CH104604A - Aluminum-based alloy. - Google Patents

Aluminum-based alloy.

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CH104604A
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  Alliage à base d'aluminium.    Des alliages à base d'aluminium, con  tenant des éléments constitutifs variés dans  des proportions différentes, sont bien connus  et certains d'entre eux ont été     employés    in  dustriellement depuis un certain temps. Il  est également bien connu dans le métier     d,##     tremper certains de ces alliages à     partir    de  températures déterminées et de les "vieillir"  ensuite, soit naturellement à la température  ambiante, soit artificiellement à une tempéra  ture élevée, dans le but d'améliorer leurs pro  priétés physiques.

   De tels alliages     tcontien#          nent    souvent du cuivre et du magnésium, et       comprennent    comme impureté différentes  quantités de silicium, habituellement dans  une     proportion    non supérieure à 0,4 %, le si  licium provenant à la, fois des matières en  trant dans la fabrication des .alliages et des  récipients dans lesquels     ceux-:ci    sont produits.  



  L'alliage à base d'aluminium qui fait  l'objet de l'invention contient du cuivre, du  magnésium et du silicium en une proportion  non inférieure à 0,5 %, cet alliage ayant été  trempé et     soumis    à un vieillissement a.rtifi-    ciel. Cet alliage possède, grâce à sa grande  teneur en silicium, une résistance à la, trac  tion et une dureté plus grandes qu'un alliage  connu quelconque à base d'aluminium, sauf  ceux contenant de grandes proportions de  zinc; il peut être facilement usiné.  



  L'alliage suivant l'invention peut con  tenir, en outre du cuivre, du     magnésium    et  de la proportion minima de silicium spécifiée  ci-dessus, d'autres éléments tels que le man  ganèse, le chrome, le nickel et le molybdène.  Il a été constaté par les inventeurs que     l'.ad-          dition    de manganèse aide à produire une tex  ture fibreuse dans     1.'alliage    lorsqu'il se trouve  à l'état de traitement à ,chaud, et à produire  un allongement plus     grand    lorsque l'alliage a.  été soumis au     vieillissement    à<B>150</B>   C environ.  Il a également été     constaté    par les inventeurs  que le chrome possède une action analogue.

    L'alliage à employer de     préférence    contient  environ 4,5 % de cuivre, 0,5  /a de magnésium,  0,75 % de silicium et 0,5 % de manganèse.  



  La     température    de trempe de l'alliage peut  être comprise entre 500 et 550   C environ,      mais, il a. été constaté qu'il est préférable de  tremper les     alliages    les plus durs à partir  d'une température de 500 à 515 o C environ.  



  Après qu'il est trempé,     l'alliage    vieillit  normalement à la température ambiante, mais  n'atteint pas ses propriétés physiques     maxima.,     à Moins d'être soumis à un vieillissement  artificiel à une température élevée.

   On peut  donner à     l'alliage    des     propriétés    physiques  différentes en faisant varier les températures  du vieillissement     .a.rtificiel.    Un vieillissement  à une température inférieure à<B>130'</B> C     en-          viren    produit     un    accroissement de résistance  par rapport au vieillissement naturel, sans  affecter de façon nuisible     l'allongement    ou  ductilité de     l'alliage,    tandis qu'un vieillisse  ment à une température de<B>130'</B> C à.

   175 o C  environ produit un plus grand accroissement  (le résistance et de dureté, mais diminue la       du^tilité.    En général, la, température préfé  rée de vieillissement est supérieure à     100'    C  environ.     Lorsqu'on    ne désire pas soumettre  l'alliage à. un travail à: froid après     trempe,     il peut être trempé à la. température désirée de  vieillissement artificiel plutôt qu'à la tem  pérature ambiante.  



