfinnelsen.
EKSEMPEL 4
Det ble utført prøver for å bestemme mekaniske egenskaper for prøvestykker i tykkelsesretningen (dybden) for en 50 mm tykk plate av legeringen 7050 behandlet på kjent måte (løsningsvarmebehandling i 2 timer ved 470°C, bråkjøling i kaldt vann i 20°C i ett tilfelle, bråkjøling i kokende vann i et annet tilfelle, 2% kold-bearbeiding ved trekning, samt elding i 24 timer ved 120°C i ett tilfelle (såkalt T651-tilstand) og i 8 timer ved 105°C og derpå i 24 timer ved 158°C i et annet tilfelle (T7351-tilstand)) samt i henhold til oppfinnelsen (løsnings-varmebehandling i 4 timer ved 540°C og derpå i 2 timer ved 470°C (smeltetemperaturen for eutetika er funnet å være lik 478°C mens solidus-temperaturen ved likevekt er lik 532°C), bråkjøling i kaldt vann ved 20°C i ett tilfelle og bråkjøling i kokende vann i et annet tilfelle, 2% kold-bearbeid ved trekning samt elding i 24 timer ved 120°C i ett tilfelle (T651-tilstand),samt 8 timer ved 105°C og derpå i 24 timer ved 165°C i et annet tilfelle (T7351-tilstand).
Følgende egenskaper bre målt i dybderetningen:
Det vil innses at bråkjøling i kokende vann istedet for i koldt vann nedsetter de mekaniske fasthetsegenskaper med 10-20% ved vanlig behandling, men knapt 2% ved behandling i henhold til oppfinnelsen.
Som det vil fremgå av fig. 4-7, ledsages senkningen av den kritisk bråkjølingshastighet også av en meget mindre av-tagende hårdhet (samt i tilsvarende grad i andre mekaniske egenskaper) når bråkjølingen er langsommere enn den kritiske hastighet. I det ekstreme tilfelle kan bråkjøling utføres i luft (bråkjølingshastighet omtrent 1°C pr. sek.
i strømmende luft og omtrent 0,5°C pr. sek. i stillestående luft), uten vesentlig nedsetning av mekaniske fasthetsegenskaper.
EKSEMPEL 5
Prøvestykker av legeringen 7075 behandlet på kjent måte og
i henhold til foreliggende oppfinnelse, samt i begge tilfeller bråkjølt i stillestående luft og derpå eldet i 24 timer ved 120°c, ble undersøkt med hensyn på <p>røvestykkenes mek-
aniske egenskaper i dybderetningen. Følgende resultater ble oppnådd:
Claims (3)
1. Varmbearbeidet aluminiumlegeringsprodukt av den art som kan herdes ved bråkjøling umiddelbart etter en løsnings-varmebehandling med en bråkjølingshastighet større enn en materialbestemt kritisk bråkjølingshastighet og som oppfyller spesifikasjonene for legeringsseriene 2000 og 7000 i AAS (Aluminium Associations Standards) , samt ..har i det minste sonevis isotropisk materialstruktur med ekviaksiale krystallkorn,
karakterisert ved at utfelte korn i sekundær fase i den isotropiske materialstruktur hovedsakelig er koalisert til en partikkelstørrelse større enn 0,5 ^um og legeringen har et hydrogeninnhold på mindre enn 0,5 ppm, fortrinnsvis mindre enn 0,2 ppm eller helst under 0,1 ppm, for å oppnå nedsatt kritisk bråkjølingshastighet.
2. Varmbearbeidede produkter som angitt i krav 1, karakterisert ved at soner av nevnte isotropiske materialstruktur med ekviaksiale krystallkorn er blandet med soner av fiberkorn.
