DE112008001659T5

DE112008001659T5 - Crackstopper and method of making a tearstopper

Info

Publication number: DE112008001659T5
Application number: DE112008001659T
Authority: DE
Inventors: Jacobus Van Rijkom; Adrianus Jacobus Wittebrood
Original assignee: Aleris Aluminum Koblenz GmbH
Current assignee: Novelis Koblenz GmbH
Priority date: 2007-07-02
Filing date: 2008-07-01
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2028-07-02
Also published as: WO2009003679A1; DE112008001659B4

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Rißstoppers in der Form eines Metalllaminats für eine Anwendung bzw. Aufbringung in einem strukturellen Teil eines Luftfahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
(a) Bereitstellen von einem oder mehreren Aluminiumlegierungsblech(en);
(b) Bereitstellen eines Titan- oder Titanlegierungsblechs;
(c) Verbinden des Aluminiumblechs und des Titanblechs, um ein Metalllaminat zu bilden, und wobei das Verfahren des Verbindens des Metalllaminats aus der Gruppe umfassend Löten bzw. Hartlöten, Walzen, Kaltwalzen oder einer Kombination davon gewählt wird.A method of making a crack stopper in the form of a metal laminate for application in a structural part of an aircraft, the method comprising the steps of:
(a) providing one or more aluminum alloy sheets;
(b) providing a titanium or titanium alloy sheet;
(c) bonding the aluminum sheet and the titanium sheet to form a metal laminate, and wherein the method of bonding the metal laminate is selected from the group consisting of brazing, rolling, cold rolling or a combination thereof.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf metallische Rißstoppermaterialien für eine Anwendung in einem strukturellen Teil bzw. Konstruktionsteil eines Luftfahrzeugs und auf ein Verfahren zum Herstellen derartiger Rißstoppermaterialien. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung derartiger Rißstoppermaterialien unter anderem in einem strukturellen Teil eines Luftfahrzeugs.The This invention relates to metal crack stopper materials for use in a structural part or structural part of an aircraft and to a method of making such crack stopper materials. The invention relates to it in addition to the use of such Rißstoppermaterialien among others in a structural part of an aircraft.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Im Folgenden beziehen sich, außer es ist anders angegeben, Aluminiumlegierungsbezeichnungen und Temper- bzw. Vergütungsbezeichnungen auf die Bezeichnungen der Aluminium Association in Aluminium Standards and Data and the Registration Records, wie sie durch die Aluminium Association 2006 veröffentlicht wurden.in the The following relate, except it is stated otherwise, aluminum alloy designations and tempering or remuneration terms on the designations of Aluminum Association in aluminum standards and Data and the Registration Records as they pass through the aluminum Association 2006 were published.

Für jegliche Beschreibung von Legierungszusammensetzungen oder bevorzugten Legierungszusammensetzungen sind alle Bezugnahmen auf Prozentsätze Gewichtsprozent, außer es ist anders angegeben.For any Description of alloy compositions or preferred alloy compositions All references to percentages are by weight unless it is stated otherwise.

Das Design bzw. die Konstruktion eines kommerziellen bzw. Handelsflugzeugs erfordert unterschiedliche Sätze von Eigenschaften für unterschiedliche Arten von Strukturen an dem Flugzeug. In vielen Teilen ist eine Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Propagation bzw. Ausweitung eines Risses entweder in Form von Bruchzähigkeit oder von Ermüdungsbruchwachstum wesentlich. Daher können viele beträchtliche Vorteile durch ein Verbessern der Bruchzähigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegenüber einer Ermüdungsrißpropagation bzw. -ausbreitung des Aluminiums realisiert werden, welches in strukturellen bzw. Konstruktionsteilen eines Luftfahrzeugs verwendet wird. Es ist jedoch bei einer Konstruktion eines Flugzeugs üblich, daß für gewisse kritische Bereiche bzw. Flächen der eine Last aufnehmenden Struktur diese lokal durch ein Anwenden bzw. Aufbringen eines Rißstoppers bzw. einer Rißstoppeinrichtung verstärkt werden, welche manchmal auch als ein Reißgurt bzw. -riemen bekannt ist, um das Wachstum irgendeines vorhandenen Ermüdungsrisses zu stoppen oder zu reduzieren. Diese lokale Verstärkung ist ein zusätzliches Blech bzw. Blatt oder eine dünne Platte mit dem Zweck, den lokalen Querschnitt zu erhöhen, um lokal das Nennbeanspruchungsniveau zu reduzieren. Beispielsweise wird in einigen Rümpfen eines kommerziellen Flugzeugs dies durch Flecken bzw. Bereiche durchgeführt, welche aus kommerziell erhältlichem Ti-6-4 Blech hergestellt sind.The Design or construction of a commercial or commercial aircraft requires different sentences of properties for different types of structures on the aircraft. In many Sharing is a resilience across from Propagation or expansion of a crack either in shape of fracture toughness or fatigue fracture growth essential. Therefore, you can many considerable ones Advantages by improving the fracture toughness and the resistance across from a fatigue tear propagation or -ausbreitung of the aluminum are realized, which in structural or structural parts of an aircraft is used. It However, it is common in a construction of an aircraft that certain critical areas or areas the load-picking structure applying these locally by Apply a crack stopper or a crack stop device reinforced sometimes known as a tear belt or belt is to stop the growth of any existing fatigue crack or to reduce. This local reinforcement is an additional one Sheet or sheet or a thin plate with the purpose of increasing the local cross section to locally the rated stress level to reduce. For example, in some hulls of a commercial aircraft this is done by spots or areas made commercially -available Ti-6-4 sheet metal are made.