  Voici quelques résultats obtenus avec des  alliages travaillés mécaniquement et des al  liages non travaillés mécaniquement ou al  liages coulés. En référence d'abord à. des  alliages travaillés mécaniquement, un alliage  forgé contenant 4,32 % de cuivre, 0,78      @o    de  silicium, 0.50 % de magnésium et     0,49         @o    de  manganèse, le reste étant de l'aluminium à.

    l'exception des impuretés, possède (lorsqu'il  et trempé à partir d'une température com  prise entre 500 et     515     C et soumis à un vieil  lissement naturel pendant trois     jours    à. la  température ambiante), une résistance de  rupture à. la     fraction    de 4151     l@b/cm\    et un       allongement    de 25 % sur 5 tin. Cet     alliage     est:, sauf en. ce qui concerne sa     teneur    plus  élevée en silicium, .analogue aux     alliages    du  commerce traités à chaud.

   Après qu'il a.     ét        c#     soumis à un vieillissement artificiel pendant  î     ()    heures à 120 o C, sa résistance de rupture  est montée jusqu'à<B>4683</B>     libl@m@,    et son allon  gement est de 20,5 % sur 5 tin. Après vieil-         lissement    artificiel pendant 20 heures à  150 o C, sa résistance de rupture à la trac  tion était de<B>5271</B>     lig/c:in\,    son     allongement     de 13 % sur 5 cm et sa dureté Brinell était  de 160 à<B>172.</B> Le poids spécifique de l'al  liage était de 2.8.

   Cette résistance de rup  ture à la<B>,</B> traction et .cette dureté sont plus  brandes que celle,-; d'un alliage connu quel  conque à base d'aluminium produit jusqu'ici.  excepté des     alliages        d'aluminium-zine,    qui  possèdent un poids spécifique de 3,13 envi  ron, mais qui présentent des caractéristiques  indésirables bien connues qui les rendent       inappropriés    dans la plupart des cas.  



  L'exemple suivant montre     l'application    de  l'invention à, des alliages contenant des pro  portions relativement faibles de     cuivre.    L     n          alliage    travaillé mécaniquement,     contenant.     0,75      @    de silicium. 1_l,5      0    de     magnésium.     1,5     iô    (le cuivre     ci    le reste     d'a.luminiuni    à       l'exception    des impuretés, possédait.

   après  avoir été trempé à partir de     500    o C et sou  mis au     vieillissement    pendant 18     heures        't          745     <B>C</B>, une résistance de rupture     â.    la trac  tion de     39-11h!crn".    un     a.llongernent    da  16,5 % sur 5 -cm et une dureté Brinell.     de     130. Soumis au vieillissement à. 100   C, sa       résistance    de rupture à la traction était d'en  viron 3.500     lig/cm\    et son allongement d'en  viron 30 % sur 5 cm.  



  La preuve due c'est à la. teneur élevée en  silicium     qu'est    principalement: due l'amélio  ration de certaines propriétés physiques ob  tenue par le vieillissement artificiel de l'al  liage suivant l'invention, peut     être    fournie  par     des    essais faits sur     uni    alliage contenant.  une faible proportion de silicium.

   Un alliage  travaillé     mécaniquement,    identique à relui du  premier     exemple    donné ci-dessus, sauf qu'il       contenait    0.11      ,ô,    au lieu de 0,78      @        rle    sili  cium,     possédait    -     après        avoir    été trempé     :

  L     partir (le     5110      C et soumis au vieillissement  naturel     pendant    trois ,jours à. la température  ambiante - une     résistan(-e    (le. rupture à     1a.          traction    de     4219        hg-;'cm\    et un     allongement    de  22,5 % sur 5 cm.

   Après avoir été soumis au  vieillissement     a-rtifieiel        pendant    70     heures    à  120 o C, la.     résistance    de rupture de l'alliage à      la traction était de 4144     kg/=2    et son allon  gement de 22 % sur 5 cm, et après vieillisse  ment pendant 35 heures à 150   C, sa, résis  tance de rupture à la traction était     de     4151     kg/,cm2    et son     allongement    de 21,5  sur<B>5 ,CM.</B> Par suite, l'effet de l'accroissement  de la teneur en silicium est de rendre l'alliage  capable d'atteindre, .comme résultat d'un vieil  lissement .artificiel, une résistance à la rup  ture,

  et une dureté beaucoup plus élevées que  celles .qu'on peut obtenir, par vieillissement  naturel -ou artificiel, pour des alliages ayant  une teneur en silicium telle que celle qu'on  peut constater comme impureté clans les     al-          lia,yes    du     commerce.     



