DE69330679T2

DE69330679T2 - Festigkeitsanisotropieverminderung in al-li-legierungen durch kaltbearbeitung und alterung

Info

Publication number: DE69330679T2
Application number: DE69330679T
Authority: DE
Inventors: Alex Cho
Original assignee: McCook Metals LLC
Current assignee: Constellium Rolled Products Ravenswood LLC
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 2002-06-27
Anticipated expiration: 2013-10-06
Also published as: EP0665901A4; US5393357A; WO1994008060A1; EP0665901A1; DE69330679D1; US5439536A; ES2161721T3; CA2145293A1; EP0665901B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung zielt auf die Minimierung der Festigkeits- Anisotropie in Halbzeugprodukten aus Aluminium-Lithium- Legierungen ab, was dadurch erreicht wird, dass ein vergütungsgeglühtes Halbzeugprodukt einer bestimmten Abfolge aus Kaltwalzen, gefolgt von Recken und Altern, unterzogen wird.

Stand der Technik

In vielen Industriezweigen, beispielsweise der Luft- und Raumfahrtindustrie, besteht eine der effektiven Methoden zur Verminderung des Gewichts eines Luftfahrzeugs darin, die Dichte von Aluminium-Legierungen, die bei der Konstruktion des Luftfahrzeugs verwendet werden, zu vermindern. Es ist in diesem Fachgebiet bekannt, dass die Dichte von Aluminium-Legierungen durch den Zusatz von Lithium vermindert werden kann. Allerdings führt Lithium in Legierungen auf Aluminium-Basis zu anderen Problemen. Zum Beispiel kann der Zusatz von Lithium zu Aluminium-Legierungen zu einer Abnahme der Dehnbarkeit und der Bruchzähigkeit führen. Für die Verwendung als Konstruktionsteil für Luftfahrzeuge ist es selbstverständlich unbedingt erforderlich, dass jede beliebige Legierung ausgezeichnete Bruchzähigkeits- und Festigkeitseigenschaften aufweist.
Es sind verschiedene Aluminium-Lithium-Legierungen bei der Aluminium-Association registriert worden. Zum Beispiel enthalten die Legierungen AAX2094 und AAX2095, die 1990 registriert wurden, die Legierungselemente Kupfer, Magnesium, Zirkonium, Silber, Lithium sowie unvermeidliche Verunreinigungen. Das US-Patent Nr. 5 032 359 mit dem Titel "Ultra High Strength Weldable Aluminium-Lithium Alloys", veröffentlicht am 16. Juli 1991, offenbart eine verbesserte Aluminium-Kupfer-Lithium-Magnesium-Silber- Legierung, die eine hohe Festigkeit, eine hohe Dehnbarkeit, eine niedrige Dichte, eine gute Schweißbarkeit sowie ein gutes natürliches Alterungsverhalten aufweist. Diese Legierungen bestehen typischerweise im wesentlichen aus 2,0-9,8 Gew.-% eines Legierungselements, das Kupfer, Magnesium oder Mischungen von diesen sein kann, wobei das Magnesium wenigstens 0,01 Gew.-% ausmacht, zusammen mit ungefähr 0,01-2,0 Gew.-% Silber, 0,05-4,1 Gew.-% Lithium und weniger als 1,0 Gew.-% eines zur Kornverfeinerung zugesetzten Additivs, das aus Zirkonium, Chrom, Mangan, Titan, Bor, Hafnium, Vanadium, Titandiborid oder Mischungen von diesen bestehen kann.
Eine weitere Legierung nach dem bisherigen Stande der Technik für den Einsatz in der Luftfahrzeugindustrie wird im US-Patent Nr. 4 648 913 an Hunt Jr. et al. offenbart. In diesem Patent wird eine Legierung auf Aluminium-Basis offenbart, die 0,5-4,0 Gew.-% Lithium, 0-5,0 Gew.-% Magnesium, bis zu 5,0 Gew.-% Kupfer, 0-1,0 Gew.-% Zirkonium, 0-2,0 Gew.-% Mangan, 0-7,0 Gew.-% Zink, maximal 0,5 Gew.-% Eisen und maximal 0,5 Gew.-% Silicium umfasst, wobei der Rest aus Aluminium und geringfügigen Verunreinigungen besteht. Diese Legierung wird Wärmebehandlungs- und Verarbeitungsschritten unterzogen, um die Festigkeits- und Zähigkeitseigenschaften zu verbessern.
Trotz der jahrelangen Entwicklungsanstrengungen sind diese Legierungen auf Aluminium-Lithium-Basis nur für relativ wenige kommerzielle Anwendungen gewählt worden. Einer der Gründe für einen derartigen begrenzten kommerziellen Erfolg dieser Aluminium-Lithium-Legierungen liegt in der schwerwiegenden Festigkeits-Anisotropie hochverarbeiteter Halbzeugprodukte unter den Bedingungen der T8-Vergütung für hohe Festigkeiten.
Die Vergütungsbezeichnung T8 beinhaltet, wie Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt ist, ein Lösungsglühen, eine Kalthärtung und eine anschließende künstliche Alterung.
Wenn Aluminium-Lithium-Legierungen der herkömmlichen T8- Vergütungspraxis unterzogen werden, dann führt das bei einem gegebenen Halbzeugprodukt zu vielen verschiedenen Festigkeiten bei unterschiedlichen Dicken und in unterschiedlichen Richtungen. Zum Beispiel kann die maximale Streckgrenzenspannung bei einem gegebenen Produkt zwischen verschiedenen Dicken und Lokalisationen im Halbzeugprodukt um bis zu beinahe 20 ksi variieren.
In dem oben erwähnten Patent an Hunt Jr. et al. sowie in den verwandten US-Patenten Nr. 4 797 165 und 4 897 126 an Bretz et al. und 4 961 792 an Rioja et al. werden ein Lösungsglühen, ein Recken und Alterungsschritte zur Verbesserung der Festigkeit und Zähigkeit von Aluminium- Lithium-Legierungen offenbart. Im Patent von Rioja et al. wird über das Recken oder eine äquivalente Bearbeitung, das oder die sich an das Lösungsglühen anschließt, offenbart, dass es oder sie bei über 1% und unter 14% liegt. Jedoch sprechen das Patent von Rioja et al. und die, verwandten Patente nicht die Schwäche von Aluminium-Lithium- Legierungen hinsichtlich der Festigkeits-Anisotropie an.
Es ist deshalb ein Bedarf an verbesserten Verarbeitungstechniken entstanden, um eine hohe Festigkeit zu erreichen und die Festigkeits-Anisotropie minimieren, um die vollständige kommerzielle Akzeptanz von Halbzeugprodukten aus Aluminium-Lithium-Legierungen zu erleichtern.
Als Reaktion auf diesen Bedarf stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verbesserung der Festigkeits- Anisotropie in Aluminium-Lithium-Legierungen bereit, indem eine Abfolge von Kaltwalz- und Reckschritten zwischen die bei der T8-Vergütungspraxis eingesetzten Schritte des Lösungsglühens und der Alterung eingeführt wird. Keine der oben genannten Techniken nach dem bisherigen Stand der Technik lehrt oder legt es nahe, die Festigkeits-Anisotropie von Aluminium-Lithium-Legierungen durch eine Modifikation der T8-Vergütungspraxis zu minimieren.