3. Fremgangsmåte ved fremstilling av et varmbearbeidet produkt som angitt i krav 1, av en aluminiumlegering av den art som kan herdes ved bråkjøling umiddelbart etter en løsningsvarmebehandling med en bråkjølingshastighet større enn en materialbestemt kritisk bråkjølingshastighet og som oppfyller spesifikasjonene for legeringsseriene 2000 og 7000 i AAS (Aluminium Association Standards), samt har i det minste sonevis isotropisk materialstruktur med ekviaksiale krystallkorn,
karakterisert ved at det ferdig varmbearbeidede produkt før løsningsvarmebehandling ved en temperatur under solidustemperaturen og påfølgende bråkjøling, for å oppnå nedsatt kritisk bråkjølingshastighet, utsettes for følgende behandlingstrinn i angitt rekkefølge: a) utgassing inntil legeringens hydrogeninnhold er nedsatt til mindre enn 0,5 ppm, fortrinnsvis mindre enn 0,2 ppm og helst under 0,1 ppm, og b) oppvarming til en temperatur mellom legeringens solidus-og liquidustemperatur og som bibeholdes i 1/2 til 12 timer.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7400398A FR2256960B1 (no) | 1974-01-07 | 1974-01-07 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO750014L NO750014L (no) | 1975-08-04 |
NO142791B true NO142791B (no) | 1980-07-07 |
NO142791C NO142791C (no) | 1980-10-15 |
Family
ID=9133148
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO750014A NO142791C (no) | 1974-01-07 | 1975-01-03 | Varmbearbeidet aluminiumlegeringsprodukt og fremgangsmaate ved fremstilling av! saadant produkt |
Country Status (17)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4019927A (no) |
JP (1) | JPS5551416B2 (no) |
BE (1) | BE824165A (no) |
CA (1) | CA1052594A (no) |
CH (1) | CH612997A5 (no) |
DD (1) | DD115704A5 (no) |
DE (1) | DE2500083C3 (no) |
ES (1) | ES433510A1 (no) |
FR (1) | FR2256960B1 (no) |
GB (1) | GB1493491A (no) |
IL (1) | IL46383A (no) |
IT (1) | IT1028180B (no) |
NL (1) | NL7500185A (no) |
NO (1) | NO142791C (no) |
SE (1) | SE415487B (no) |
SU (1) | SU575039A3 (no) |
ZA (1) | ZA7571B (no) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2409319A1 (fr) * | 1977-11-21 | 1979-06-15 | Cegedur | Procede de traitement thermique de produits minces en alliages d'aluminium de la serie 7000 |
US4524820A (en) * | 1982-03-30 | 1985-06-25 | International Telephone And Telegraph Corporation | Apparatus for providing improved slurry cast structures by hot working |
US4583608A (en) * | 1983-06-06 | 1986-04-22 | United Technologies Corporation | Heat treatment of single crystals |
US4662951A (en) * | 1983-12-27 | 1987-05-05 | United Technologies Corporation | Pre-HIP heat treatment of superalloy castings |
US4555272A (en) * | 1984-04-11 | 1985-11-26 | Olin Corporation | Beta copper base alloy adapted to be formed as a semi-solid metal slurry and a process for making same |
DE102009001942A1 (de) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Würzburg | Gehäuse einer elektrischen Maschine und elektrische Maschine |
US10301709B2 (en) | 2015-05-08 | 2019-05-28 | Novelis Inc. | Shock heat treatment of aluminum alloy articles |
DE102016203901A1 (de) * | 2016-03-10 | 2017-09-14 | MTU Aero Engines AG | Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen zumindest eines Bauteilbereichs eines Bauteils |
MX2019004231A (es) | 2016-10-17 | 2019-06-10 | Novelis Inc | Hoja de metal con propiedades adaptadas. |
EP3880859A1 (en) * | 2018-11-12 | 2021-09-22 | Airbus SAS | Method of producing a high-energy hydroformed structure from a 7xxx-series alloy |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2249349A (en) * | 1939-08-23 | 1941-07-15 | Aluminum Co Of America | Method of hot working an aluminum base alloy and product thereof |
US3826688A (en) * | 1971-01-08 | 1974-07-30 | Reynolds Metals Co | Aluminum alloy system |
DE2129352C3 (de) * | 1971-06-14 | 1982-03-18 | Honsel-Werke Ag, 5778 Meschede | Verwendung von AlMgSi-Gußlegierungen für thermisch wechselbeanspruchte Zylinderköpfe |
US3791880A (en) * | 1972-06-30 | 1974-02-12 | Aluminum Co Of America | Tear resistant sheet and plate and method for producing |
US3791876A (en) * | 1972-10-24 | 1974-02-12 | Aluminum Co Of America | Method of making high strength aluminum alloy forgings and product produced thereby |
US3847681A (en) * | 1973-11-09 | 1974-11-12 | Us Army | Processes for the fabrication of 7000 series aluminum alloys |