Der Rißstopper kann an der Struktur mittels sämtlichen, in dem Stand der Technik bekannten Mitteln festgelegt werden, wie beispielsweise mittels Schrauben, Nieten, Adhäsion bzw. Anhaftung oder Verschweißen oder Kombinationen davon.Of the crack stopper can at the structure by means of all, be defined in the prior art known means such for example by means of screws, rivets, adhesion or welding or Combinations of it.

Ein Rißstopper, wie er hier verwendet wird, ist ein allgemeinerer Ausdruck dafür, was in dem Stand der Technik auch als ein ”Verdoppler” oder ein ”Gurt” bekannt ist.One crack stopper as used here is a more general term for what is in The prior art is also known as a "doubler" or a "belt".

Es besteht jedoch eine Notwendigkeit bzw. Nachfrage nach Rißstoppermaterialien, welche eine hohe Steifigkeit mit geringer spezifischer Dichte kombinieren.It however, there is a need or demand for crack-stop materials, which combine high rigidity with low specific gravity.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Es ist ein Ziel bzw. Gegenstand der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen von Rißstoppermaterialien für eine Aufbringung bzw. Anwendung in einem strukturellen bzw. Konstruktionsteil eines Luftfahrzeugs zur Verfügung zu stellen.It is an object of the invention, a method of manufacturing of crack stopper materials for one Application in a structural part of an aircraft to deliver.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, eine neue Verwendung der Rißstoppermaterialien zur Verfügung zu stellen, welche mit dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden.It It is another object of the invention to provide a new use of the crack stopper materials available too which are produced by the present method.

Diese und andere Ziele bzw. Gegenstände und weitere Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erfüllt oder übertroffen, welche sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Rißstoppers in der Form eines Metalllaminats für eine Aufbringung bzw. Anwendung in einem strukturellen Teil eines Luftfahrzeugs bezieht, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:

(a) Bereitstellen von einem oder mehreren Aluminiumlegierungsblech(en) oder -streifen;
(b) Bereitstellen eines Titan- oder Titanlegierungsblechs oder -streifens;
(c) Bonden bzw. Verbinden des Aluminiumblechs und des Titanblechs, um ein Metalllaminat zu bilden, und wobei das Verfahren eines Verbindens aus der Gruppe eines Lötens bzw. Hartlötens, Walzens, Kaltwalzens oder einer Kombination davon gewählt wird.

These and other objects and other advantages are met or exceeded by the present invention, which relates to a method of making a crack stopper in the form of a metal laminate for application in a structural part of an aircraft, which method the steps include:

(a) providing one or more aluminum alloy sheets or strips;
(b) providing a titanium or titanium alloy sheet or strip;
(c) bonding the aluminum sheet and the titanium sheet to form a metal laminate, and wherein the method of joining is selected from the group of brazing, rolling, cold rolling or a combination thereof.

Das Verfahren gemäß dieser Erfindung resultiert in einem insgesamt metallischen Laminatprodukt, wobei das Titan- oder Titanlegierungsblech bzw. -blatt fest mit einem Aluminiumslegierungsblech bzw. -blatt gebondet bzw. verbunden ist bzw. wird. Das Metalllaminat dient für eine Verwendung als Rißstopper und wird idealerweise für eine Anwendung bzw. Aufbringung in einem Luftfahrzeug verwendet. Die kombinierte Verwendung von Titan und Aluminium stellt ein Metalllaminat zur Verfügung, welches eine hohe Stärke bzw. Festigkeit und Steifheit aufgrund des hohen Elastizitätsmoduls des Titan aufweist, während es eine geringere spezifische Dichte im Vergleich zu einem vollständigen Titanprodukt ähnlicher Abmessung bzw. Dicke als das metallische Laminat aufweist. Auf diese Weise wird beträchtliches Gewicht eingespart, während das metallische Laminat unverändert eine ausreichende Rißstoppereigenschaft bietet.The Method according to this Invention results in a total metallic laminate product, wherein the titanium or titanium alloy sheet or sheet firmly with a Aluminum alloy sheet or sheet is bonded or bonded or will. The metal laminate is for use as a crack stopper and ideally for used an application or application in an aircraft. The combined use of titanium and aluminum provides a metal laminate to disposal, which is a high strength or strength and stiffness due to the high modulus of elasticity of titanium while it is more similar to a lower specific gravity compared to a full titanium product Has dimension or thickness as the metallic laminate. To this Way becomes considerable Weight saved while the metallic laminate unchanged a sufficient Rißstoppereigenschaft offers.