Obwohl die oben erwähnten Patente an Bretz et al., Rioja et al. und Hunt Jr. et al. darauf hinweisen, dass durch den Einsatz der offenbarten Verarbeitung durch Lösungsglühen, Recken und Altern Verbesserungen der Festigkeiten von Aluminium-Lithium-Legierungen erzielt werden, betreffen diese Verbesserungen der Festigkeit in einem gegebenen Halbzeugprodukt nicht alle Dickenbereiche und alle Richtungen. Wie hier später demonstriert werden wird, führen die Recktechniken nach dem bisherigen Stande der Technik im allgemeinen nur zu Verbesserungen hinsichtlich der Festigkeit in der T/2-Lokalisation und in der Längsrichtung. Streckgrenzenspannungen in anderen Lokalisationen und Richtungen, z. B. bei T/8 und in der 45-Grad-Richtung, zeigen drastisch verminderte Festigkeiten. Da die kommerziellen Anwendungen auf Konstruktionsanforderungen beruhen, die bei einer gegebenen Legierung durch die geringste Festigkeit bestimmt werden, limitiert die Unfähigkeit, die Festigkeiten in anderen Lokalisationen und Richtungen als bei T/2 und in der Längsrichtung zu erhöhen, die kommerzielle Akzeptanz dieser Legierungstypen.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Minimierung der Festigkeits-Anisotropie in Halbzeugprodukten aus Aluminium-Lithium-Legierungen bereit zu stellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Behandlung von Halbzeugprodukten aus einer Aluminium-Lithium-Legierung bereit zu stellen, das die Festigkeitswerte über die Dicke des Halbzeugprodukts sowie in der Längsrichtung und anderen Richtungen als der Längsrichtung erhöht.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium bereit zu stellen, das eine akzeptable minimale Festigkeit für kommerzielle Anwendungen aufweist.
Weitere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf dieser Beschreibung klar werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verminderung der Festigkeits-Anisotropie bereit gestellt, wie es in den begleitenden Ansprüchen beansprucht wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein gewalztes Produkt aus einer Aluminium-Lithium-Legierung bereit gestellt, wie es in den begleitenden Ansprüchen beansprucht wird.
Zur Erreichung der oben genannten Ziele und Vorteile umfasst die vorliegende Erfindung eine Verbesserung gegenüber Verfahren nach dem bisherigen Stande der Technik zur Herstellung von Halbzeugprodukten aus Aluminium-Lithium- Legierungen, wobei die Erfindung die Schritte eines Lösungsglühens, einer Kalthärtung und einer Alterung umfasst. Beim erfindungsgemäßen Prozess wird das vergütungsgeglühte Halbzeugprodukt aus der Aluminium-Lithium-Legierung in wenigstens einem Durchlauf mit ungefähr 1 bis 20% Reduzierung kalt gewalzt. Das kalt gewalzte Produkt wird dann um ungefähr 0,5 bis 10% gereckt, gefolgt von einer Alterung des Produkts bei einer vorher festgelegten Temperatur für eine vorher festgelegte Zeit, damit das gewünschte Maß an Festigkeit erreicht wird. Die Schritte des Kaltwalzens, des Reckens und des Alterns minimieren die Festigkeits-Anisotropie des Halbzeugprodukts. In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der Kaltwalzschritt in einer Vielzahl von Durchläufen durchgeführt. Die prozentuale Reduktion bei jedem Durchlauf kann gleichmäßig oder ungleichmäßig verteilt sein, um die gesamte prozentuale Reduktion zu erreichen.
Bei einem anderen Modus des erfindungsgemäßen Prozesses wird der Kaltwalzschritt in einer Vielzahl von Durchläufen durchgeführt, wobei wenigstens zwei der Durchläufe in unterschiedlichen Richtungen erfolgen.
Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt auch ein Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium, das bei allen Dicke-Lokalisationen und in allen Richtungen verbesserte Festigkeiten aufweist. Im einzelnen wird bei einer Ausführungsform der Erfindung ein Halbzeugprodukt aus einer Aluminium-Lithium- Legierung erzeugt, bei dem eine minimale Streckgrenzenspannung wenigstens ungefähr 85% der maximalen Streckgrenzenspannung des Halbzeugprodukts aus der Legierung ausmacht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Das Folgende bezieht sich auf die die Anmeldung begleitenden Zeichnungen.
Fig. 1: ist eine vergleichende graphische Darstellung, die die Streckgrenzenspannung und die Richtung des Zugversuchs für verschiedene Dicke-Lokalisationen bei einer herkömmlichen T8-Vergütung und bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses zueinander in Beziehung setzt.
Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche graphische Darstellung, die die herkömmliche Vergütungspraxis mit einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses vergleicht.
Fig. 3: ist eine weitere der Fig. 1 ähnliche graphische Darstellung, die die herkömmliche Vergütungspraxis mit einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses vergleicht.
Fig. 4: ist ein Blockdiagramm, das die minimale und die maximale Streckgrenzenspannung bei der herkömmlichen Vergütungspraxis und beim erfindungsgemäßen Prozess zueinander in Beziehung setzt.
Fig. 5: ist eine weitere der Fig. 1 ähnliche graphische Darstellung, bei der eine andere Aluminium-Lithium-Legierung eingesetzt wird und die herkömmliche Vergütungspraxis mit einer vierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses verglichen wird.
Fig. 6: ist eine der Fig. 5 ähnliche graphische Darstellung, bei der die herkömmliche Vergütungspraxis mit einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses verglichen wird.
Fig. 7: ist eine der Fig. 5 ähnliche graphische Darstellung, bei der die herkömmliche Vergütungspraxis mit einer sechsten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Prozesses verglichen wird; und