-
1974
- 1974-01-07 FR FR7400398A patent/FR2256960B1/fr not_active Expired
- 1974-12-23 US US05/535,738 patent/US4019927A/en not_active Expired - Lifetime
-
1975
- 1975-01-02 IL IL46383A patent/IL46383A/en unknown
- 1975-01-02 SE SE7500036A patent/SE415487B/sv not_active IP Right Cessation
- 1975-01-03 ES ES433510A patent/ES433510A1/es not_active Expired
- 1975-01-03 DE DE2500083A patent/DE2500083C3/de not_active Expired
- 1975-01-03 NO NO750014A patent/NO142791C/no unknown
- 1975-01-03 DD DD183495A patent/DD115704A5/xx unknown
- 1975-01-03 IT IT19023/75A patent/IT1028180B/it active
- 1975-01-03 ZA ZA00750071A patent/ZA7571B/xx unknown
- 1975-01-06 SU SU7502114253A patent/SU575039A3/ru active
- 1975-01-06 GB GB428/75A patent/GB1493491A/en not_active Expired
- 1975-01-06 CA CA217,345A patent/CA1052594A/fr not_active Expired
- 1975-01-06 CH CH5975A patent/CH612997A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1975-01-07 NL NL7500185A patent/NL7500185A/xx unknown
- 1975-01-07 JP JP462375A patent/JPS5551416B2/ja not_active Expired
- 1975-01-07 BE BE152197A patent/BE824165A/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2500083B2 (de) | 1979-10-25 |
BE824165A (fr) | 1975-05-02 |
NO750014L (no) | 1975-08-04 |
ZA7571B (en) | 1976-01-28 |
DD115704A5 (no) | 1975-10-12 |
SE7500036L (no) | 1975-07-08 |
DE2500083A1 (de) | 1975-07-10 |
IL46383A (en) | 1977-03-31 |
FR2256960A1 (no) | 1975-08-01 |
NO142791C (no) | 1980-10-15 |
GB1493491A (en) | 1977-11-30 |
IT1028180B (it) | 1979-01-30 |
SU575039A3 (ru) | 1977-09-30 |
ES433510A1 (es) | 1976-11-16 |
US4019927A (en) | 1977-04-26 |
JPS5551416B2 (no) | 1980-12-24 |
AU7683874A (en) | 1976-06-24 |
JPS50117614A (no) | 1975-09-13 |
NL7500185A (nl) | 1975-07-09 |
CH612997A5 (no) | 1979-08-31 |
FR2256960B1 (no) | 1978-03-31 |
CA1052594A (fr) | 1979-04-17 |
SE415487B (sv) | 1980-10-06 |
DE2500083C3 (de) | 1980-07-10 |
IL46383A0 (en) | 1976-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12116122B2 (en) | Aluminum-copper-lithium alloy product for a lower wing skin element with improved properties | |
US7704333B2 (en) | Al-Cu-Mg-Ag-Mn alloy for structural applications requiring high strength and high ductility | |
EP0020505B1 (en) | Method of producing aluminum alloys | |
US6569542B2 (en) | Aircraft structure element made of an Al-Cu-Mg alloy | |
US5938867A (en) | Method of manufacturing aluminum aircraft sheet | |
KR20120115497A (ko) | 고강도 티타늄 합금의 제조 | |
CA2807344C (en) | Aging of aluminum-lithium alloys for improved combination of fatigue performance and strength | |
CA3067484A1 (en) | Al- zn-cu-mg alloys and their manufacturing process | |
JP2017508880A (ja) | 6000系アルミニウム合金 | |
US20210238721A1 (en) | 6xxx aluminum alloy for extrusion with excellent crash performance and high yield strength and method of production thereof | |
US4659393A (en) | Process for the thermal treatment of aluminum alloy sheets | |
JP2021110042A (ja) | 靭性及び耐食性に優れる高強度アルミニウム合金押出材の製造方法 | |
NO142791B (no) | Varmbearbeidet aluminiumlegeringsprodukt og fremgangsmaate ved fremstilling av! saadant produkt | |
NO168060B (no) | Knaprodukt av aluminiumbasert legering og fremgangsmaate til fremstilling derav. | |
CN114540674A (zh) | 高强度和高断裂韧性的7xxx系航空航天合金产品 | |
US5785777A (en) | Method of making an AA7000 series aluminum wrought product having a modified solution heat treating process for improved exfoliation corrosion resistance | |
US6569271B2 (en) | Aluminum alloys and methods of making the same | |
Mohammadi et al. | Influence of Heat Treatment on the AA6061 and AA6063 Aluminum Alloys Behavior at Elevated Deformation Temperature. | |
US20230313353A1 (en) | High strength and low quench sensitive 7xxx series aluminum alloys and methods of making | |
Adeosun et al. | Effect of deformation on the mechanical and electrical properties of aluminum-magnesium alloy | |
NO171171B (no) | Aluminiumlegering for superplastisk omforming | |
US11180839B2 (en) | Heat treatments for high temperature cast aluminum alloys | |
Kaiser et al. | Correlation of Microstructure and Mechanical Properties of Rolled Magnesium Sheet AZ31 | |
US1751468A (en) | Method of forming articles from heat-treatable aluminum-base alloys | |
Gupta et al. | Studies on Thermo-mechanical Treatment of Al alloy AA2219 |