DE102007023323A1 - Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products - Google Patents

Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products Download PDF

Info

Publication number
DE102007023323A1
DE102007023323A1 DE200710023323 DE102007023323A DE102007023323A1 DE 102007023323 A1 DE102007023323 A1 DE 102007023323A1 DE 200710023323 DE200710023323 DE 200710023323 DE 102007023323 A DE102007023323 A DE 102007023323A DE 102007023323 A1 DE102007023323 A1 DE 102007023323A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum
alloy
manganese
weight
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE200710023323
Other languages
German (de)
Other versions
DE102007023323B4 (en
Inventor
Babette Prof. Dr.-Ing. Tonn
Hennadiy Dr.-Ing. Zak
Carsten Dipl.-Ing. Reeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Clausthal
Original Assignee
Technische Universitaet Clausthal
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Clausthal filed Critical Technische Universitaet Clausthal
Priority to DE102007023323A priority Critical patent/DE102007023323B4/en
Priority to PCT/EP2008/003899 priority patent/WO2008138614A1/en
Priority to EP08749463A priority patent/EP2155920A1/en
Publication of DE102007023323A1 publication Critical patent/DE102007023323A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102007023323B4 publication Critical patent/DE102007023323B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/047—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon of alloys with magnesium as the next major constituent

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

Für die Herstellung von thermisch hoch belastbaren und warmfesten Erzeugnissen, nämlich für Maschinenelemente, Motor-, Turbinen- und Triebwerkskomponenten, Kolben, Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Laufbuchsen, Pleuel, Nockenwellen, Turbinenschaufeln, sowie für Bauteile in der Gießerei- oder Hochtemperatur-Fördertechnik, wird eine Aluminium-Mangan-Legierung mit hoher Warmfestigkeit und hoher thermischer Belastbarkeit im Betrieb vorgeschlagen, die Aluminium als Hauptbestandteil wenigstens 2,1 Gew.-% Mangan, 0 bis 4 Gew.-% Eisen und je 0 bis 4 Gew.-% weitere Legierungsnebenbestandteile enthält.For the production of thermally highly resilient and heat-resistant products, namely for machine elements, engine, turbine and engine components, pistons, cylinder heads, crankcases, liners, connecting rods, camshafts, turbine blades, as well as for components in the foundry or high-temperature conveyor technology is proposed an aluminum-manganese alloy with high thermal stability and high thermal load in operation, the aluminum as a main component at least 2.1 wt .-% manganese, 0 to 4 wt .-% iron and 0 to 4 wt .-% of other alloying secondary constituents contains.

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Aluminium-Mangan-Legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil und wenigstens 2,1 Gew.% Mangan für thermisch hochbelastbare und warmfeste Erzeugnisse, eine spezielle Legierung für diesen Verwendungszweck sowie die Erzeugnisse selbst. Genauer bezieht sich die Erfindung auf warmfeste und verschleißfeste Aluminiumgusslegierungen, wie sie insbesondere für Motor-, Turbinen- und Triebwerkskomponenten benötigt werden, mit Mangan als zweitem Legierungsbestandteil.The The invention relates to the use of an aluminum-manganese alloy with aluminum as the main constituent and at least 2.1% by weight of manganese for thermally heavy-duty and heat-resistant products, one special alloy for this purpose as well as the Products themselves. More specifically, the invention relates to heat-resistant and wear-resistant cast aluminum alloys, in particular needed for engine, turbine and engine components be, with manganese as a second alloying ingredient.

Die kontinuierliche Zunahme der Motorleistung in Verbindung mit höheren Leistungsdichten stellt ständig wachsende technische Anforderungen an die Motorkomponenten aus Aluminiumlegierungen wie Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Kolben, Laufbuchsen und Pleuel. Dies gilt insbesondere in Bezug auf Festigkeit, thermomechanische Wechselbeständigkeit, Thermoschock- und Kriechbeständigkeit bei Temperaturen bis zu 350°C. Bei Kolbenlegierungen werden in den kommenden Jahren Einsatztemperaturen von bis zu 430°C für Pkw-Dieselmotoren erwartet.The continuous increase in engine power in conjunction with higher Power densities is constantly increasing technical requirements to the engine components made of aluminum alloys such as cylinder heads, Cylinder crankcases, pistons, liners and connecting rods. This is especially true in terms of strength, thermo-mechanical Chipping resistance, thermal shock and creep resistance at temperatures up to 350 ° C. For piston alloys Operating temperatures of up to 430 ° C in the coming years expected for passenger car diesel engines.

Al-Gusslegierungen sind Stand der Technik im Motorbau, sie finden aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts, der einfachen Formgebung und leichten Verarbeitbarkeit vielseitig Verwendung. Auch komplizierte Motorteile lassen sich mit diesen Legierungen über verschiedene Gießverfahren herstellen.Al-cast alloys are state of the art in motor construction, they find due to their low specific weight, easy shaping and easy processability versatile use. Even complicated engine parts can be with these alloys via different casting methods produce.

Eine bewährte Legierungsgruppe zur Herstellung von Motorkomponenten sind Al-Si-Legierungen. Diese Werkstoffe werden typischerweise mit Siliziumgehalten zwischen 6 und 18 Gew.-%, in Einzelfällen auch bis zu 24 Gew.-%, sowie mit Beimengungen von 1 bis 1,5 Gew.-% Magnesium, zwischen 1 und 4 Gew.-% Kupfer und häufig auch zwischen 1 bis 3 Gew.-% Nickel legiert (Katalog „Aluminium-Gusslegierungen", VAW-IMCO). Der Verbesserung der mechanischen Festigkeit stehen aber in diesem Fall eine Verschlechterung der thermo-mechanischen Wechselbeständigkeit und der Korrosionsbeständigkeit gegenüber. Für die Legierungen auf Al-Cu- und Al-Mg-Si-Basis, die für Zylinderköpfe und Kurbelwellengehäuse eingesetzt werden, gilt das gleiche.A proven alloy group for the production of engine components are Al-Si alloys. These materials are typically used with Silicon contents between 6 and 18 wt .-%, in individual cases also up to 24 wt .-%, and with admixtures of 1 to 1.5 wt .-% Magnesium, between 1 and 4 wt .-% copper and often also between 1 and 3% by weight of nickel (catalog "Aluminum casting alloys", VAW-IMCO). The improvement of the mechanical strength but stand in this case, a deterioration of the thermo-mechanical resistance to change and corrosion resistance. For the alloys based on Al-Cu and Al-Mg-Si, which are used for Cylinder heads and crankcase used be the same.