Fig. 8: ist eine der Fig. 4 ähnliche graphische Darstellung, bei der eine andere Aluminium-Lithium-Legierung eingesetzt wird.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die vorliegende Erfindung überwindet ein schwerwiegendes Defizit, das hinsichtlich der Festigkeits-Anisotropie mit Aluminium-Lithium-Legierung assoziiert ist. Halbzeugprodukte aus Aluminium-Lithium-Legierungen profitieren, wenn sie einer herkömmlichen T8-Vergütungspraxis unterzogen werden, bezüglich einer Verbesserung der Festigkeit nur in sehr begrenztem Umfang von dieser. Die Festigkeitszunahmen, die aus der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis resultieren, sind bezüglich der Dicke oder unterschiedlicher Richtungen im Halbzeugprodukt aus der Legierung nicht gleichmäßig. Diese schwerwiegende Festigkeits-Anisotropie verhindert, dass diese Typen von Halbzeugprodukten aus Aluminium-Lithium-Legierungen in kommerziellen Anwendungen in vollem Unfang eingesetzt werden.
Die vorliegende Erfindung erzeugt ein verbessertes Halbzeugprodukt aus einer Aluminium-Lithium-Legierung, das eine minimale Festigkeits-Anisotropie aufweist. Diese Minimierung der Festigkeits-Anisotropie führt zu einer Verminderung des Unterschieds zwischen der minimalen und der maximalen Streckgrenzenspannung in verschiedenen Richtungen und über die Dicke des Halbzeugprodukts. Somit liefern Halbzeugprodukte aus Aluminium-Lithium-Legierungen, die gemäß der vorliegenden Erfindung verarbeitet wurden, höhere Streckgrenzenspannungen sowohl über die Dicke des Halbzeugprodukts als auch in unterschiedlichen Richtungen. Diese Zunahme der minimalen Streckgrenzenspannung macht die Halbzeugprodukte aus Aluminium-Lithium- Legierungen für kommerzielle Anwendungen attraktiver, da die minimale Konstruktionsfestigkeit durch das erfindungsgemäße Verfahren wirkungsvoll verbessert wurde.
In ihrer weitesten Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung eine Verbesserung gegenüber der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis dar. Bei der herkömmlichen Praxis wird ein Halbzeugprodukt aus einer Aluminium-Legierung lösungsgeglüht, abgeschreckt, gereckt und gealtert, um ein gewünschtes Maß an Festigkeit zu erzielen. Das Recken liegt üblicherweise bei ungefähr 3% bis 6%, wobei das oben erwähnte US-Patent Nr. 4 961 792 für eine zinkhaltige Aluminium-Lithium-Legierung einen Bereich der Kaltbearbeitung von 1 bis 14% beschreibt, und wobei alle Beispiele des Patents bei der Kaltbearbeitung ein Recken einsetzen.
Als Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Praxis wurde entdeckt, dass eine Kombination aus Kaltwalzen und Recken bei Aluminium-Lithium-Legierungen zu einer minimalen Festigkeits-Anisotropie führt. Die erfindungsgemäßen Schritte des Kaltwalzens und Reckens folgen auf einen Schritt des Lösungsglühens und Abschreckens und erfolgen vor einem Alterungsschritt zur Erreichung der gewünschten Festigkeit. Das Ausmaß des Kaltwalzens und Reckens kann von ungefähr 1-20% Kaltwalzen und 0,5-10% Recken reichen. Bevorzugter liegt das Ausmaß des Kaltwalzens und Reckens zwischen 3-14% Kaltwalzen und 1,5-6% Recken. Bei einer am stärksten bevorzugten Ausführungsform liegt das Kaltwalzen bei 6-12% und das Recken bei 1,5-3% Reckung.
Bei einem weiteren Modus der vorliegenden Erfindung kann das Halbzeugprodukt aus der Aluminium-Lithium-Legierung mehreren Kaltwalzschritten unterworfen werden, um die Festigkeits-Anisotropie weiter zu verbessern. Für einen gegebenen Umfang der Kaltbearbeitung können die multiplen Schritte des Kaltwalzens aufgeteilt werden, so dass das jeweils gleiche Ausmaß an Kaltbearbeitung erzielt wird. Alternativ können in den multiplen Durchläufen unterschiedliche Ausmaße an Kaltwalzen eingesetzt werden, um das angestrebte Ausmaß der Kaltbearbeitung zu erzielen. Zum Beispiel kann ein Ziel von 8% Kaltbearbeitung in zwei Durchläufen von jeweils 4% erreicht werden. Ähnlich können 12% Kaltbearbeitung in zwei Durchläufen von jeweils 6% erzielt werden. Andererseits kann das Ziel von 12% Kaltbearbeitung in zwei Durchläufe von einmal 4% und einmal 8% aufgeteilt werden.
Bei einem weiteren Modus der Erfindung können die multiplen Kaltwalz-Durchläufe in unterschiedlichen Richtungen erfolgen. Diese Kombination des Kaltwalzens in unterschiedlichen Richtungen führt sogar noch zu einer stärker verbesserten Festigkeits-Anisotropie als ein mehrfaches Kaltwalzen in der gleichen Richtung. Zum Beispiel kann ein Halbzeugprodukt aus einer Aluminium-Lithium-Legierung in der Längsrichtung kalt gewalzt werden, gefolgt von einem zweiten Durchlauf des Kaltwalzens in der entgegengesetzten Richtung. Alternativ kann das Halbzeugprodukt in einem Durchlauf unter einem Winkel von 45º kalt gewalzt werden, und ein zweiter Durchlauf wird unter einem Winkel von -45º durchgeführt. Es können auch weitere Durchläufe in noch anderen Richtungen aufgenommen werden, z. B. nach den 45º- und -45-Grad-Richtungen ein dritter Durchlauf in einer Längsrichtung. Die 45-Grad-Richtung und die -45-Grad- Richtung werden bezüglich der Längsrichtung angegeben, in der das Warmwalzen des Halbzeugprodukts erfolgte. Das Walzen kann auch in anderen Richtungen erfolgen, als es hier offenbart wird.
Es wird angenommen, dass der erfindungsgemäße Prozess für alle beliebigen Produkte aus Aluminium-Lithium-Legierungen adaptierbar ist, die im Stande sind, die gewünschten Festigkeitscharakteristika anzunehmen, wenn sie der T8-Vergütungspraxis unterzogen werden. Zum Beispiel können ternäre Legierungen, wie Aluminium-Lithium-Kupfer oder Aluminium-Lithium-Magnesium, der erfindungsgemäßen Verarbeitung unterzogen werden. Es können auch andere, komplexere Legierungen, wie Aluminium-Lithium-Kupfer-Magnesium-Legierungen, mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden. Alle diese Legierungstypen können auch weitere Legierungselemente wie Zirkonium, Silber und/oder Zink enthalten sowie Verunreinigungen wie Eisen und Silicium und andere nicht vermeidbare Verunreinigungen, die in Aluminium- Lithium-Legierungen vorkommen.