Gemäß dem Verfahren kann das Titan mit dem Aluminiumlegierungsblech mittels eines Walzvorgangs verbunden bzw. gebondet werden. Das Walzen wird vorzugsweise bei einer Temperatur von 150°C oder weniger durchgeführt, da höhere Walztemperaturen nachteilig die Oberflächenqualität des Titanblechs beeinflussen. Idealerweise wird der Walzvorgang als ein Kaltwalzvorgang durchgeführt, wobei dies bei einer Temperatur von weniger als 50°C und vorzugweise bei Umgebungstemperatur bedeutet. Das Aluminiumblech und die Titanbleche sind bzw. werden vor einem Walzbonden unter Verwendung von allgemein üblichen Techniken gemäß dem Stand der Technik vorbehandelt, welche ein Entfetten, Reinigen, und sofern erforderlich, auch ein Schleifen bzw. Schmirgeln beinhalten würden. In Übereinstimmung mit der Erfindung wurde gefunden, daß Titan mit dem Aluminiumblech mittels eines Lötens bzw. Hartlötens gebondet bzw. verbunden werden kann. Ein Löten bzw. Hartlöten verwendet definitionsgemäß ein Füllmaterial, welches auch als eine Lötlegierung bezeichnet wird, welche einen Liquidus über 450°C und unter dem Solidus des Basismetalls aufweist.According to the procedure For example, the titanium may be bonded to the aluminum alloy sheet by a rolling process or bonded. The rolling is preferably at a temperature of 150 ° C or less, there higher Rolling temperatures adversely affect the surface quality of the titanium sheet. Ideally, the rolling process is performed as a cold rolling process, wherein this at a temperature of less than 50 ° C and preferably at ambient temperature means. The aluminum sheet and the titanium sheets are or will be prior to roll bonding using commonplace Techniques according to the state pretreated with the technique of degreasing, cleaning, and provided required, would also include a grinding or sanding. In accordance with the invention it was found that titanium with the aluminum sheet by means of a soldering or brazing can be bonded or connected. A soldering or brazing used by definition a filling material, which also as a solder alloy which has a liquidus above 450 ° C and below the solidus of the Base metal has.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Titan- oder Titanlegierungsblech an einer oder beiden Seite(n) mit dem Aluminiumlegierungsblech mittels einer zwischenliegenden Schicht verbunden, welche zwischen dem Titan- oder Titanlegierungsblech und dem Aluminiumlegierungsblech zwischengelagert wird, um ein zwischenliegendes Sandwichprodukt zu bilden, welches mittels eines Lötens verbunden wird, um das Metalllaminat zu bilden, und wobei die zwischenliegende Schicht eine Aluminiumlötlegierung ist. Es ist möglich, das Titan- oder Titanlegierungsblech direkt mit dem Aluminiumlegierungsblech in einem Hartlöt- bzw. Lötvorgang zu verbinden. In einer alternativen Ausführungsform wird das Titan oder Titanblech mit der Aluminiumlegierungsschicht über die zwischenliegende Schicht einer Aluminiumlötlegierung verbunden, welche ein zwischenliegendes Sandwichprodukt bildet, und dann wird in einem nachfolgenden Walzvorgang eine erste metallische Verbindung zwischen den verschiedenen Metallschichten in dem zwischenliegenden bzw. vorübergehenden Sandwichprodukt hergestellt, wonach das Sandwichprodukt einem Lötvorgang unterworfen wird, um den Rißstopper in der Form des Metalllaminats zu bilden. Auf diese Weise wird eine starke Verbindung zwischen den Metalllagen erhalten.In an embodiment the process is the titanium or titanium alloy sheet on a or both sides (s) with the aluminum alloy sheet by means of a intermediate layer which exists between the titanium or titanium alloy sheet and the aluminum alloy sheet to form an intermediate sandwich product which by means of a soldering is connected to form the metal laminate, and wherein the intermediate Layer an aluminum braze alloy is. It is possible, the titanium or titanium alloy sheet directly with the aluminum alloy sheet in a brazing or soldering process connect to. In an alternative embodiment, the titanium or Titanium sheet with the aluminum alloy layer over the intermediate layer an aluminum brazing alloy connected, which forms an intermediate sandwich product, and then in a subsequent rolling process, a first metallic one Connection between the different metal layers in the intermediate or temporary Sandwich product produced, after which the sandwich product a soldering process is subjected to the crack stopper in the form of the metal laminate. That way, one becomes strong connection between the metal layers obtained.

Die Aluminiumlötlegierung ist vorzugsweise eine AlSi-Lötlegierung, beispielsweise eine AA4xxx-Serie Aluminiumlegierung, umfassend etwa 5 bis 18% Si und vorzugsweise etwa 6 bis 14%. Die Menge an Fe hängt primär von dem Ursprung des Legierungsmaterials ab und kann bis zu etwa 0,8% betragen, und ist vorzugsweise nicht mehr als etwa 0,6%. Als Korn-Refiner-Element kann Ti in einem Bereich von bis zu etwa 0,2%, vorzugsweise bis etwa 0,15% vorhanden sein. Der Rest besteht aus unvermeidbaren Verunreinigungen und Aluminium.The aluminum brazing alloy is preferably an AlSi solder alloy, for example, an AA4xxx series aluminum alloy comprising about 5 to 18% Si, and preferably about 6 to 14%. The amount of Fe depends primarily on the Origin of the alloy material and may be up to about 0.8%, and is preferably not more than about 0.6%. As a grain refiner element For example, Ti may range up to about 0.2%, preferably until about 0.15% be present. The rest is made up of unavoidable impurities and aluminum.

