DE2420782A1 - Zinklegierung - Google Patents
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C22C—ALLOYS
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Description
ST. JOE MINERALS CORPORATION
250 Park Avenue
Unser Zeichen: S 2799
Zinklegierung
Die Erfindung betrifft eine neue Zinklegierung mit verbesserten physikalischen, insbesondere verbesserten mechanischen
Eigenschaften.
Es ist seit mehr als 25 Jahren bekannt, daß fast-eutektoiden Legierungen von Zink und Aluminium durch geeignete Wärmebehandlung
die Fähigkeit verliehen werden kann, sich in einem hohen Grade plastisch zu dehnen, was als "Superplastizität
(Superverformbarkeit)11 bezeichnet wird. Einen Überblick über
die Literatur auf dem Gebiet der superplastischen Aluminium-Zink-Legierungen geben W. A. Backofen et al in "Transactions
. of the ASM", Band 57, 1964, Seiten 980 bis 990,in dem Artikel
mit dem Titel "Superplasticity in an Al-Zn Alloy". In der US-Patentschrift 1 945 288 sind eutektoide Legierungen
von Zink und Aluminium beschrieben, die kleinere Mengenanteile an Magnesium und Kupfer enthalten. Obgleich in dieser
Patentschrift das Phänomen der Superplastizität nicht ausdrücklich erwähnt ist, legt die in dem oben genannten
A098A8/0758
Dr. Hn/sch
Dr. Hn/sch
Artikel zitierte und abgehandelte Literatur auf diesem Gebiet nahe, anzunehmen, daß die in der genannten US-Patentschrift
beschriebenen Legierungen superplastisch sind.
Es wurde nun gefunden, daß neue Legierungen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, beispielsweise einer hohen
spezifischen Zug- oder Bruchfestigkeit bei Umgebungstemperatur, einer verbesserten Spannungsbruchbeständigkeit und einer
hohen Kriechfestigkeit sowie einer potentiellen Superplastizität dadurch erhalten werden können, daß man' eutektoiden Zink-Aluminium-
Legierungen, die 0,3 bis 10 Gew.-% Kupfer und 0,01 bis 0,1 Gew.-% Magnesium enthalten, geringe Mengen in der
Größenordnung von 0,005 bis 0,3 Gew.-% mindestens eines Metalls
aus der Gruppe Calcium, Lithium und Natrium zusetzt. Die dabei erhaltenen erfindungsgeraäßen Legierungen enthalten
20 bis 24 Gew.-% Aluminium, der Rest besteht aus Zink.
Gegenstand der Erfindung sind neue Zinklegierungen mit verbesserten
physikalischen, insbesondere mechanischen Eigenschaften, die dadurch gekennzeichnet sind, daß sie im wesentlichen
bestehen aus 10 bis 30 Gew.-% Aluminium, 0,3 bis 10
Gew.-% Kupfer, 0,01 bis 0,1 Gew.-% Magnesium, 0,005 bis 0,3
Gew.-% mindestens eines Metalls aus der Gruppe Calcium, Lithium und Natrium und zum Rest aus Zink.
Die für die meisten Zwecke bevorzugten Legierungen der Erfindung enthalten 20 bis 24 Gew.-% Aluminium, etwa 0,75 bis
etwa 1,1 Gew.-% Kupfer, etwa 0,04 bis etwa 0,05 Gew.-% Magnesium,
etwa 0,01 bis etwa 0,03 Gew.-% mindestens eines Metalls aus der Gruppe Calcium, Lithium und Natrium und als Rest Zink.