Stärker bevorzugte Legierungen sind die Aluminium-Lithium- Legierungen, die Kupfer, Magnesium, Silber und Zirkonium als Haupt-Legierungskomponenten enthalten. Zu den für diese Legierungsklasse beispielhaften Legierungen gehört die AAX2095-Legierung, die bei der Aluminium Association registriert ist. Diese Legierung enthält typischerweise ungefähr 3,9-4,6% Kupfer, 0,25-0,6% Magnesium, 0,04 -0,18% Zirkonium, 0,25-0,6% Silber und 1,0-1,6% Lithium, wobei der Rest aus Eisen, Silicium und unvermeidbaren Verunreinigungen sowie Aluminium besteht.
Zu anderen bevorzugten Aluminium-Lithium-Legierungen gehören diejenigen, die in dem oben erwähnten US-Patent Nr. 5 032 359 an Pickens et al. offenbart wurden. Natürlich stellen diese Legierungen Beispiele für verschiedene Typen von Aluminium-Lithium-Legierungen dar, die an den erfindungsgemäßen Prozess adaptierbar sind.
Die Alterungszeiten und die Temperaturen des erfindungsgemäßen Prozesses können in Abhängigkeit von der gewünschten Festigkeit des letztendlichen Halbzeugprodukts variieren. Die Temperaturen können von ungefähr 250ºF (121ºC) bis 360ºF (182ºC) reichen. Die Dauer der Alterung kann von einer Stunde bis zu mehreren hundert Stunden reichen, in Abhängigkeit von den jeweils gewünschten Festigkeitseigenschaften. Die Alterung kann auch in mehreren Schritten unter Verwendung unterschiedlicher Kombinationen von Alterungszeiten und Temperaturen erreicht werden.
Die Herstellung von Halbzeugprodukten aus Aluminium- Lithium-Legierungen für die Verarbeitung gemäß der verbesserten T8-Vergütungspraxis ist in diesem Fachgebiet gut bekannt. Das heißt, die Legierung kann als ein Block oder Barren bereit gestellt werden, der zunächst auf vorläufige Art bearbeitet oder geformt werden kann, um ein geeignetes Ausgangsmaterial für die sich anschließende Weiterverarbeitung zu liefern. Vor der prinzipiellen Bearbeitung wird das Ausgangsmaterial aus der Legierung vorzugsweise einer Entspannung, einem Sägen und einem Diffusionsglühen unterzogen. Das Diffusionsglühen kann bei Temperaturen im Bereich von 900-1060ºF (482-571ºC) für einen Zeitraum durchgeführt werden, der ausreicht, die löslichen Elemente zu lösen und die innere Struktur des Metalls zu homogenisieren. Zu bevorzugten Verweilzeit für das Diffusionsglühen gehören 1-48 Stunde(n), aber es können auch längere Zeiten eingesetzt werden, ohne dass es zu nachteiligen Auswirkungen auf das Produkt kommt. Man nimmt auch an, dass das Diffusionsglühen Dispersoide ausfällt, was die Steuerung und Verfeinerung der letztendlichen Kornstruktur unterstützt. Das Diffusionsglühen kann entweder bei einer Temperatur oder in mehreren Schritten unter Einsatz unterschiedlicher Temperaturen erfolgen.
Nach dem Diffusionsglühen kann das Metall gewalzt, extrudiert oder auf andere Art bearbeitet werden, so dass ein Ausgangsmaterial wie ein Blech, eine Platte oder ein anderes Ausgangsmaterial, das für eine Umformung in ein Endprodukt geeignet ist, erzeugt wird. Nach dem Diffusionsglühen wird die Legierung typischerweise warm bearbeitet, z. B. durch Walzen, um ein Produkt zu formen. Das Produkt wird dann für einen Zeitraum von weniger als einer Stunde bis zu mehreren Stunden bei einer Temperatur von ungefähr 930ºF bis ungefähr 1030ºF (ungefähr 499ºC bis ungefähr 554ºC) lösungsgeglüht. Zur Bereitstellung einer erhöhten Festigkeit und Bruchzähigkeit des fertigen Produkts ist es allgemein auch notwendig, das Produkt nach dem Lösungsglühen schnell abzuschrecken, um ein unkontrolliertes Ausfallen von verstärkenden Phasen in der Legierung zu verhindern oder zu minimieren. Typischerweise beinhaltet dieser Abschreckschritt ein Abschrecken mit kaltem Wasser auf eine Temperatur von ungefähr 200ºF (93ºC) oder darunter. Es kann auch ein anderes Abschreckmedium gewählt werden, in Abhängigkeit von den letztendlichen Anforderungen an die Festigkeit des Halbzeugprodukts.
Das erfindungsgemäße Verfahren erzeugt auch ein Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium, das Formen aufweist, die für ein weiteres Kaltwalzen oder als Konstruktionselemente für Luftfahrzeuge oder für die Verwendung in der Luft- und Raumfahrt oder dergleichen geeignet sind. Zum Beispiel können Bleche oder Platten mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt werden. Wie hier später beschrieben werden wird, weisen die letztendlich erzeugten Bleche oder Platten eine minimale Festigkeits-Anisotropie auf. Das mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens erhaltene Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium-Legierung weist eine bis zu 50-%ige Reduzierung des Unterschieds zwischen der maximalen und der minimalen Streckgrenzenspannung auf. Zum Beispiel weist eine Aluminium-Lithium-Legierung, die der herkömmlichen Praxis unterzogen wird, einen Unterschied von 18,9 ksi zwischen der hohen und der niedrigen Streckgrenzenspannung auf. Dagegen weist ein Halbzeugprodukt aus einer Aluminium-Lithium-Legierung, das dem erfindungsgemäßen Verarbeitungsschritt unterzogen wird, einen Unterschied von lediglich 10,2 ksi auf. Halbzeugprodukte aus einer Aluminium-Lithium-Legierung weisen, wenn sie entsprechend der vorliegenden Erfindung verarbeitet werden, minimale Streckgrenzenspannungen auf, die bei wenigstens 85% der maximalen Streckgrenzenspannungen liegen. In bestimmten Fällen können die minimalen Streckgrenzenspannungen bis zu 90% oder mehr der maximalen Streckgrenzenspannungen betragen. Somit bieten diese Halbzeugprodukte aus einer Aluminium-Lithium-Legierung Konstrukteuren eine hohe Schwelle bei Streckgrenzenspannungen als Minimum bezüglich der Anforderungen an die Konstruktion bei kommerziellen Anwendungen.
Die folgenden Beispiele dienen der Veranschaulichung der Erfindung, aber sie sollen sie nicht einschränken. In diesen Beispielen und in der gesamten Beschreibung werden Mengenangaben in Gew.-% gemacht, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben; 1 Inch = 25,4 mm und 1 ksi = 6,9 MPa.