In einer Ausführungsform kann das AlSi Lötmaterial darüber hinaus Mg in einem Bereich von etwa 0,02 bis 4%, und vorzugsweise etwa 0,02 bis 1,5% enthalten. Der Zusatz von Mg dient dazu, um weiter die Lötbarkeit in einem Vakuumlötvorgang oder in einem Lötvorgang in kontrollierter bzw. gesteuerter Atmosphäre in der Abwesenheit eines Flußmaterials zu verbessern bzw. zu erhöhen.In an embodiment Can the AlSi solder material about that In addition, Mg in a range of about 0.02 to 4%, and preferably about 0.02 to 1.5%. The addition of Mg serves to continue the solderability in a vacuum brazing process or in a soldering process in a controlled atmosphere in the absence of a controlled atmosphere flow material to improve or increase.

In einer weiteren Ausführungsform beinhaltet die AlSi Lötlegierung darüber hinaus ein benetzendes Element, vorzugsweise ein oder mehrere benetzende(s) Element(e), gewählt aus der Gruppe, umfassend Bi, Pb, Li, Sb und Th, wobei die Gesamtmenge der benetzenden Elemente in einem Bereich von etwa 0,01 bis 0,5% ist bzw. liegt. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Element Bi aus der Gruppe von benetzenden Elementen gewählt und liegt in einem Bereich von etwa 0,01 bis 0,5%, und vorzugsweise in einem Bereich von etwa 0,01 bis 0,1%, da es das effizienteste benetzende Element für diesen Zweck in diesem Legierungssystem während eines Lötvorgangs ist.In a further embodiment includes the AlSi solder alloy about that addition, a wetting element, preferably one or more wetting (s) Element (s) chosen from the group comprising Bi, Pb, Li, Sb and Th, where the total amount of the wetting elements in a range of about 0.01 to 0.5% is or is. In a preferred embodiment, the element Bi selected from the group of wetting elements and lies in one area from about 0.01 to 0.5%, and preferably in a range of about 0.01 to 0.1%, as it is the most efficient wetting element for this Purpose in this alloy system during a soldering process is.

In dem Verfahren gemäß dieser Erfindung ist ein auf AlSi basierendes Lötmaterial bevorzugt. Jedoch können andere Aluminiumlötlegierungen auf einer weniger bevorzugten Basis, wie beispielsweise AlCuSn und AlAgCu Füllstoffe verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, daß diese Füllstoffe einen unerwünschten Bruch an der Zwischenfläche des Lötmaterials und den Titanbasis-Metallen bilden können.In the method according to this invention, an AlSi-based brazing material is preferable. however For example, other aluminum brazing alloys may be used on a less preferred basis, such as AlCuSn and AlAgCu fillers. However, it has been found that these fillers can form an undesirable break at the interface of the solder material and the titanium-based metals.

In einer weiteren Ausführungsform ist bzw. wird die Aluminiumlötlegierung zwischen dem Aluminiumlegierungsblech und dem Titan- oder Titanlegierungsblech in der Form eines Lötblechprodukts zwischengeschaltet. Ein derartiges Lötblech- bzw. -blattprodukt umfaßt einen Kern, typischerweise aus einer Aluminiumlegierung an einer oder beiden Seite(n), welche an die Aluminiumlötlegierung gebondet ist. Die Aluminiumlötlegierung kann an die Kernlegierung in verschiedenen Weisen, beispielsweise mittels eines Walzbondens, Plattierungs-Sprühformens oder halbkontinuierlichen oder kontinuierlichen Gießprozessen gebondet werden.In a further embodiment is or is the Aluminiumlötlegierung between the aluminum alloy sheet and the titanium or titanium alloy sheet in the form of a brazing sheet product interposed. Such a brazing sheet product comprises a core, typically of an aluminum alloy on one or both side (s) bonded to the aluminum solder alloy. The aluminum brazing alloy can be attached to the core alloy in different ways, for example by means of roll bonding, plating spray forming or semi-continuous or continuous casting processes be bonded.

Der Lötvorgang in dem Verfahren dieser Erfindung wird vorzugsweise in einem Vakuumlötvorgang oder in einem Lötvorgang in gesteuerter bzw. kontrollierter Atmosphäre frei von der Verwendung eines Lötflußmaterials durchgeführt. Ein Löten in kontrollierter bzw. gesteuerter bzw. geregelter Atmosphäre wird typischerweise in einer trockenen Umgebung und vorzugsweise unter Verwendung einer Argon- oder Heliumatmosphäre durchgeführt. Typische Löttemperaturen für das Verfahren gemäß dieser Erfindung liegen in dem Bereich von etwa 540°C bis 620°C. Während des Lötvorgangs ist es bevorzugt, daß die Metallbleche bzw. -blätter flach unter Verwendung geeigneter Mittel, beispielsweise durch Anwenden einer Druckkraft oder durch ein Klemmen des Laminatprodukts zwischen beispielsweise zwei dünnen Platten gehalten werden.Of the soldering in the process of this invention is preferably in a Vakuumlötvorgang or in a soldering process in a controlled atmosphere free from use a Lötflußmaterials performed. One Soldering in controlled or controlled atmosphere typically in a dry environment and preferably below Using an argon or helium atmosphere performed. Typical soldering temperatures for the Method according to this The invention is in the range of about 540 ° C to 620 ° C. During the soldering process, it is preferable that the Metal sheets or sheets flat using suitable means, for example by applying a compressive force or by clamping the laminate product between for example, two thin ones Plates are kept.