Bei allen oben genannten Al-Gusslegierungen bilden sich zwar über eine Wärmebehandlung festigkeitssteigernde Mg2Si und Al2Cu-Ausscheidungen, jedoch sind diese oberhalb 150°C nicht stabil und daher den thermo-mechanischen Belastungen moderner Motoren nicht gewachsen. Dagegen bleiben die intermetallischen Phasen, wie Al6Mn, Al3Fe, Al7Cr, Al3Ni, Al8Fe2Si, Al7Cu4Ni, Al15Mn3Si2, Al5FeSi, Al3Ti und Al3Zr bei thermischer Langzeitbeanspruchung nicht beeinflusst und können bei günstiger Ausbildung (Menge, Größe, Form und Verteilung) einen erheblichen Beitrag zur Steigerung der mechanischen Eigenschaften der Al-Si-Legierungen für Motorbau leisten. Dabei ist es von besonderer Bedeutung, die homogene Verteilung und feine Ausbildung der intermetallischen Phasen im Gussgefüge zu gewährleisten, um die Duktilität der Legierung und ihre gießtechnologischen Eigenschaften nicht zu beeinträchtigen.In all of the abovementioned Al casting alloys, strength-enhancing Mg 2 Si and Al 2 Cu precipitates form via heat treatment, but these are not stable above 150 ° C. and therefore can not cope with the thermo-mechanical stresses of modern engines. By contrast, the intermetallic phases, such as Al 6 Mn, Al 3 Fe, Al 7 Cr, Al 3 Ni, Al 8 Fe 2 Si, Al 7 Cu 4 Ni, Al 15 Mn 3 Si 2 , Al 5 FeSi, Al 3 Ti and Al 3 Zr is not affected by thermal long-term stress and, given a favorable design (quantity, size, shape and distribution), can make a considerable contribution to increasing the mechanical properties of the Al-Si alloys for engine construction. It is of particular importance to ensure the homogeneous distribution and fine formation of the intermetallic phases in the cast structure in order not to impair the ductility of the alloy and its casting properties.

Aus der US 2003/0152478 A1 sind Al-Ni-Mn-Legierungen mit 0,5–6 Gew.-% Nickel, 1–3 Gew.-% Mangan, weniger als 1 Gew.-% Eisen, weniger als 1 Gew.-% Silizium, weniger als 0,3 Gew.-% Titan und weniger als 0,06 Gew.-% Bor bekannt, die für die Herstellung von Strukturteilen für Automobile und Luft- und Raumfahrttechnik entwickelt wurden. Diese Legierungen haben eine geringe Warmrissneigung, weisen bereits im Gusszustand eine sehr hohe Duktilität auf, haben aber den Nachteil einer unzureichenden Festigkeit, Warmfestigkeit und Verschleißfestigkeit und sind somit für die Herstellung von Motorkomponenten, wie z. B. Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderköpfe, Kolben, Pleuel und Laufbuchsen, ungeeignet. Außerdem ist der hohe Nickelanteil ein nicht zu vernachlässigender Kostentreiber.From the US 2003/0152478 A1 are Al-Ni-Mn alloys containing 0.5-6 wt.% nickel, 1-3 wt.% manganese, less than 1 wt.% iron, less than 1 wt.% silicon, less than 0 , 3 wt .-% titanium and less than 0.06 wt .-% boron, which were developed for the production of structural parts for automobiles and aerospace engineering. These alloys have a low tendency to crack cracking, have a very high ductility already in the cast state, but have the disadvantage of insufficient strength, heat resistance and wear resistance and are therefore suitable for the production of engine components, such as. As cylinder crankcase, cylinder heads, pistons, connecting rods and liners, unsuitable. In addition, the high nickel content is a non-negligible cost driver.