Beispiel 1

Auswahl der Legierung und Gießen:
Es wurde die Legierung X2095 der Aluminium Association als eine Legierung vom Aluminium-Lithium-Typ ausgewählt, um die unerwarteten Ergebnisse, die mit dem erfindungsgemäßen Prozess assoziiert sind, zu demonstrieren. Die Aluminium- Lithium-Legierung wurde zu einem 12 Inch dicken und 45 Inch breiten rechteckigen Barren mit der folgenden Zusammensetzung DC-gegossen:

Verarbeitung:

Der gegossene Barren wurde dann auf herkömmliche Weise, einschließlich einer Entspannung und eines Diffusionsglühens, verarbeitet.
Der diffusionsgeglühte Block wurde dann mittels einer Kombination aus Schrägwalzen und klassischem Walzen warmgewalzt.
Die warm gewalzten Platten von 1,6 Inch (Gauge) wurden dann lösungsgeglüht und mit kaltem Wasser auf Raumtemperatur in den Zustand einer W-Vergütung abgeschreckt.
Die folgenden Experimente wurden durchgeführt, um die herkömmliche T8-Vergütungspraxis mit der erfindungsgemäßen T8-Vergütungspraxis zu vergleichen.
Die herkömmliche T8-Vergütungspraxis beinhaltete das Recken der W-vergüteten Platte um 6%, gefolgt von einer Alterung bei 290ºF (143ºC) für ungefähr 20 Stunden. Die Alterung erfolgte, um die Platte in einen Bereich der Streckgrenzenspannung in Längsrichtung von 85-90 ksi zu bringen.
In diesem Experiment wurde die lösungsgeglühte und abgeschreckte Platte drei verschiedenen T8-Vergütungspraktiken unterworfen, die für das erfindungsgemäße Verfahren repräsentativ sind. Die drei Vergütungspraktiken werden als Praktik A, B und C bezeichnet und im folgenden umrissen:

Praxis A:

1) Kaltwalzen um 12% (0,18 Inch) in der klassischen Längsrichtung;
2) Recken um 2%; und
3) Altern bei 290ºF für 24 Stunden.

Praxis B:

1) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 6% (0,09 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung;
2) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 6% (0,09 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung (wie bei Schritt 1);
3) Recken um 2%; und
4) Altern bei 290ºF für 24 Stunden.

Praxis C:

1) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 6% (0,09 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung;
2) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 6% (0,09 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung in der umgekehrten oder entgegengesetzten Richtung zu Schritt 1;
3) Recken um 2%; und
4) Altern bei 290ºF für 24 Stunden.

Testung der mechanischen Eigenschaften:

Zur Bestimmung der Festigkeits-Anisotropie in Abhängigkeit von der Richtung wurden maschinell Proben in drei Richtungen, und zwar in der Längsrichtung (L), in der langen Querrichtung ("long traverse", LT) und in einer Richtung von 45º zur Walzrichtung für den Zugversuch hergestellt. Es wurden mit allen Proben Zugversuche in der kurzen Querrichtung ("short transverse", ST) durchgeführt, um eine minimale Dehnung von 2% zu erzielen und eine eventuelle schlechte Dehnbarkeit in der kurzen Querrichtung (ST) auszuschließen.

Ergebnisse der Tests bezüglich der mechanischen Eigenschaften:

Die Ergebnisse der Zugversuche für die herkömmliche T8- Vergütungspraxis und die erfindungsgemäße T8-Vergütungspraxis sind in den Tabellen I-IV aufgelistet. Die Proben für den Zugversuch wurden maschinell für drei verschiedene Lokalisationen, T/2, T/4 und T/8, hergestellt, die die Schwankungen der Festigkeit der getesteten Platten mit der Dicke repräsentierten. Es sollte beachtet werden, dass die Ergebnisse der Zugversuche in der L-, der LT- und der 45- Grad-Richtung bei T/2, T/4 und T/8 Mittelwerte von Duplikaten sind, die für die Tabelle I mittels Proben von 0,113 Inch Durchmesser getestet wurden. Die in den Tabellen II- IV aufgeführten Mittelwerte wurden von Duplikaten erhalten, die mittels Proben von 0,100 Inch Durchmesser getestet wurden. Bei den Tabellen I-V wurden die Zugversuche in der ST-Richtung mit Proben von 0,113 Inch Durchmesser von Duplikaten erhalten. Alle Tabellen I-IV illustrieren Testergebnisse mit der X2095-Platte, die entsprechend den oben beschriebenen Verarbeitungsbedingungen erhalten wurde.
Die Tabelle I illustriert die Ergebnisse der herkömmlichen 6%-Reck- und Alterungspraxis, d. h. einer 20-stündigen Alterung bei 290ºF. Diese Reck- und Alterungspraxis wird hier im Folgenden als die herkömmliche Praxis bezeichnet. Die Ergebnisse für die Streckgrenzenspannung ("tensile yield stress", TYS) nach der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis sind für alle Lokalisationen (T/2, T/4 und T/8) und alle Richtungen (L, LT und 45 Grad) angegeben.
Die herkömmliche Praxis führt zu einer akzeptablen Streckgrenzenspannung in Längsrichtung bei T/2 von 85,9 ksi. Jedoch liegt die TYS in der 45-Grad-Richtung bei T/2 nur bei 73 ksi. Weiterhin liegt die TYS bei T/8 in der Längsrichtung nur bei 71,5 ksi und in der 45-Grad-Richtung nur bei 67,0 ksi, wie in der Tabelle I und der Fig. 1 dargestellt ist.
Die TYS in Längsrichtung von 85,9 ksi bei T/2 liefert beim Vergleich mit der TYS in Längsrichtung von 71,5 ksi bei T/8 einen Unterschied von 14,4 ksi. Die TYS in Längsrichtung von 85,9 ksi bei T/2 liefert beim Vergleich mit der TYS in der 45-Grad-Richtung von 67,0 ksi bei T/8 einen Unterschied von 18,9 ksi. Diese extremen Schwankungen der TYS an unterschiedlichen Stellen und in unterschiedlichen Richtungen illustrieren die schwerwiegende Festigkeits- Anisotropie und die Uneinheitlichkeit der Dicke bei Verwendung der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis, nämlich der Reck- und Alterungspraxis. Eine derartig schwerwiegende Festigkeits-Anisotropie verhindert, dass das T8-vergütete Produkt aus der Aluminium-Lithium-Legierung die vollen Möglichkeiten dieses Legierungssystems ausnützt.
Die Daten der Tabelle II veranschaulichen die Wirkung eines ersten Modus der erfindungsgemäßen Praxis, der Praxis A: 12% Warmwalzen, dann 2% Recken und 24 Stunden Altern bei 290ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/4 in Längsrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/8 in der 45-Grad-Richtung) beträgt 15,5 ksi.
Die Fig. 1 vergleicht die Ergebnisse der Tabelle I und der Tabelle II. Die Praxis A verbesserte die Gleichförmigkeit der Streckgrenzenspannungen in der L- und der LT- Richtung und verminderte die Schwankung der Dicke beträchtlich. Die Zunahmen der minimalen Festigkeit stellen gegenüber der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis eine Verbesserung dar.
Die Daten der Tabelle III veranschaulichen die Wirkung eines weiteren Modus der erfindungsgemäßen Praxis, der Praxis B: 6% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen und weitere 6% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der gleichen Richtung, dann 2% Recken und Altern: Altern für 24 Stunden bei 290ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/2 in Längsrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/2 in der 45-Grad-Richtung) liegt bei 13,8 ksi.
Die Fig. 2 vergleicht die Ergebnisse der Tabelle I und der Tabelle III. Die Praxis B verbesserte unerwarteterweise die Gleichförmigkeit der Streckgrenzenspannungen in allen drei Richtungen und an allen drei Stellen, T/2, T/4 und T/8, der Platte.
Die Daten der Tabelle IV veranschaulichen die Wirkung eines weiteren Modus der erfindungsgemäßen Praxis, der Praxis C: 6% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen und weitere 6% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der umgekehrten Richtung, dann 2% Recken und Altern für 24 Stunden bei 290ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/2 in Längsrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS- Wert bei T/2 in der 45-Grad-Richtung) liegt bei 10,2 ksi.
Die Fig. 3 vergleicht die Ergebnisse der Tabelle I und der Tabelle IV. Die Praxis C verbesserte unerwarteterweise die Gleichförmigkeit der Streckgrenzenspannungen gegenüber der Praxis B in allen drei Richtungen und an allen drei Stellen, T/2, T/4 und T/8, der Platte noch weiter.
Die Tabelle V und die Fig. 4 fassen die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen T8-Vergütungspraktiken (Praxis A, B und C) zur Verminderung der Festigkeits-Anisotropie durch Erhöhung der niedrigsten TYS-Werte zusammen. Zwar bewirkten alle drei neuen T8-Vergütungspraktiken eine Verminderung der Festigkeits-Anisotropie der Platte, aber die Praxis C war hinsichtlich der Erhöhung der niedrigsten TYS-Werte und der Minimierung der Festigkeits-Anisotropie die wirksamste.