Nachfolgend auf den Lötvorgang kann das Bonden bzw. Verbinden des Metalllaminats weiter mittels eines Verformungs- bzw. Deformationsvorgangs verbessert werden, welcher typischerweise als ein Walzvorgang durchgeführt wird, wobei die gesamte Walzreduktion weniger als etwa 30%, vorzugsweise weniger als etwa 20% sein sollte.following on the soldering process the bonding or joining of the metal laminate can continue by means of a Deformation or deformation process can be improved, which is typically carried out as a rolling process, the entire Roll reduction less than about 30%, preferably less than about Should be 20%.

Nach dem Lötvorgang oder nach einem jeglichen Walzvorgang kann das Metalllaminat beispielsweise bis zu etwa 2% gedehnt bzw. gestreckt werden, um die Flachheit des Metalllaminats zu verbessern.To the soldering process or after any rolling operation, the metal laminate may, for example, until stretched to about 2% to increase the flatness of the metal laminate to improve.

Nachfolgend auf den Lötvorgang und einen möglichen nachfolgenden Walzvorgang und/oder einen Dehn- bzw. Streckvorgang ist es möglich, das metallische Laminat einer künstlichen Alterungsbehandlung zu unterwerfen, um die technischen bzw. Konstruktionseigenschaften der verwendeten Aluminiumlegierung zu optimieren.following on the soldering process and a possible one subsequent rolling and / or a stretching or stretching process Is it possible, the metallic laminate of an artificial Subject to aging treatment to the technical or construction properties to optimize the aluminum alloy used.

Das Aluminiumlegierungsblech, welches mit dem Titan- oder Titanlegierungsblech verbunden wird, ist vorzugsweise eines, welches aus der Gruppe bestehend aus AA2xxx-, AA33xxx-, AA5xxx-, AA6xxx- und AA7xxx-Serien Legierungen gewählt wird. Die AA5xxx-Serien Legierungen würden Al-Mg-Sc Legierungen beinhalten. Es können auch auf Al-Li oder AlCuLi basierende Legierungen für ein Herstellen des Rißstoppers gemäß dieser Erfindung verwendet werden.The Aluminum alloy sheet, which with the titanium or titanium alloy sheet is preferably one which consists of the group made of AA2xxx, AA33xxx, AA5xxx, AA6xxx and AA7xxx series alloys chosen becomes. The AA5xxx series alloys would include Al-Mg-Sc alloys. It can Al-Li or AlCuLi based alloys for manufacturing of the tearstopper according to this Invention can be used.

Wenn mehr als ein Aluminiumblech bzw. -blatt in dem Rißstopper gemäß dieser Erfindung verwendet wird, dann ist es auch möglich, unterschiedliche Aluminiumlegierungen zu verwenden, und welche auch von unterschiedlicher Dicke sein können.If more than one aluminum sheet in the crack stopper according to this Invention is used, then it is also possible, different aluminum alloys to use, and which may be of different thickness.

Die Titanlegierung, welche für das Bonden bzw. Verbinden mit dem Aluminiumlegierungsblech verwendet wird, kann jegliche Titanlegierung sein, welche für eine Verwendung in einer Flugzeugstruktur qualifiziert ist und die erforderliche Stärke bzw. Festigkeit und Steifigkeit und andere technische bzw. Konstruktionseigenschaften für die spezifische Anwendung aufweist. Auf einer bevorzugteren Basis weist das Titanblech eine Zusammensetzung in Gew.-% auf: Al 5,0 bis 6,75, vorzugsweise 5,5 bis 6,75 V 3,0 bis 5,0, vorzugsweise 3,5 bis 4,5 C max. 0,1, vorzugsweise max. 0,08 H max. 0,015 Fe max. 0,5, vorzugsweises max. 0,3 N max. 0,05 O max. 0,2, unvermeidbare Verunreinigungen und Rest Ti. The titanium alloy used for bonding to the aluminum alloy sheet may be any titanium alloy that is qualified for use in an aircraft structure and that has the required strength and rigidity and other engineering or design properties for the specific application , On a more preferred basis, the titanium sheet has a weight percent composition: al 5.0 to 6.75, preferably 5.5 to 6.75 V 3.0 to 5.0, preferably 3.5 to 4.5 C Max. 0.1, preferably max. 0.08 H Max. 0,015 Fe Max. 0.5, preferably max. 0.3 N Max. 0.05 O Max. 0.2 unavoidable impurities and residual Ti.