Die Patentschrift DE 1533297 offenbart Aluminiumlegierung mit einer hohen Zugfestigkeit und Härte sowie ein Verfahren zu ihrer Wärmebehandlung. Diese Legierung enthält 0,3–1,2 Gew.-% Zirkonium und 6–25 cm3 Wasserstoff je 100 g Legierungsgewicht, Rest Aluminium. Zusätzlich kann diese Legierung eins oder mehrere der weiteren Legierungselemente, nämlich 1–3 Gew.-% Mangan, 0,1–1,5 Gew.-% Silizium, 0,3–2 Gew.-% Magnesium, 0,5–3 Gew.-% Nickel und 1–4 Gew.-% Kupfer enthalten. Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften ist nach diesem Patent ausschließlich auf einen hohen Wasserstoffgehalt in Kombination mit Zirkonium zurückzuführen. Gegenstand des Patentes DE 1533297 sind ferner zwei Verfahrensvarianten zur Wärmebehandlung einer Knetlegierung und einer Gusslegierung. Für eine Gusslegierung sind in diesem Patent genannten Wasserstoffgehalte aus Qualitätsgründen nicht akzeptabel. Es hat sich in der Gießerei-Praxis als sehr wichtig erwiesen, durch entsprechende Entgasungsmaßnahmen den Wasserstoffgehalt in Aluminiumschmelzen möglichst gering zu halten, um die Bildung von Fehlern wie Lunker und Poren zu vermeiden. Der Richtwert für den Wasserstoffgehalt in den Aluminiumgusslegierungen liegt bei unter 5 cm3/100g.The patent DE 1533297 discloses aluminum alloy having a high tensile strength and hardness and a method for its heat treatment. This alloy contains 0.3-1.2 wt .-% zirconium and 6-25 cm 3 of hydrogen per 100 g alloy weight, balance aluminum. In addition, this alloy may contain one or more of the other alloying elements, namely, 1-3 wt% manganese, 0.1-1.5 wt% silicon, 0.3-2 wt% magnesium, 0.5-3 Wt .-% nickel and 1-4 wt .-% copper. The improvement of the mechanical properties is attributed to this patent exclusively to a high hydrogen content in combination with zirconium. Subject of the patent DE 1533297 are also two variants of the method for heat treatment of a wrought alloy and a casting alloy. For a casting alloy, hydrogen contents mentioned in this patent are not acceptable for quality reasons. It has proved very important in the foundry practice to keep the hydrogen content in aluminum melts as low as possible by appropriate degassing measures in order to avoid the formation of defects such as voids and pores. The guideline for the hydrogen content in the aluminum casting alloys is less than 5 cm 3 / 100g.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Herstellung insbesondere von Motorkomponenten geeignete Legierung bereitzustellen, die eine hohe Warmfestigkeit aufweist und dadurch eine am Schmelzpunkt der Aluminiumlegierung gemessen hohe thermische Belastbarkeit im Betrieb ermöglicht. Die Legierung soll für die Verwendung geeignete mechanische Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, Kriechfestigkeit und Verschleißfestigkeit sowie ausreichende Duktilität, bei gleichzeitig geringer Korrosionsanfälligkeit besitzen und preiswert herstellbar sein. Darüber hinaus soll die Legierung gute gießtechnologische Eigenschaften haben, um eine einwandfreie Produktion der anspruchsvollen Bauteile zu gewährleisten.Of the Invention is based on the object, one for the production in particular to provide alloys suitable for engine components, which has a high heat resistance and thus one at the melting point The aluminum alloy measured high thermal resistance in the Operation possible. The alloy should be for the Use suitable mechanical properties, such as high strength, Creep resistance and wear resistance as well as sufficient Ductility, with low susceptibility to corrosion own and inexpensive to produce. Furthermore the alloy should have good casting properties have to ensure proper production of the most demanding components to ensure.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gezielte Einstellung von bevorzugten Konzentrationen an ausgewählten Legierungselementen in den Al-Mn-Legierungen gelöst. Durch den Anteil an Mangan werden die hohe Warmfestigkeit gewährleistet und gute Korrosionseigenschaften erreicht. Für den dauerhaften Erhalt dieser Eigenschaften ist wichtig, dass ein bestimmtes Mangan-zu-Eisen-Verhältnis nicht unterschritten wird. Die Erfindung sieht diese Lösung für Al-Mn-Guss- und -knetlegierungen vor.These The object is achieved by the targeted Setting of preferred concentrations at selected Alloy elements dissolved in the Al-Mn alloys. By The proportion of manganese ensures the high heat resistance and achieved good corrosion properties. For the permanent Obtaining these properties is important for a given manganese-to-iron ratio not fallen below. The invention sees this solution for Al-Mn cast and wrought alloys.

Grundsätzlich ist zur Lösung der Erfindungsaufgabe die Verwendung einer Aluminium-Mangan-Legierung (vorzugsweise einer Al-Mn-Guss- oder -Knetlegierung) mit Aluminium als Hauptbestandteil, wenigstens 2,1 Gew.-% Mangan und je 0 bis 4 Gew.-% Eisen und weiteren Legierungsnebenbestandteilen für thermisch hochbelastbare und warmfeste Erzeugnisse, nämlich für Maschinenelemente, insbesondere Motor-, Turbinen- und Triebwerkskomponenten, Kolben, Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Laufbuchsen, Pleuel, Nockenwellen, Turbinenschaufeln, sowie für Bauteile in der Gießerei- oder Hochtemperatur-Fördertechnik, vorgesehen. Vorzugsweise wird gleichzeitig die Bedingung Mn:Fe ≥ 2 erfüllt.in principle Is the solution of the invention task, the use of a Aluminum-manganese alloy (preferably an Al-Mn cast or Wrought alloy) with aluminum as the main component, at least 2.1 Wt .-% manganese and 0 to 4 wt .-% each of iron and other alloying secondary constituents for thermally heavy-duty and heat-resistant products, namely for machine elements, in particular engine, Turbine and engine components, pistons, cylinder heads, Cylinder blocks, liners, connecting rods, camshafts, Turbine blades, as well as for components in the foundry or high-temperature conveyor technology, provided. Preferably At the same time, the condition Mn: Fe ≥ 2 is satisfied.

Der Begriff „Warmfestigkeit" ist definitionsgemäß so zu verstehen, dass ein aus der Legierung hergestelltes Erzeugnis oder Bauteil bei Temperaturen von 0,6–0,8 Solidustemperatur belastbar ist. Zur Überprüfung der Warmfestigkeit wird beispielsweise die Druckfestigkeit, die Zugfestigkeit und/oder die Härte bei erhöhter Temperatur und/oder nach längerer thermischer Belastung bestimmt.Of the By definition, "hot strength" is the same to understand that a product made from the alloy or component at temperatures of 0.6-0.8 solidus temperature is resilient. For checking the heat resistance For example, the compressive strength, the tensile strength and / or the hardness at elevated temperature and / or after longer thermal stress determined.

Von „thermisch hochbelastbar" kann man bei einem Bauteil aus einer Aluminium-Legierung dann sprechen, wenn dieses bei Einsatztemperaturen von bis zu 430°C über längere Zeiträume ohne den Austausch oder komplettes Versagen genutzt werden kann.From "thermal heavy-duty "can be used for a component made of an aluminum alloy then speak if this at operating temperatures of up to 430 ° C over longer periods without the exchange or complete Failure can be used.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Verwendung für Maschinenelemente, insbesondere Motor-, Turbinen- und Triebwerkskomponenten. Allgemein ist die Legierung für alle Erzeugnisse, Bauteile oder Maschinenelemente geeignet, die im Betrieb hohen Temperaturen ausgesetzt werden.Especially the use according to the invention is preferred for machine elements, in particular engine, turbine and Engine components. Generally, the alloy is for all products, components or machine elements suitable, be exposed to high temperatures during operation.