Beispiel II

Bei diesem Beispiel wurde eine andere Aluminium-Lithium- Legierung für die Verarbeitung mittels der erfindungsgemäßen Vergütungspraxis ausgewählt. Die Aluminium- Lithium-Legierung wurde zu einem rechteckigen Barren von 12 Inch Dicke mal 45 Inch DC-gegossen, der die folgende Zusammensetzung hatte:

Verarbeitung:

Der gegossene Barren wurde dann auf herkömmliche Weise verarbeitet, einschließlich einer Entspannung und eines Diffusionsglühens.
Der homogenisierte Barren mittels einer Kombination aus Schrägwalzen und klassischem Walzen warm gewalzt. Die F- vergüteten Platten von 1,6 Inch Gauge wurden durch Lösungsglühen und Abschrecken mit kaltem Wasser in einen W- vergüteten Zustand überführt.
Für die Aluminium-Lithium-Legierung aus Beispiel II wurde ein Vergleich zwischen der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis und drei verschiedenen Formen der erfindungsgemäßen T8-Vergütungspraxis durchgeführt. Die herkömmliche T8- Vergütungspraxis sah folgendermaßen aus:
Die W-vergütete Platte wurde um 6% gereckt, gefolgt von einer ungefähr 24-stündigen Alterung bei 320ºF (160ºC), bis zu einer Streckgrenzenspannung von ungefähr 75 ksi bis 80 ksi in der Längsrichtung bei T/2.
Es wurden drei Vergütungspraktiken entsprechend der vorliegenden Erfindung umrissen. Die erfindungsgemäßen Vergütungspraktiken werden wie folgt als die Praktiken D, E und F umrissen:

Praxis D:

1) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 6% (0,09 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung;
2) Recken um 2%; und
3) Altern bei 320ºF für 24 Stunden bis zu einer Streckgrenzenspannung von ungefähr 75 bis 80 ksi in der Längsrichtung.

Praxis E:

1) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 4% (0,06 Inch Reduktion) in der 45-Grad-Richtung relativ zur Walzrichtung;
2) Kaltwalzen um 4% (0,06 Inch Reduktion) in der - 45-Grad-Richtung relativ zur Walzrichtung;
3) Recken um 4%;
4) Altern bei 320ºF für 24 Stunden bis zu einer Streckgrenzenspannung von ungefähr 75 bis 80 ksi in der Längsrichtung.

Praxis F:

1) Kaltwalzen der W-vergüteten Platte um 4% (0,06 Inch Reduktion) unter einem Winkel von 45 Grad relativ zur Richtung des Warmwalzens;
2) Kaltwalzen um 4% (0,06 Inch Reduktion) unter einem Winkel von -45 Grad relativ zur Richtung des Warmwalzens;
3) Kaltwalzen um 2% (0,03 Inch Reduktion) in der klassischen Längsrichtung;
4) Recken um 2%;
5) Altern bei 320ºF für 24 Stunden bis zu einer Streckgrenzenspannung von ungefähr 75 bis 80 ksi in der Längsrichtung.

Testung der mechanischen Eigenschaften:

Die Bestimmung der Festigkeits-Anisotropie in den unterschiedlichen Richtungen für Beispiel II hinsichtlich der Proben für den Zugtest erfolgte auf die gleiche Weise wie in Beispiel I.