Dieser Zusammensetzungsbereich würde Produkte von TiAl6V4 oder Ti-6-4-Qualität bzw. -Niveau beinhalten, welche die gewünschte Festigkeit und Steifigkeit zur Verfügung stellen und für verschiedene, eine Last aufnehmende Konstruktionen von Flugzeuganwendungen qualifiziert sind.This Composition range would Products of TiAl6V4 or Ti-6-4 grade include the desired Provide strength and rigidity and for different, a load-bearing designs of aircraft applications qualified are.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Titanlegierung, welche für das Verbinden mit dem Aluminiumlegierungsblech verwendet wird, ein nicht-legiertes Titanblech, insbesondere solche, welche eine chemische Zusammensetzung innerhalb der Bereiche in Gew.-% aufweisen: Fe max. 0,35, vorzugsweise max. 0,15, O max. 0,35, vorzugsweise max. 0,12, N max. 0,05, C max. 0,06, H max. 0,015%, vorzugsweise max. 0,013%, Verunreinigungen jeweils maximal 0,1%, insgesamt maximal 0,4%, Rest Titan. In another embodiment of the invention, the titanium alloy used for bonding to the aluminum alloy sheet is a non-alloyed titanium sheet, especially those having a chemical composition within the ranges in weight percent: Fe Max. 0.35, preferably max. 0.15 O Max. 0.35, preferably max. 0.12 N Max. 0.05, C Max. 0.06 H Max. 0.015%, preferably max. 0.013% impurities each maximum 0.1%, all in all maximum 0.4%, Rest of titanium.

Das Metalllaminat gemäß der Erfindung kann durch zwei oder mehrere Metallschichten aufgebaut sein, beispielsweise ein Titan- oder Titanlegierungsblech, welches nur an einer Seite an ein Aluminiumlegierungsblech gebondet ist, oder eine Titan platte, welche an beiden Seiten an ein Aluminiumlegierungsblech gebondet ist, oder selbst ein mehrschichtiges Produkt von beispielsweise einer Anordnung von Aluminium-Titan-Aluminium-Titan-Schichten. Die Verwendung von mehr als einer Schicht wird bevorzugt, da sie mehr Barrieren, welche durch eine fortschreitende Rißausbreitung überwunden werden müssen, und dadurch ein erhöhtes Funktionieren als Rißstopper bildet. Um eine ausreichende Steifigkeit in dem Rißstopper beizubehalten, ist es gewünscht, daß die gesamte Dicke von allen Titanblechen bzw. -blättern wenigstens etwa 50% der gesamten Dicke des Metalllaminats beträgt. Auf einer bevorzugteren Basis beträgt sie wenigstens 60% der Gesamtdicke des Metalllaminats.The Metal laminate according to the invention may be constructed by two or more metal layers, for example a titanium or titanium alloy sheet, which only on one side bonded to an aluminum alloy sheet, or a titanium plate, which is bonded to an aluminum alloy sheet on both sides is, or even a multi-layered product of, for example an arrangement of aluminum-titanium-aluminum-titanium layers. The usage more than one shift is preferred because it has more barriers, which overcome by a progressive crack propagation Need to become, and thereby an increased Work as a crack stopper forms. To provide sufficient rigidity in the crack stopper it is desired to maintain that the total thickness of all titanium sheets at least about 50% of the total Thickness of the metal laminate is. On a more preferred basis, it is at least 60% of the total thickness of the metal laminate.

Für die Anwendung als Rißstopper weist das Metalllaminat, welches gemäß dieser Erfindung hergestellt wird, vorzugsweise eine Dicke bzw. Abmessung in einem Bereich von etwa 0,4 bis 15 mm auf. Eine bevorzugtere obere Grenze ist etwa 12 mm und eine bevorzugtere untere Grenze ist etwa 1 mm. Die Breite des Rißstoppers wird in Abhängigkeit von ihren funktionellen Erfordernissen gewählt und würde typischerweise bis zu etwa 20 cm betragen.For the application as a crack stopper has the metal laminate made in accordance with this invention is preferably a thickness or dimension in a range of about 0.4 to 15 mm. A more preferred upper limit is about 12 mm and a more preferred lower limit is about 1 mm. The width of the tearstopper becomes dependent chosen from their functional requirements and would typically be up to about 20 cm.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sie sich auf einen Flügelabschnitt und auf einen Rumpfabschnitt eines Luftfahrzeugs, welcher lokal mit wenigstens einem Rißstopper verstärkt ist, welcher aus dem Al-Ti-Laminat gebildet ist, welches durch das Verfahren gemäß dieser Erfindung hergestellt wird. Der Rißstopper kann in der Form eines Verdopplerblechs oder einer dünnen Platte oder eines Gurts bzw. Streifens bzw. Riemens sein.In In another aspect of the invention, it relates to a wing section and on a fuselage section of an aircraft, which is local with at least one crack stopper reinforced which is formed of the Al-Ti laminate, which by the Method according to this Invention is produced. The tear stopper can be in the form of a Doublpler plate or a thin one Plate or belt or strap.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung bezieht sie sich auf die Verwendung oder auf ein Verfahren einer Verwendung eines Metalllaminats aus einem Titanblech, welches an wenigstens ein Aluminiumblech gebondet ist, als einen Rißstopper in einem strukturellen bzw. Konstruktionsteil eines Luftfahrzeugs, wie beispielsweise einem Rumpfabschnitt oder einem Flügelabschnitt.In In another aspect of the invention, it relates to use or a method of using a metal laminate a titanium sheet which is bonded to at least one aluminum sheet is, as a crack stopper in a structural part of an aircraft, such as a fuselage section or wing section.

