WL 3.1924-1 (AlCu2MgNi) T651: Hochwarmfeste Flugzeuglegierung für Strukturbauteile
Überblick
Die Legierung WL 3.1924-1 (AlCu2MgNi, Werkstoffnummer 3.1924) ist eine speziell für den Flugzeugbau entwickelte, hochfeste Al-Cu-Mg-Legierung mit Zusätzen von Eisen und Nickel (ca. 1,1 % jeweils). Sie gehört zur 2000er-Serie und ist natürlich sowie künstlich alterbar. Im Zustand T651 (lösungsgeglüht, spannungsarm geglüht, künstlich gealtert) erreicht sie Zugfestigkeiten bis 430 MPa bei einer Dehnung von 3–8 %. Die Fe- und Ni-Zusätze verbessern die Warmfestigkeit signifikant bis 250 °C. Die Wärmebehandlung muss exakt eingehalten werden, um die Hochtemperatureigenschaften zu garantieren. Typische Halbfabrikate: dicke Platten, Stangen, Gesenk- und Freiformschmiedestücke. Der Werkstoff ist gut zerspanbar, eloxierbar und warmumformbar, kalt nur im weichen Zustand oder kurz nach dem Lösungsglühen umformbar. Nicht schweißgeeignet, Korrosionsbeständigkeit nur befriedigend.
Eigenschaften im Detail
Allgemeine Kennwerte
| Eigenschaft | Wert | Bemerkung |
|---|
| Dichte | 2,75 – 2,84 g/cm³ | Typisch für Knetlegierungen der 2000er-Serie |
Mechanische Eigenschaften (Zustand T651, 20 °C)
| Eigenschaft | Wert | Form | Richtung / Bem. | Norm |
|---|
| Elastizitätsmodul | 70 – 73 GPa | – | Typisch für 2000er-Serie | – |
| Brinell-Härte | 125 HB | Platte / Stab | quer / – | WL 3.1924-1 |
| Bruchzähigkeit (K_IC) | 17,7 – 21,2 MPa·√m | Platte | je nach Probenentnahme | WL 3.1924-1 |
| Querkontraktionszahl | 0,33 | – | Typisch für 2000er-Serie | – |
| Schubmodul | 26 – 27,5 GPa | – | Typisch für 2000er-Serie | – |
| Zugfestigkeit (R_m) | 390 – 430 MPa | Platte / Stab | quer / – | WL 3.1924-1 |
| Streckgrenze (R_p0,2) | 335 – 390 MPa | Platte / Stab | quer / – | WL 3.1924-1 |
Thermische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Bemerkung |
|---|
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 16 – 24 · 10⁻⁶ 1/K | Typisch für 2000er-Serie |
| Schmelzpunkt | 500 – 650 °C | Typisch für 2000er-Serie |
| Spezifische Wärmekapazität | 816 – 963 J/(kg·K) | Typisch für 2000er-Serie |
| Wärmeleitfähigkeit | 112 – 251 W/(m·K) | Typisch für 2000er-Serie |
Elektrische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Bemerkung |
|---|
| Elektrische Leitfähigkeit | 18 – 30 MS/m | Typisch für 2000er-Serie |
| Elektrischer Widerstand | 34 – 60 nΩ·m | Typisch für 2000er-Serie |
Chemische Zusammensetzung (Gehalt in Gew.-%, Zustand T651, Platte & Stab)
| Element | Gehalt |
|---|
| Kupfer (Cu) | 1,8 – 2,7 |
| Eisen (Fe) | 0,9 – 1,4 |
| Magnesium (Mg) | 1,2 – 1,8 |
| Mangan (Mn) | 0,2 |
| Nickel (Ni) | 0,8 – 1,4 |
| Silizium (Si) | 0,15 – 0,25 |
| Titan (Ti) | 0,2 |
| Zink (Zn) | 0,1 |
Technologische Eigenschaften
| Eigenschaft | Bewertung |
|---|
| Bearbeitbarkeit | Mäßig (gut zerspanbar im T651-Zustand) |
Anwendungsbereiche
Hauptanwendung im Luftfahrtbau: hochbeanspruchte Struktur- und Triebwerkskomponenten, die bis 250 °C warmfest sein müssen (z. B. Tragflächenholme, Rumpfspanten, Motorbefestigungen, Landegestellteile). Auch in Motorsport und Hochtemperatur-Strukturbau von Interesse.