Ergebnisse der Testung der mechanischen Eigenschaften und Diskussion:

Die Zugversuchsergebnisse, die beim Vergleich der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis mit den Praktiken D, E und F erhalten wurden, sind in den Tabellen VI-IX dargestellt. Die Zugversuche in den L-, 45-Grad- und LT-Richtungen wurden mit Proben der Bleche von 0,120 Inch Dicke und 0,25 Inch Breite durchgeführt. Alle Eigenschaften sind die Mittelwerte von Duplikaten.
Die Daten der Tabelle VI veranschaulichen die Wirkung der herkömmlichen Praxis mit 6% Recken und Altern; Altern für 24 Stunden bei 320ºF (was hier im Folgenden als herkömmliche Praxis bezeichnet wird). Die maximalen TYS-Werte für den erfindungsgemäßen Prozess waren niedriger als diejenigen für den herkömmlichen Prozess. Die mittels des erfindungsgemäßen Prozesses gealterten Legierungen hätten jedoch länger gealtert werden können, um höhere maximale und minimale TYS-Werte zu erhalten, ohne dass es eine signifikante schädliche Auswirkung auf die Bruchzähigkeitseigenschaften gehabt hätte.
Die herkömmliche Praxis führt zu einer akzeptablen Streckgrenzenspannung in Längsrichtung bei T/2von 78 ksi. Jedoch liegt der TYS-Wert in der 45-Grad-Richtung bei T/2 nur bei 66 ksi. Außerdem ist der TYS-Wert bei T/8 in der Längsrichtung nur 69 ksi und in der 45-Grad-Richtung nur 64,9 ksi, wie in der Tabelle VI und der Fig. 5 dargestellt ist.
Der TYS-Wert in Längsrichtung von 78 ksi bei T/2 führt beim Vergleich mit dem TYS-Werts in Längsrichtung von 69 ksi bei T/8 zu einem Unterschied von 9 ksi, und der TYS- Wert in Längsrichtung von 78 ksi bei T/2 führt beim Vergleich mit dem TYS-Wert in der 45-Grad-Richtung von 64,9 ksi bei T/8 zu einem signifikanten Unterschied von 13,1 ksi. Diese extremen Schwankungen des TYS-Werts an unterschiedlichen Stellen und in unterschiedlichen Richtungen veranschaulichen die schwerwiegende Festigkeits-Anisotropie und die Ungleichmäßigkeit der Dicke, die aus der Verwendung der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis resultieren; nämlich der Reck- und Alterungspraxis. Das Ausmaß dieser Festigkeits-Anisotropie verhindert, dass ein T8-Vergütungsprodukt aus Aluminium-Lithium-Legierung das Potenzial des Legierungssystems hinsichtlich hoher Festigkeiten voll ausnützt.
Die Daten der Tabelle VII veranschaulichen die Wirkung eines Modus der erfindungsgemäßen Praxis, Praxis D: Kaltwalzen 6%, dann 2% Recken und 24 Stunden Altern bei 320ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. einem TYS-Wert von 75,1 ksi bei T/4 in Längsrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. einem TYS-Wert von 65,9 ksi bei T/2 in der 45-Grad-Richtung) beträgt 9,8 ksi.
Die Fig. 5 vergleicht die Ergebnisse aus Tabelle VI und Tabelle VII. Die Praxis D verbesserte die Einheitlichkeit der Streckgrenzenspannungen durch die Erhöhung der niedrigsten Festigkeit um 1 ksi und die Erniedrigung der höchsten Festigkeit um 2,9 ksi. Die Praxis D ist insofern eine Verbesserung gegenüber der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis, als ein höherer Minimalwert erzielt wird. Das Produkt könnte, wenn es länger gealtert worden wäre, einen maximalen Festigkeitswert haben, der dem maximalen Festigkeitswert vergleichbar ist, der mit den herkömmlichen Praktiken erzielt wird. Ein längeres Altern würde auch den minimalen TYS-Wert erhöhen, der mit der erfindungsgemäßen Praxis erzielt wird.
Die Daten der Tabelle VIII veranschaulichen die Wirkung einer weiteren erfindungsgemäßen Praxis, Praxis E: 4% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der 45-Grad-Richtung und weitere 4% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der - 45-Grad-Richtung, dann 2% Recken und 24 Stunden Altern bei 320ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. einem TYS-Wert von 76,3 ksi bei T/2 in der langen Querrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. einem TYS-Wert von 76,2 ksi bei T/4 in der 45-Grad-Richtung) beträgt 10,1 ksi.
Die Fig. 6 vergleicht die Ergebnisse aus Tabelle VI und Tabelle VIII. Die Praxis E verbesserte die Einheitlichkeit der Streckgrenzenspannungen durch die Erniedrigung der höchsten Festigkeit um 2 ksi und die Erhöhung der niedrigsten Festigkeit um 1,3 ksi. Die Praxis E ist ebenfalls eine Verbesserung gegenüber der herkömmlichen Praxis.
Die Daten der Tabelle IX veranschaulichen die Wirkung einer weiteren Form der erfindungsgemäßen Praxis, Praxis F: 4% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der 45-Grad- Richtung, weitere 4% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der -45-Grad-Richtung, 2% Kaltbearbeitung durch Kaltwalzen in der klassischen Längsrichtung und dann 2% Recken und Altern; 24 Stunden Altern bei 320ºF. Der Unterschied zwischen der höchsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS- Wert bei T/2 in der Längsrichtung) und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (d. h. dem TYS-Wert bei T/2 in der 45-Grad-Richtung) beträgt nur 7,7 ksi.
Die Fig. 7 vergleicht die Ergebnisse aus Tabelle VI und Tabelle IX. Die Praxis F verbessert unerwarteterweise signifikant die Einheitlichkeit der Streckgrenzenspannungen gegenüber der herkömmlichen T8-Vergütungspraxis.
Die Tabelle X und die Fig. 8 fassen die Wirksamkeit der neuen T8-Vergütungspraktiken (Praktiken D, E und F) bezüglich der Verminderung der Festigkeits-Anisotropie durch die Erhöhung der niedrigsten TYS-Werte zusammen. Zwar bewirkten alle drei neuen T8-Vergütungspraktiken eine Verminderung der Festigkeits-Anisotropie der Platte, aber die Praxis F war hinsichtlich der Erhöhung des niedrigsten TYS-Werts und der Minimierung der Festigkeits-Anisotropie die wirksamste.
Die oben beschriebenen Beispiele demonstrierten die unerwarteten Verbesserungen der Festigkeits-Anisotropie von Aluminium-Lithium-Legierungen, wenn sie der erfindungsgemäßen verbesserten T8-Vergütungspraxis unterzogen werden. Die Minimierung der Unterschiede zwischen den minimalen und den maximalen Festigkeitswerten durch die Kombination des Kaltwalzens und des Reckens zwischen den Schritten des Lösungsglühens und des Alterns bei der Vergütungspraxis verbessert die Festigkeits-Anisotropie dieser durch Alterung härtbaren Aluminium-Lithium-Legierungen.
Es wurde eine Erfindung anhand ihrer bevorzugten Ausführungsformen offenbart, die jedes einzelne Ziel der vorliegenden Erfindung erreichen lassen, wie weiter oben dargelegt wurde, und die eine neue und verbesserte T8-Vergütungspraxis für Halbzeugprodukte aus einer Aluminium- Lithium-Legierung bereit stellen.
Ein Fachmann auf diesem Gebiet kann sich verschiedene Veränderungen, Modifikationen und Abänderungen des Inhalts der vorliegenden Erfindung vorstellen, ohne dass diese vom beabsichtigten Wesen und Umfang der Erfindung abweichen Dementsprechend soll die vorliegende Erfindung nur durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche eingeschränkt werden. TABELLE I herkömmliche Praxis: 6% Recken + Altern bei 290ºF/20 Stunden TABELLE II Praxis A: 12% Kaltwalzen + 2% Recken + Altern bei 290ºF/24 Stunden TABELLE III Praxis B: Kaltwalzen + 6% Kaltwalzen in der gleichen Richtung + 2% Recken + Altern bei 290ºF/24 Stunden TABELLE IV Praxis C: 6% Kaltwalzen + 6% Kaltwalzen in der umgekehrten Richtung + 2% Recken + Altern bei 290ºF/24 Stunden TABELLE V Unterschiede zwischen der höchsten und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (TYS) für die Platten, die gemäß den erfindungsgemäßen T8-Vergütungspraktiken und der herkömmlichen Praxis verarbeitet wurden TABELLE VI herkömmliche Praxis 6% Recken + Altern bei 320ºF/24 Stunden TABELLE VII j Praxis D: 6% Kaltwalzen + 2% Recken + Altern bei 320ºF/24 Stunden TABELLE VIII Praxis E: 4% Kaltwalzen in 45-Grad-Richtung + 4% Kaltwalzen in -45-Grad-Richtung + 4% Recken + Altern bei 320ºF/24 Stunden TABELLE IX Praxis F: 4% Kaltwalzen in 45-Grad-Richtung + 4% Kaltwalzen in -45-Grad-Richtung + 2% Kaltwalzen in der geraden Richtung + 2% Recken + Altern bei 320ºF/24 Stunden TABELLE X Unterschiede zwischen der höchsten und der niedrigsten Streckgrenzenspannung (TYS) für die Platten, die gemäß den erfindungsgemäßen T8-Vergütungspraktiken und der herkömmlichen Praxis verarbeitet wurden