       Comme    exemple de l'application de l'in  vention à des alliages non traités mécanique  ment, un alliage contenant 4,5 % de cuivre,  0,5     'ô    de manganèse, 0,75 % de silicium et  0.5     %ô    de magnésium, possédait, ;

  lorsqu'il était  coulé clans un moule en coquille, une dureté  Brinell de 90     env        iron.    Trempé à     partir    d'une       température    de<B>500'</B> C maintenue pendant  16 heures et ensuite soumis au     vieillissement     pendant 48 heures à 140' C, l'alliage possé-         dait    une dureté     Brinell    de 145 à 155 et une  .résistance de rupture à la traction     supérieure     à 3500     kg/,cm2.  



  Aluminum-based alloy. Aluminum-based alloys, containing various constituent elements in different proportions, are well known and some of them have been used industrially for some time. It is also well known in the art to quench some of these alloys from specified temperatures and then "age" them, either naturally at room temperature or artificially at an elevated temperature, with the aim of improve their physical properties.

   Such alloys often contain copper and magnesium, and include as an impurity different amounts of silicon, usually in an amount not greater than 0.4%, the silicon originating from both materials going into the manufacture of the products. .alloys and the containers in which they are produced.



  The aluminum-based alloy which is the subject of the invention contains copper, magnesium and silicon in a proportion of not less than 0.5%, this alloy having been quenched and subjected to a.rtifi aging. - sky. This alloy has, thanks to its high silicon content, a tensile strength and a greater hardness than any known alloy based on aluminum, except those containing large proportions of zinc; it can be easily machined.



  The alloy according to the invention can contain, in addition to copper, magnesium and the minimum proportion of silicon specified above, other elements such as man ganese, chromium, nickel and molybdenum. It has been found by the inventors that the addition of manganese helps to produce a fibrous texture in the alloy when in the hot process state, and to produce greater elongation. when the alloy has. been subjected to aging at approximately <B> 150 </B> C. It has also been found by the inventors that chromium has a similar action.

    The alloy to be preferably employed contains about 4.5% copper, 0.5 / a magnesium, 0.75% silicon and 0.5% manganese.



  The tempering temperature of the alloy can be between 500 and 550 C approximately, but, it has. It has been found that it is preferable to quench the hardest alloys from a temperature of about 500 to 515 o C.



  After quenching, the alloy ages normally at room temperature, but does not achieve its maximum physical properties, unless subjected to artificial aging at elevated temperature.

   The alloy can be given different physical properties by varying the temperatures of artificial aging. Aging at a temperature below <B> 130 '</B> C enviren produces an increase in strength over natural aging, without adversely affecting the elongation or ductility of the alloy, while a aging at a temperature of <B> 130 '</B> C to.

   About 175 ° C produces a greater increase in strength and hardness, but decreases flexibility. In general, the preferred aging temperature is above about 100 ° C. When it is not desired to subject the aging. When cold working alloy after quenching, it can be quenched at the desired temperature of artificial aging rather than at room temperature.



  Here are some results obtained with mechanically worked alloys and non-mechanically worked alloys or cast alloys. With reference first to. mechanically worked alloys, a forged alloy containing 4.32% copper, 0.78% silicon, 0.50% magnesium and 0.49% manganese, the remainder being aluminum.

    except for impurities, has (when soaked from a temperature between 500 and 515 C and subjected to natural aging for three days at. room temperature), a breaking strength of. the fraction of 4151 l @ b / cm \ and an elongation of 25% over 5 tin. This alloy is :, except in. with regard to its higher silicon content, .analogue to commercial heat treated alloys.