Die erfindungsgemäß verwendete Legierung enthält demnach 2,1 bis 5 Gew.-% Mangan, gegebenenfalls einzeln von 0 bis 4 Gew.-% der folgenden Legierungsbestandteile: Eisen, Magnesium, Silizium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Molybdän, Wolfram, Beryllium, Blei, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Calcium, Antimon, Wismut, Kohlenstoff, wobei diese Legierungsnebenbestandteile in Summe vorzugsweise nicht mehr als 10 Gew.% ausmachen sollen, und als Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen.The contains alloy used in the invention Accordingly, 2.1 to 5 wt .-% manganese, optionally individually from 0 to 4% by weight of the following alloy constituents: iron, magnesium, Silicon, chromium, cobalt, copper, zinc, nickel, vanadium, niobium, molybdenum, Tungsten, beryllium, lead, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, Zirconium, titanium, boron, strontium, sodium, calcium, antimony, bismuth, Carbon, wherein these alloy minor components in sum preferably not more than 10% by weight, and the balance being aluminum and unavoidable impurities.

Neben Aluminium als Hauptbestandteil und Mangan als der Bedeutung nach zweitem Legierungsbestandteil kann also die Legierung in untergeordneter Menge weitere Legierungsnebenbestandteile und auch unvermeidbare Verunreinigungen enthalten.Next Aluminum as the main ingredient and manganese as meaning second alloying component so the alloy can be subordinate Amount of other alloying ancillary components and also unavoidable Contain impurities.

Der Aluminiumgehalt wird vorzugsweise nicht unter 80 Gew.-% betragen. Der Mangangehalt beträgt vorzugsweise von 2,1 bis 5 Gew.-% und die Legierungsnebenbestandteile machen vorzugsweise in Summe nicht mehr als 10 Gew.-%, weiter vorzugsweise nicht mehr als 6 Gew.-%, und insbesondere nicht mehr als 4 Gew.-% aus.Of the Aluminum content will preferably not be below 80 wt .-%. The manganese content is preferably from 2.1 to 5% by weight. and the alloy minor components preferably do not sum up more than 10% by weight, more preferably not more than 6% by weight, and in particular not more than 4% by weight.

Im Einzelnen können die Legierungsnebenbestandteile bevorzugt folgende Elemente umfassen: Eisen, Magnesium, Silizium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Moybdän, Wolfram, Beryllium, Blei, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Calcium, Antimon, Wismut, Kohlenstoff.in the Individuals may prefer the alloy secondary components iron, magnesium, silicon, chromium, cobalt, Copper, zinc, nickel, vanadium, niobium, molybdenum, tungsten, Beryllium, lead, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, zirconium, Titanium, boron, strontium, sodium, calcium, antimony, bismuth, carbon.

Folgende Gehalte erscheinen besonders geeignet: Eisen: 0,1 bis 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,5 bis 1,5 Gew.-%; Magnesium: 0,01 bis 1,5 Gew.-%, insbesondere 0,2 bis 1,0 Gew.-%; Silizium: 0,01 bis 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 1,6 Gew.-%; Chrom: 0,001 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,6 Gew.-%; Kobalt: 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,4 Gew.-%; Kupfer: 0,001 bis 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 1,0 Gew.-%; Zink: 0,001 bis 2,0 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 1,5 Gew.-%; Nickel: 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,5 Gew.-%; Vanadium: 0,001 bis 0,4 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,2 Gew.-%; Niob: 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,4 Gew.-%; Molybdän: 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,4 Gew.-%; Wolfram: 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,4 Gew.-%; Beryllium: 0,0001 bis 0,2 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,3 Gew.-%; Blei: 0,0001 bis 0,4 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,2 Gew.-%; Yttrium: 0,0001 bis 0,4 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Cer: 0,0001 bis 0,4 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Scandium: 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Hafnium: 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Silber: 0,0001 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere 0,4 bis 1,0 Gew.-%; Zirkonium: 0,001 bis 1,2 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 0,9 Gew.-%; Titan: 0,001 bis 0,8 Gew.-%, insbesondere 0,15 bis 0,6 Gew.-%; Bor: 0,0001 bis 0,08 Gew.-%, insbesondere 0,01 bis 0,06 Gew.-%; Strontium: 0,0001 bis 0,08 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,04 Gew.-%; Natrium: 0,0001 bis 0,2 Gew.-%, insbesondere 0,002 bis 0,02 Gew.-%; Calcium: 0,0001 bis 0,006 Gew.-%, insbesondere 0,002 bis 0,004 Gew.-%; Antimon: 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,3 Gew.-%; Wismut: 0,001 bis 1,0 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,8 Gew.-%; Kohlenstoff: 0,0007 bis 0,1 Gew.-%, insbesondere 0,0015 bis 0,006 Gew.-%. The following contents appear particularly suitable: Iron: 0.1 to 2.0 wt .-%, in particular 0.5 to 1.5 wt .-%; Magnesium: 0.01 to 1.5 wt .-%, in particular 0.2 to 1.0 wt .-%; Silicon: 0.01 to 2.0 wt .-%, in particular 0.3 to 1.6 wt .-%; Chrome: 0.001 to 1.0 wt .-%, in particular 0.1 to 0.6 wt .-%; Cobalt: 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular 0.1 to 0.4 wt .-%; Copper: 0.001 to 2.0 wt .-%, in particular 0.3 to 1.0 wt .-%; Zinc: 0.001 to 2.0 wt .-%, in particular 0.1 to 1.5 wt .-%; Nickel: 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular 0.3 to 0.5 wt .-%; vanadium: 0.001 to 0.4 wt .-%, in particular 0.05 to 0.2 wt .-%; Niobium: 0.0001 to 0.6% by weight, especially 0.005 to 0.4% by weight; Molybdenum: 0.0001 to 0.6% by weight, especially 0.005 to 0.4% by weight; Tungsten: 0.0001 to 0.6% by weight, especially 0.005 to 0.4% by weight; Beryllium: 0.0001 to 0.2% by weight, especially 0.005 to 0.3% by weight; Lead: 0.0001 to 0.4% by weight, especially 0.005 to 0.2% by weight; Yttrium: 0.0001 to 0.4% by weight, especially 0.05 to 0.3% by weight; Cerium: 0.0001 to 0.4% by weight, especially 0.05 to 0.3% by weight; scandium: 0.0001 to 0.6% by weight, especially 0.05 to 0.3% by weight; Hafnium: 0.0001 to 0.6% by weight, especially 0.05 to 0.3% by weight; Silver: 0.0001 to 1.0 wt%, especially 0.4 to 1.0 wt%; Zirconium: 0.001 to 1.2 wt .-%, in particular 0.3 to 0.9 wt .-%; Titanium: 0.001 to 0.8% by weight, especially 0.15 to 0.6% by weight; Boron: 0.0001 to 0.08 wt%, especially 0.01 to 0.06 wt%; Strontium: 0.0001 to 0.08 wt%, especially 0.005 to 0.04 wt%; Sodium: 0.0001 to 0.2 wt%, especially 0.002 to 0.02 wt%; calcium: 0.0001 to 0.006 wt%, especially 0.002 to 0.004 wt%; Antimony: 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular 0.1 to 0.3 wt .-%; Bismuth: 0.001 to 1.0 wt .-%, in particular 0.1 to 0.8 wt .-%; Carbon: 0.0007 to 0.1 wt .-%, in particular 0.0015 to 0.006 wt .-%.