Das Verfahren eines Bondens bzw. Verbindens des Metalllaminats wird gewählt aus der Gruppe, umfassend ein Löten bzw. Hartlöten, ein Walzen, ein Kaltwalzen oder jegliche Kombination davon.The Method of bonding the metal laminate is chosen from the group comprising a soldering or brazing, rolling, cold rolling or any combination thereof.

Obwohl der Rißstopper gemäß dieser Erfindung in idealer Weise für eine Anwendung in Luftfahrzeugen, wie beispielsweise kommerziellen und Militärluftfahrzeugen geeignet hergestellt bzw. ausgebildet ist, kann er für einen ähnlichen Zweck in einem Behälter, einem Druckbehälter, einem Straßentanker, einem Speichersilo oder in Rohren bzw. Leitungen verwendet werden.Even though the crack stopper according to this Invention in an ideal way for an application in aircraft, such as commercial and military aircraft is made suitable or trained, he can for a similar Purpose in a container, a pressure vessel, a road tanker, be used in a storage silo or in pipes or lines.

Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf nicht beschränkende Ausführungsformen gemäß der Erfindung illustriert.The The invention will now be described with reference to non-limiting embodiments according to the invention illustrated.

Beispiel 1.Example 1.

Ein Metalllaminatprodukt wurde aus einem etwa 0,4 mm Löt- bzw. Hartlötblechprodukt hergestellt, bestehend aus einer AA3xxx-Serie Kernlegierung, welche auf beiden Seiten mit einer AA4104 Lötlegierung plattiert ist (wobei jede Plattierung eine Dicke von 8% der Lötblechdicke aufweist) und wobei das Lötblech zwischen kommerziell erhältlichen Ti Qualität 5 Blechen einer Dicke von 0,55 mm sandwichartig eingeschlossen war. Alle Bleche bzw. Blätter hatten Abmessungen von 100 bis 300 mm. Die Ti Bleche wurden durch ein Schleifen und Reinigen vorbehandelt. Das gesamte Metalllaminatprodukt wurde zwischen zwei Stahlplatten geklemmt und bei 595°C für etwa 3 Minuten vakuumgelötet. Das resultierende Produkt ist ein Metalllaminatprodukt, welches aus zwei Ti Blechen besteht, welche fest miteinander über Aluminiumlegierungen gebondet bzw. verbunden sind, welche durch das Lötblattprodukt gebildet werden. Das Metalllaminatprodukt, welches eine Dicke von etwa 1,5 mm aufweist, kann als ein Rißstopper verwendet werden.One Metal laminate product was made from an approximately 0.4 mm solder or brazing manufactured, consisting of a AA3xxx series core alloy, which clad on both sides with a AA4104 solder alloy (where each cladding has a thickness of 8% of the brazing sheet thickness) and wherein the soldering plate between commercially available Ti quality 5 sheets of a thickness of 0.55 mm was sandwiched. All sheets or sheets had dimensions of 100 to 300 mm. The Ti sheets were through a grinding and cleaning pretreated. The entire metal laminate product was clamped between two steel plates and heated at 595 ° C for about 3 Vacuum soldered for a few minutes. The resulting product is a metal laminate product which consists of two Ti sheets, which are firmly together over aluminum alloys bonded, which are formed by the Lötblattprodukt. The metal laminate product having a thickness of about 1.5 mm, can be considered a tear stopper be used.

Beispiel 2.Example 2.

Ein Metalllaminatprodukt wurde aus einem kommerziell erhältlichem TiAl6V4 Blech von 1,5 mm hergestellt, welches zwischen zwei Aluminiumlötblechprodukten sandwichartig eingeschlossen wurde. Jedes Aluminiumlötblechprodukt bestand aus einer AA3xxx-Serie Kernlegierung, welche an einer Seite mit einer AA4045 Legierung plattiert war, welche eine Plattierlagendicke von 12% aufwies. Die Plattierlagen bzw. -schichten, welche zu dem Ti Blech gerichtet waren, wurden durch ein Schleifen und Reinigen vorbehandelt. Das Metalllaminatprodukt wurde zwischen zwei Stahlplatten geklemmt und miteinander durch ein Löten unter einer Argonatmosphäre bei 615°C für etwa 3 Minuten gelötet. Nachfolgend auf den Lötvorgang wurde das Laminatprodukt unter Verwendung einer Reduktion von etwa 8% kaltgewalzt, um weiter das Bonden bzw. die Verbindung zwischen den Metallblechen bzw. -blättern zu verbessern. Das Metalllaminatprodukt, welches eine Dicke von etwa 2 mm aufweist, kann als ein Rißstopper verwendet werden.One Metal laminate product was made from a commercially available TiAl6V4 sheet metal of 1.5 mm made between two aluminum brazing sheet products was sandwiched. Each aluminum brazing sheet product consisted of a AA3xxx series core alloy, which on one side was plated with an AA4045 alloy having a cladding layer thickness of 12%. The plating layers that contribute to the Ti sheet metal were aimed by grinding and cleaning pretreated. The metal laminate product was sandwiched between two steel plates clamped and bonded together by brazing under an argon atmosphere at 615 ° C for about 3 Soldered minutes. Following on the soldering process For example, the laminate product was prepared using a reduction of about 8% cold rolled to continue the bonding or the connection between the metal sheets or sheets to improve. The metal laminate product having a thickness of about 2 mm can be used as a crack stopper.