Claims

1. Verfahren zum Reduzieren der Festigkeits-Anisotropie in einem Halbzeugprodukt (wrought product) aus vergütungsgeglühter und abgeschreckter Aluminium-Lithium-Legierung, das keine vorherige Rekristallisation erfahren hat, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

1) Kaltwalzen eines Halbzeugproduktes aus vergütungsgeglühter und abgeschreckter Aluminium-Lithium-Legierung in wenigstens einem Durchlauf mit wenigstens 3% Reduktion,

2) Recken des kaltgewalzten Produktes zwischen 1, 5 und 10 %, und

3) Altern (aging) des kaltgewalzten und gereckten Produktes, um seine Festigkeit zu erhöhen, wobei das kombinierte Kaltwalzen und Recken ein Produkt aus gewalzter Aluminium-Lithium-Legierung mit einer verringerten Festigkeit-Anisotropie schafft, und wobei das kaltgewalzte und gereckte Legierungsprodukt eine minimale Streckgrenzenspannung von wenigstens etwa 85% der maximalen Streckgrenzenspannung hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Kaltwalzschritt eine Mehrzahl von Durchläufen umfasst und die Prozentverringerung ungleichmäßig zwischen der Mehrzahl von Durchläufen aufgeteilt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium-Legierung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminium-Lithium-Kupfer-Legierungen, Aluminium-Lithium-Magnesium-Legierungen, Aluminium- Lithium-Kupfer-Magnesium-Legierungen, Aluminium-Lithium- Kupfer-Magnesium-Silber-Legierungen, Aluminium-Magnesium- Lithium-Silber-Legierungen, Aluminium-Magnesium-Lithium- Silber-Zink-Legierungen und Aluminium-Magnesium-Lithium- Zink-Legierungen besteht.

4. Gewalztes Aluminium-Lithium-Legierungsprodukt mit einer verringerten Festigkeits-Anisotropie, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 1.

5. Verfahren zum Verringern der Festigkeits-Anisotropie in einem Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium-Legierung nach Anspruch 1, wobei das Kaltwalzen des Halbzeugproduktes bis zu einer vorbestimmten Prozent-Verringerung in einer Mehrzahl von Durchläufen durchgeführt wird, wobei wenigstens zwei der Durchläufe in unterschiedlichen Richtungen erfolgen.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei einer der Durchläufe in Längsrichtung des Halbzeugproduktes erfolgt, während ein anderer der Durchläufe entgegengesetzt zu dieser Längsrichtung erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei einer der Durchläufe in der 45-Grad-Richtung relativ zu einer Heißwalzrichtung für das Halbzeugprodukt erfolgt, während ein anderer der Durchläufe in der -45-Grad-Richtung für das Halbzeugprodukt erfolgt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prozent-Verringerung für das Kaltwalzen zwischen etwa 3 und 14% liegt und die Prozent-Verringerung für das Recken zwischen etwa 1, 5 und 6% liegt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Prozent-Verringerung für das Kaltwalzen zwischen 6 und 12% liegt und die Prozent-Verringerung für das Recken zwischen 1, 5 und 3% liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Aluminium-Lithium- Legierung aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Aluminium-Lithium-Kupfer-Legierungen, Aluminium-Lithium- Magnesium-Legierungen, Aluminium-Lithium-Kupfer-Magnesium- Legierungen und Aluminium-Lithium-Kupfer-Magnesium-Silber- Legierungen besteht.

11. Gewalztes Aluminium-Lithium-Legierungsprodukt mit einer verringerten Festigkeits-Anisotropie, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 5.

12. Gewalztes Aluminium-Lithium-Legierungsprodukt mit einer verringerten Festigkeits-Anisotropie, hergestellt durch das Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Halbzeugprodukt aus Aluminium-Lithium-Legierung aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium-Lithium-Kupfer-Legierungen, Aluminium- Lithium-Magnesium-Legierungen, Aluminium-Lithium-Kupfer- Magnesium-Legierungen, Aluminium-Lithium-Kupfer-Magnesium- Silber-Legierungen, Aluminium-Magnesium-Lithium-Silber-Legierungen, Aluminium-Magnesium-Lithium-Silber-Zink-Legierungen und Aluminium-Magnesium-Lithium-Zink-Legierungen besteht.

13. Gewalztes Aluminium-Lithium-Legierungsprodukt nach Anspruch 12, wobei das Halbzeugprodukt eine Platte, ein Streifen oder ein Blech aus Aluminium-Lithium-Kupfer- Magnesium-Silber-Legierung ist.