Mit Hilfe der Elemente Silizium, Magnesium, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Molybdän, Chrom, Wolfram, Beryllium, Blei, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Antimon, Silber, Zirkonium, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Calcium, Kohlenstoff ist es möglich, die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung auf das jeweilige Herstellungsverfahren und das Verwendungszweck speziell anzupassen. So geben beispielsweise die Zugaben von Übergangselementen dem Gussteil eine hohe Gestaltfestigkeit bei erhöhter Temperatur.With Help of the elements silicon, magnesium, iron, cobalt, copper, zinc, Nickel, vanadium, niobium, molybdenum, chromium, tungsten, beryllium, Lead, yttrium, cerium, scandium, hafnium, antimony, silver, zirconium, Titanium, boron, strontium, sodium, calcium, carbon it is possible the properties of the alloy according to the invention on the respective manufacturing process and the intended use specially adapted. For example, the additions of transition elements the casting a high structural strength at elevated temperature.

Zur Verbesserung der Ausformbarkeit kann die erfindungsgemäße Legierung die Elemente Eisen, Kobalt, Chrom, Cer einzeln oder in Kombination miteinander enthalten. Die Gehalte an diesen Elementen werden auf die Anforderungen an das Gussstück abgestimmt.to Improvement of the formability, the inventive Alloy the elements iron, cobalt, chromium, cerium individually or in Combination included. The contents of these elements are matched to the requirements of the casting.

Zur Erzielung einer geringen Warmrissneigung und einer guten Kombination der mechanischen Eigenschaften ist von wesentlicher Bedeutung, dass der Eisengehalt mit dem Mangangehalt so angepasst ist, dass ein Verhältnis von Mn/Fe größer oder gleich zwei ist.to Achieving a low heat crack tendency and a good combination the mechanical properties is essential that the iron content with the manganese content is adjusted so that a Ratio of Mn / Fe greater or equal two is.

Es hat sich darüber hinaus gezeigt, dass durch eine Zugabe der Elemente Molybdän, Niob, Chrom, Scandium, Hafnium, Vanadium, Yttrium, Cer, Wolfram, Zirkonium, Titan, Antimon, Silber, Zink, Kupfer, Nickel, Magnesium und Silizium die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei höheren Temperaturen deutlich verbessert werden können.It In addition, it has been shown by an addition of the elements molybdenum, niobium, chromium, scandium, hafnium, Vanadium, yttrium, cerium, tungsten, zirconium, titanium, antimony, silver, Zinc, copper, nickel, magnesium and silicon the strength properties the alloy according to the invention both at room temperature as well as significantly improved at higher temperatures can.

Der erfindungsgemäße Legierung kann zusätzlich Blei, Kohlenstoff, Strontium, Natrium, Calcium und Beryllium einzeln oder in Kombination miteinander zugegeben werden. Diese Elemente wirken unterstützend auf die Umwandlung der intermetallischen Phasen in kleine, kugelige Partikel, die homogen im Gefüge verteilt sind und auf diese Weise die mechanischen Eigenschaften weniger beeinträchtigen.Of the alloy according to the invention may additionally Lead, carbon, strontium, sodium, calcium and beryllium individually or in combination with each other. These elements support the transformation of the intermetallic Phases into small, spherical particles, which are homogeneous in the structure are distributed and in this way the mechanical properties less affect.

Die Elemente Vanadium und Beryllium reduzieren wesentlich die Oxidationsneigung der erfindungsgemäßen Legierung, die besonders bei maximalen Magnesiumgehalten verstärkt auftritt.The Elements vanadium and beryllium significantly reduce the tendency to oxidation the alloy of the invention, the particular Increased occurs at maximum magnesium levels.