Es wird unmittelbar dem Fachmann ersichtlich sein, daß anstelle einer AA3000-Serie Kernlegierung auch Aluminiumlegierungen von unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden können, wie beispielsweise Al-Mg-Sc Legierungen oder AA7000-Serie Legierungen.It will be immediately apparent to those skilled in that instead AA3000 series core alloy also aluminum alloys of different Composition can be used, such as Al-Mg-Sc Alloys or AA7000 series alloys.

ZusammenfassungSummary

Die Erfindung bezieht sich auf einen Rißstopper in der Form eines Metalllaminats und auf ein Verfahren zum Herstellen eines Rißstoppers zur Anwendung in einem strukturellen Teil eines Luftfahrzeugs, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt (a) Bereitstellen von einem oder mehreren Aluminiumlegierungsblech(en), (b) Bereitstellen eines Titan- oder Titanlegierungsblechs, (c) Bonden bzw. Verbinden des Aluminiumblechs und des Titanblechs, um ein Metalllaminat zu bilden, und wobei das Verfahren eines Verbindens des Metalllaminats aus der Gruppe eines Lötens bzw. Hartlötens, Walzens, Kaltwalzens oder einer Kombination davon gewählt wird. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung von derartigen Rißstoppermaterialien in einem strukturellen bzw. Konstruktionsteil eines Luftfahrzeugs.The The invention relates to a crack stopper in the form of a Metal laminate and a method for producing a crack stopper for use in a structural part of an aircraft, the Method comprising the steps (a) providing one or more aluminum alloy sheets, (b) Providing a titanium or titanium alloy sheet, (c) bonding or joining the aluminum sheet and the titanium sheet to a metal laminate and the method of bonding the metal laminate the group of a soldering or brazing, Rolling, cold rolling or a combination thereof. The invention relates to it addition to the use of such Rißstoppermaterialien in one structural or structural part of an aircraft.

Claims

Method for producing a crack stopper in the form of a metal laminate for application in a structural part of an aircraft, the method the steps include: (A) Providing one or more aluminum alloy sheets; (B) Providing a titanium or titanium alloy sheet; (C) Joining the aluminum sheet and the titanium sheet to a metal laminate and wherein the method of bonding the metal laminate from the group comprising soldering or brazing, Rolling, cold rolling or a combination thereof is selected.

The method of claim 1, wherein the titanium alloy sheet on one or both side (s) with the aluminum alloy sheet by means of an intermediate layer is connected, which between the titanium alloy sheet and the aluminum alloy sheet are laid to form an intermediate sandwich product by soldering is connected to form the metal laminate, and wherein the intermediate Layer an aluminum braze alloy is.

The method of claim 2, wherein the aluminum soldering alloy an AlSi alloy which comprises 5 to 18% Si and preferably above contains 0.02 to 4% Mg.

Method according to one of claims 1 to 3, wherein a soldering in one Vakuumlötvorgang or in a soldering process in controlled or controlled atmosphere without the use of a Lötflußmaterials carried out becomes.

Method according to one of claims 1 to 4, wherein the aluminum alloy sheet selected is selected from the group consisting of AA2xxx, AA5xxx, AA6xxx and AA7xxx series alloys.

Method according to one of claims 1 to 5, wherein the method the joining of the metal laminate from a combination of brazing and Rolling exists.

Method according to one of claims 1 to 6, wherein the metal laminate has a thickness of 50% or more, and preferably 60% or more of the thickness formed by the titanium alloy sheet (s) becomes.

A method according to any one of claims 1 to 7, wherein the titanium sheet has a composition in wt% of: al 5.5 to 6.75 V 3.5 to 4.5 C Max. 0.08 H Max. 0,015 Fe Max. 0.3 N Max. 0.05 O Max. 0.2 unavoidable impurities and residual Ti.

A method according to any one of claims 1 to 7, wherein the titanium sheet has a composition in wt% of: Fe Max. 0.35, preferably max. 0.15 O Max. 0.35, preferably max. 0.12 N Max. 0.05, C Max. 0.06 H Max. 0.015%, preferably max. 0.013% Impurities each max. 0.1%, total max. 0.4%, remainder titanium.

Method according to one of claims 1 to 9, wherein the metal laminate has a dimension in a range of 0.4 to 15 mm.

Use of a metal laminate of a titanium sheet, which is connected to an aluminum sheet, as a crack stopper in a structural part of an aircraft.

Use according to claim 11, wherein the method of bonding the laminate is from the group comprising soldering or brazing, Rolling, cold rolling or a combination thereof.