   After he has. was subjected to artificial aging for î () hours at 120 o C, its breaking strength rose to <B> 4683 </B> libl @ m @, and its elongation was 20.5% over 5 tin. After artificial aging for 20 hours at 150 o C, its tensile strength was <B> 5271 </B> lig / c: in \, its elongation was 13% over 5 cm and its Brinell hardness. was 160 to <B> 172. </B> The specific gravity of the alloy was 2.8.

   This tensile <B>, </B> breaking strength and hardness are greater than that, -; of a known alloy which aluminum-based shell produced so far. except aluminum-zine alloys, which have a specific gravity of about 3.13, but which exhibit well known undesirable characteristics which make them unsuitable in most cases.



  The following example shows the application of the invention to alloys containing relatively small pro portions of copper. The mechanically worked alloy, containing. 0.75 @ silicon. 1.50 magnesium. 1,5 iô (the copper and the rest of a.luminiuni except for the impurities, possessed.

   after being quenched from 500 o C and subjected to aging for 18 hours' t 745 <B> C </B>, a breaking strength â. tensile strength of 39-11h! crn "elongation of 16.5% over 5cm and Brinell hardness of 130. Aged at 100 ° C, its tensile strength was about 3,500 lig / cm \ and its lengthening of about 30% over 5 cm.



  The proof is due to the. high silicon content which is mainly: due to the improvement of certain physical properties obtained by the artificial aging of the alloy according to the invention, can be provided by tests carried out on a containing alloy. a low proportion of silicon.

   A mechanically worked alloy, identical to the shine of the first example given above, except that it contained 0.11.6, instead of 0.78 @ rle sili cium, had - after being quenched:

  From 5110 C and subjected to natural aging for three days at room temperature - resistance (-e (tensile breakage of 4219 hg -; cm \ and elongation of 22.5%). about 5 cm.

   After having been subjected to arterial aging for 70 hours at 120 o C, the. tensile strength of the alloy was 4144 kg / = 2 and its elongation 22% over 5 cm, and after aging for 35 hours at 150 C, its tensile strength was 4151 kg /, cm2 and its elongation of 21.5 over <B> 5, CM. </B> Therefore, the effect of increasing the silicon content is to make the alloy capable of achieving, .as a result of artificial aging, resistance to fracture,

  and a much higher hardness than can be obtained by natural or artificial aging for alloys having a silicon content such as that which can be seen as an impurity in commercial alloys.



       As an example of the application of the invention to alloys not mechanically treated, an alloy containing 4.5% copper, 0.5% manganese, 0.75% silicon and 0.5% 6 magnesium, possessed,;

  when cast in a shell mold a Brinell hardness of about 90 iron. Quenched from a temperature of <B> 500 '</B> C maintained for 16 hours and then aged for 48 hours at 140' C, the alloy had a Brinell hardness of 145 to 155 and a . tensile strength greater than 3500 kg /, cm2.

 

Claims (1)

REVENDICATION Alliage à base d'aluminium, caractérisé en ce qu'il contient du cuivre, du magnésium et une proportion de silicium non inférieure à 0,5 %, cet alliage ayant été trempé et sou mis .à un vieillissement artificiel. SOUS-REVENDICATIONS 1 Alliage suivant la revendication, contenant environ 4,5 /a de cuivre, 0,5<B>%</B> de magné sium et 0;75 % de silicium. 2 Alliage suivant la revendication et la sous- revendication 1, contenant encore environ 0,5 % de manganèse. 3 Alliage suivant la revendication, trempé à partir d'une température supérieure à <B>500'</B> C environ et soumis à un vieillisse ment artificiel. CLAIM Aluminum-based alloy, characterized in that it contains copper, magnesium and a proportion of silicon not less than 0.5%, this alloy having been hardened and subjected to artificial aging. SUB-CLAIMS 1 An alloy according to claim containing about 4.5 / a copper, 0.5 <B>% </B> magnesium and 0.75% silicon. 2 An alloy according to claim and sub-claim 1, further containing about 0.5% manganese. 3 Alloy according to claim, quenched from a temperature above approximately <B> 500 '</B> C and subjected to artificial aging.
CH104604D 1921-12-29 1922-12-19 Aluminum-based alloy. CH104604A (en)

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