Eine gewisse Menge an Bor und/oder Kohlenstoff in Verbindung mit Titan wird zur Kornfeinung benötigt, wobei die Zugabe von diesen Elementen mit Aluminium-Bor, Aluminium-Titan-Bor- und Aluminium-Titan-Kohlenstoff-Vorlegierungen erfolgt. Eine gute Kornfeinung trägt wesentlich zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der Gießbarkeit der erfindungsgemäßen Legierung bei.A certain amount of boron and / or carbon associated with titanium is needed for grain refining, with the addition of these elements to aluminum boron, aluminum-titanium-boron and aluminum-titanium-carbon master alloys. A good grain refining contributes significantly to the improvement of mecha niche properties and the castability of the alloy according to the invention.

Zirkon verbessert sowohl die Festigkeitseigenschaften als auch die gießtechnologische Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung durch Kornfeinung. Außerdem ist es möglich, durch Zirkoniumzusätze einen Dispersionshärtungseffekt in der erfindungsgemäßen Legierung zu erzielen. Der Mechanismus für die Erhöhung von Warmfestigkeit und Kriechbeständigkeit ist in der Bildung der feinen zirkoniumhaltigen Aluminiden zu sehen, die eine große Stabilität auch bei Temperaturen von über 300°C aufweisen. Von Vorteil ist es auch, dass die Dispersionsaushärtung entweder durch spezielle Wärmebehandlung oder auch ohne Wärmebehandlung durch thermische Belastung bei den Einsatztemperaturen von 300 bis 430°C hervorgerufen werden kann.zircon improves both the strength properties and the casting technology Properties of the alloy according to the invention by grain refining. Besides, it is possible through Zirconium additions a dispersion hardening effect to achieve in the alloy of the invention. The mechanism for increasing heat resistance and creep resistance is in the formation of the fine zirconium-containing Aluminides to see that a great stability even at temperatures above 300 ° C have. It is also advantageous that the dispersion hardening either by special heat treatment or without Heat treatment by thermal stress at the operating temperatures from 300 to 430 ° C can be caused.

Die Erfindung umfasst weiterhin eine spezielle Aluminium-Mangan-Legierung (vorzugsweise eine Aluminium-Mangan-Guss- oder -Knetlegierung), die für den im Rahmen der Erfindung vorgesehenen Verwendungszweck besonders geeignet ist. Diese Aluminium-Mangan-Legierung weist Aluminium als Hauptbestandteil, wenigstens 2,1 Gew.-% Mangan, weniger als 0,5 Gew.-% Nickel und je 0 bis 4 Gew.-% Eisen und weitere Legierungsnebenbestandteile, die in Summe nicht mehr als 10 Gew.-% ausmachen, auf. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Mangan-zu-Eisen-Verhältnis die Bedingung Mn:Fe ≥ 2 erfüllt. Weiterhin kann die Legierung wie oben anhand der erfindungsgemäßen Verwendung beschrieben näher spezifiziert sein.The The invention further comprises a special aluminum-manganese alloy (preferably an aluminum-manganese cast or wrought alloy), for the purpose intended for the purposes of the invention is particularly suitable. This aluminum-manganese alloy has aluminum as the main component, at least 2.1% by weight of manganese, less than 0.5 wt .-% nickel and 0 to 4 wt .-% each of iron and other alloying secondary constituents, which in total do not make up more than 10% by weight. Especially it is preferred if the manganese to iron ratio the Condition Mn: Fe ≥ 2 satisfied. Furthermore, the Alloy as above based on the invention Use specified to be specified.

Zur Verarbeitung der erfindungsgemäßen Legierung sind grundsätzlich alle Gießverfahren geeignet. Hierzu gehören u. a. Sandguss, Schwerkraft-Kokillenguss, Niederdruck-Kokilienguss, Differenzdruck-Kokillenguss, Thixocasting, Squeeze-Casting, Druckguss und Vakuum-Druckguss. Die größten Vorteile ergeben sich bei Giessverfahren, die mit hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten ablaufen, wie beispielweise beim Druckgiessverfahren. Die Herstellung von Kolben, Laufbuchsen und Pleueln aus der erfindungsgemäßen Legierung kann unter anderem durch Schmieden von Halbzeugen erfolgen.to Processing of the alloy of the invention are Basically all casting methods are suitable. For this belong u. a. Sand casting, gravity gravity casting, low pressure die casting, Differential pressure chill casting, thixocasting, squeeze casting, die casting and vacuum die casting. The biggest benefits found in casting processes with high cooling rates expire, such as the die casting process. The production of pistons, liners and connecting rods from the invention Alloying can be done inter alia by forging semi-finished products.

Hierbei bietet sich besonders der Einsatz von Strangpressprodukten oder gegossenen Strängen aus der erfindungsgemäßen Legierung an.in this connection is particularly the use of extruded products or cast strands of the invention Alloy on.

Die Laufbuchsen aus der erfindungsgemäßen Legierung können nach dieser Erfindung auch mit dem Strangpressverfahren hergestellt werden.The Bushings of the alloy according to the invention can according to this invention also with the extrusion process getting produced.

Um eine ausreichende Schmelzequalität zu gewährleisten, kann die Schmelze durch Spülgas, Spülgastabletten oder auch durch Vakuum entgast werden.Around to ensure a sufficient melt quality can melt through purge gas, purge gas tablets or be degassed by vacuum.

Obwohl im Gusszustand schon gute mechanische Werte vorhanden sind, können aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellte Gussteile allen bekannten Wärmebehandlungen unterzogen werden. Bevorzugt ist eine Wärmebehandlung, die folgende Schritte umfasst:

  • 1) ein Glühen bei einer Temperatur zwischen 300 und 350°C für eine halbe Stunde bis zu fünf Stunden,
  • 2) ein Glühen bei einer Temperatur zwischen 350 und 500°C für eine halbe Stunde bis zu fünf Stunden,
  • 3) ein Abkühlen an Luft.
Although good mechanical values are already present in the casting state, castings produced from the alloy according to the invention can be subjected to all known heat treatments. A heat treatment is preferred which comprises the following steps:
  • 1) annealing at a temperature between 300 and 350 ° C for half an hour to five hours,
  • 2) annealing at a temperature between 350 and 500 ° C for half an hour to five hours,
  • 3) cooling in air.