409848/0758
Bei den nachfolgend angegebenen Legierungen handelt es sich um typische Zusammensetzungen der erfindungsgeraäßen Legierungen,
wobei alle Angaben Gewichtsprozent bedeuten:
Tabelle I
Nr. Al Cu Mg Ca Li Na Zn
Nr. Al Cu Mg Ca Li Na Zn
| 1 | 22 | 0,9 | 0,04 0,02 | OT OT | -- | Rest |
| 2 | 22 | 0,9 | 0,04 | 0,013 | — | Rest |
| 3 | 22 | 0,9 | 0,04 | 0,032 | OT M | Rest |
| 4 | 22 | 0,9 | 0,04 -- | OT OT | 0,007 | Rest |
| 5 | 22 | 0,9 | 0,04 | 0,013 | Rest |
Die hohen Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen können dadurch entwickelt, werden, daß man die
geschmolzenen Legierungszusammensetzungen zu Strangpreß-Barren oder Walζ-Brammen vergießt. Die Strangpreß-Barren
und Walz-Brammen werden anschließend bei einer Temperatur
zwischen 275 und 380 C wärmebehandelt, um das Material zu homogenisieren, dann werden sie mit Wasser abgeschreckt,
um die superplastische Struktur zu erzeugen. Die Barren oder Brammen werden dann auf 260 C wieder erwärmt und zu
Stäben oder Blechen warm extrudiert bzv:. warm ausgewalzt.
Die so hergestellten Stäbe oder Bleche können dann nach irgendeinem der bekannten Verfahren zur Verformung von
superplastischen Legierungen zu brauchbaren Produkten verformt werden.
409848/0758
Die praktische Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen ist nicht auf Verwendungszwecke unter Ausnutzung ihrer Superplastizität
beschränkt. Beispiele für andere Verwendungszwecke der Legierungen, in denen ihre ausgezeichneten mechanischen
Eigenschaften ausgenutzt werden können, sind z.B. Metallverarbeitungsverfahren,
wie z.B. Schmieden, Warm-Strangpressen
(mit offenem Gesenk, geschlossenem Gesenkund Präzis ions strangpressen),
Kalt-Strangpressen, Stanzen, Ziehen und die Verarbeitung
auf einer Fassondrehbank.
Nachfolgend sind die Ergebnisse von Zugfestigkeitstests, die mit typischen Vertretern der erfindungsgemäßen Legierungen
durchgeführt wurden, angegeben. In der folgenden Tabelle bezieht sich der Ausdruck "warm-verformt" auf das Material im
ausgewalzten oder extrudierten Zustand und der Ausdruck "wärmebehandelt11 bezieht sich auf das Material, das einer
Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen 275 und 380 C unterzogen und mit Wasser abgeschreckt worden ist. Die
Nummern der Legierungen sind die gleichen wie in der Tabelle I.
2 Nr. spezifische Zugfestigkeit in kg/cm (psi)
| warm-verformt | (68.000) | wärmebehande1t | (92.500) | |
| 1 | 4780 | (69.000) | 6500 | (72.000) |
| 2 | 4850 | (70.000) | 5060 | (70.000) |
| 3 | 4920 | (60.000) | 4920 | (82.000) |
| 4 | 4220 | (60.000) | 5770 | (80.000) |
| 5 | 4220 | 409848/0758 | 5620 | |
Vergleichswerte für die spezifische Zugfestigkeit einer aus-22 Gew.-% Aluminium, 0,9 Gew.-% Kupfer, 0,04 Gew.-% Magnesium
und zum Rest aus Zink bestehenden Legierung waren
2 3730 kg/cm (53.000 psi) im warm-verformten Zustand und
ο 4360 kg/cra (62.000 psi) im wärraebehandelten Zustand.
409848/0758
Claims (4)
1. Zinklegierung mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus
20 bis 24 Gew.-% Aluminium, 0,3 bis 10 Gew.-% Kupfer, 0,01
bis 0,1 Gew.-% Magnesium, 0,005 bis 0,3 Gew.-% mindestens
eines Metalls aus der Gruppe Calcium, Lithium und Natrium und zum Rest aus Zink.
2. Zinklegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie im wesentlichen besteht aus 20 bis 24 Gew.-% Aluminium,
0,3 bis 10 Gew.-% Kupfer, 0,01 bis 0,1 Gew.-% Magnesium,
0,005 bis 0,3 Gew.-% Calcium und zum Rest aus Zink.
3. Zinklegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Calciums durch Lithium ersetzt ist.
4. Zinklegierung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Calciums durch Natrium ersetzt ist.
409848/0758
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