Zur Einstellung der maximalen Festigkeitseigenschaften bei erfindungsgemäßen Legierungen mit Zirkoniumgehalten bis 0,3 Gew.-% bietet sich folgende Wärmebehandlung an:

  • 1. Schritt: Glühen bei 300–350°C für 0,5–5 h,
  • 2. Schritt: Glühen bei 450–500°C für 0,5–5 h,
  • 3. Schritt: Abkühlen an der Luft
For adjusting the maximum strength properties in alloys according to the invention having zirconium contents of up to 0.3% by weight, the following heat treatment is suitable:
  • 1st step: annealing at 300-350 ° C for 0.5-5 h,
  • 2nd step: annealing at 450-500 ° C for 0.5-5 h,
  • 3rd step: cooling in the air

Bei Zirkoniumgehalten von 0,3 bis 1,2 Gew.-% zeigte sich als besonders vorteilhaft folgende Wärmebehandlung:

  • 1. Schritt: Glühen bei 300–350°C für 0,5–5 h,
  • 2. Schritt: Glühen bei 350–450°C für 0,5–5 h,
  • 3. Schritt: Abkühlen an der Luft
With zirconium contents of 0.3 to 1.2% by weight, the following heat treatment was found to be particularly advantageous:
  • 1st step: annealing at 300-350 ° C for 0.5-5 h,
  • 2nd step: annealing at 350-450 ° C for 0.5-5 h,
  • 3rd step: cooling in the air

Die Erfindung umfasst ferner hochwarmfeste Erzeugnisse aus den Legierungen nach dieser Erfindung. Hierbei handelt es sich vorzugsweise um Maschinenelemente und insbesondere um Motor-, Turbinen- oder Triebwerkselemente.The The invention further comprises high temperature resistant products from the alloys according to this invention. These are preferably machine elements and in particular engine, turbine or engine elements.

Allgemein ist die Erfindung für folgenden Erzeugnisse und Bauteile besonders geeignet: Kolben, Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Laufbuchsen, Pleuel, Nockenwellen, Turbinenschaufeln, Bauteile in der Gießerei- oder Hochtemperaturfördertechnik.Generally is the invention for the following products and components particularly suitable: pistons, cylinder heads, cylinder crankcases, Liners, connecting rods, camshafts, turbine blades, components in the foundry or high-temperature conveying technology.

Unter Bezugnahme auf die Figuren soll die Erfindung anhand von Beispielen noch näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung auf die Beispiele beschränkt ist.Under Reference to the figures, the invention by way of examples to be explained in more detail without the invention is limited to the examples.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Dehngrenze als Funktion der Vorauslagerungstemperatur, ermittelt im Warmzugversuch nach 100 h Vorauslagerung 1 : Yield strength as a function of the pre-storage temperature, determined in a hot tensile test after 100 h of preliminary storage

2: Härte in Abhängigkeit von der Vorauslagerungstemperatur, ermittelt bei Raumtemperatur 2 : Hardness depending on the pre-storage temperature, determined at room temperature

3: Fließkurven in Abhängigkeit von der Vorauslagerungstemperatur, ermittelt im Zylinderstauchversuch. Prüfung bei Vorauslagerungstemperatur. 3 : Flow curves as a function of the pre-storage temperature, determined in the cylinder compression test. Test at storage temperature.

Beispiel 1. Zugversuche bei erhöhten TemperaturenExample 1. Tensile tests at elevated temperatures

Als Referenzlegierungen dienten folgende Werkstoffe: Legierung AlSi17Cu4Mg. Einsatzgebiet: Zylinderkurbelgehäusen, Kolben. Legierung AlCu5Ni1,5CoSbZr. Einsatzgebiet: hochbeanspruchte Zylinderköpfe. The following materials were used as reference alloys: Alloy AlSi17Cu4Mg. Application: Cylinder crankcases, pistons. Alloy AlCu5Ni1,5CoSbZr. Application: highly stressed cylinder heads.

Die chemische Zusammensetzung der Referenzlegierungen ist der Tabelle 1 zu entnehmen. Tabelle 1. Chemische Zusammensetzung der Referenzlegierungen und der erfindungsgemäßen Legierung Si Mn Zr Cr Cu Fe Mg Sb Ni Co Erfg. Legierung 0,1 3,2 0,8 0,6 - 0,2 - - 0,2 - AlSi17Cu4Mg 17,2 - - - 4,13 0,4 0,58 - - - AlCu5Ni1,5CoSbZr 0,1 0,25 0,22 - 4,8 0,1 0,01 0,3 1,54 0,2 The chemical composition of the reference alloys is shown in Table 1. Table 1. Chemical composition of the reference alloys and the alloy according to the invention Si Mn Zr Cr Cu Fe mg sb Ni Co Erfg. alloy 0.1 3.2 0.8 0.6 - 0.2 - - 0.2 - AlSi17Cu4Mg 17.2 - - - 4.13 0.4 0.58 - - - AlCu5Ni1,5CoSbZr 0.1 0.25 0.22 - 4.8 0.1 0.01 0.3 1.54 0.2

Geschmolzen wurde in einem widerstandsbeheizten Tiegelofen mit einer Tiegelkapazität von 3 kg. Die Schmelze- und Gießtemperatur wurde auf 100°C über der Liquidustemperatur eingestellt. Für die Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften wurden die obigen Legierungen in einer Kokille nach DIN 29531 abgegossen und Probestäbe mit dem Probendurchmesser von 6 mm nach DIN 50125 mechanisch gefertigt. Die Legierung AlSi17Cu4Mg wurde im Zustand T6 und die Legierung AlCu5Ni1,5CoSbZr im Zustand T7 untersucht. Die erfindungsgemäßen Legierung AlMn3Zr0,8Cr0,6 wurde bei 400°C 5 Stunden geglüht. Anschließend wurden die Proben dieser Legierung an der Luft abgekühlt und zeigten in diesem Zustand folgende mechanische Eigenschaften: Rm 214 MPa, Rp0,2 210 MPa, A5 0,4%. Die Ergebnisse der Warmzugversuche nach der Vorauslagerung 100 h bei der Testtemperatur sind in 1 dargestellt.Melting took place in a resistance-heated crucible furnace with a crucible capacity of 3 kg. The melt and pour temperature was set at 100 ° C above the liquidus temperature. For the investigation of the mechanical properties, the above alloys were post-mold DIN 29531 poured off and test bars with the sample diameter of 6 mm after DIN 50125 mechanically manufactured. The alloy AlSi17Cu4Mg was investigated in state T6 and the alloy AlCu5Ni1.5CoSbZr in state T7. The alloy AlMn3Zr0.8Cr0.6 according to the invention was annealed at 400 ° C for 5 hours. Subsequently, the samples of this alloy were cooled in air and in this state showed the following mechanical properties: R m 214 MPa, R p0.2 210 MPa, A 5 0.4%. The results of the hot tensile tests after the preliminary storage 100 h at the test temperature are in 1 shown.

Beispiel 2. Härte in Abhängigkeit von der VorauslagerungstemperaturExample 2. Hardness depending from the pre-storage temperature

Um den Einfluss thermischer Belastung über einen längeren Zeitraum auf die Eigenschaften der Al-Legierungen zu ermitteln, wurden die abgegossenen Probestäbe für alle drei Legierungen zusätzlich 500 Stunden bei 250°C, 350°C und 400°C vorausgelagert. Die Ergebnisse dieser Versuche gibt 2 wieder. Man kann erkennen, dass die erfindungsgemäße Legierung AlMn3Zr0,8Cr0,6 den Referenzlegierungen deutlich überlegen ist. Während bei den bekannten Legierungen eine zunehmende Vorauslagerungstemperatur die Härtewerte vermindert, kommt es bei der erfindungsgemäßen Legierung im Temperaturintervall von 250°C bis 350°C sogar zur Steigerung der Härte, was sich mit den Aushärtungseffekten der Al-Matrix durch zirkonhaltige Ausscheidungen erklärt. Somit ist für Al-Mn-Gusslegierungen nach langer thermischer Beanspruchung eine deutlich bessere Verschleißfestigkeit als für Referenzlegierungen zu erwarten.In order to determine the influence of thermal stress on the properties of the Al alloys over a longer period of time, the cast test bars were additionally stored for 500 hours at 250 ° C, 350 ° C and 400 ° C for all three alloys. The results of these experiments are 2 again. It can be seen that the AlMn3Zr0.8Cr0.6 alloy according to the invention is clearly superior to the reference alloys. While in the known alloys an increasing pre-storage temperature reduces the hardness values, in the case of the alloy according to the invention in the temperature interval from 250 ° C. to 350 ° C. it even increases the hardness, which is explained by the hardening effects of the Al matrix by zirconium-containing precipitates. Thus, for Al-Mn cast alloys after a long thermal stress, a significantly better wear resistance than for reference alloys is to be expected.

Beispiel 3. Zylinderstauchversuche zur Ermittlung der Fließkurve bei hohen TemperaturenExample 3. Cylinder compression tests for Determination of the flow curve at high temperatures

Neben guten Warmfestigkeitseigenschaften im Zugversuch werden von den Al-Legierungen für den Motorbau auch gute Warmdruckfestigkeitseigenschaften verlangt. Ein wichtiges Kriterium für die Bewertung des Warmverhaltens bei Druckbeanspruchung ist die Fließkurve der Legierung bei entsprechender Temperatur. Die Zylinderstauchversuche zur Ermittlung der Fließkurve wurden mit einem Umformdilatometer durchgeführt. Eine zylindrische Probe (Durchmesser 5 mm, Länge 10 mm), mit einem Thermoelement versehen, wird zwischen zwei ebenen parallelen Werkzeugflächen gestaucht und kann unter Inertgasatmosphäre induktiv beheizt werden. Die servohydraulisch betätigten Stempel sind mit zwei LVDTs verbunden und messen die Längenänderung der Probe mit einer Auflösung von 0,05 μm. Die Fließkurvenermittlung wurde ohne Berücksichtigung von Reibungsverlusten durchgeführt, da lediglich Vergleichswerte bei identischen Bedingungen gefordert sind.In addition to good tensile strength properties in the tensile test, the Al alloys for engine construction also require good hot compressive strength properties. An important criterion for the evaluation of the thermal behavior under compressive stress is the flow curve of the alloy at the appropriate temperature. The cylinder upsetting tests to determine the flow curve were carried out with a Umformdilatometer. A cylindrical sample (diameter 5 mm, length 10 mm), equipped with a thermocouple, is compressed between two flat parallel tool surfaces and can be inductive under inert gas atmosphere be be heated. The servohydraulically operated punches are connected to two LVDTs and measure the change in length of the sample with a resolution of 0.05 μm. The flow curve determination was carried out without consideration of friction losses, since only comparative values under identical conditions are required.

Aus 3 ist ersichtlich, dass die Fließgrenze der erfindungsgemäßen Legierung im Temperaturbereich 350–450°C nach 100 h Vorauslagerung bei Prüftemperatur doppelt so hoch ist wie die der Kolben- und Motorblocklegierung AlSi17Cu4Mg.Out 3 It can be seen that the flow limit of the alloy according to the invention in the temperature range 350-450 ° C after 100 h of preliminary storage at test temperature is twice as high as that of the piston and engine block alloy AlSi17Cu4Mg.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 2003/0152478 A1 [0006] US 2003/0152478 A1 [0006]
  • - DE 1533297 [0007, 0007] - DE 1533297 [0007, 0007]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - DIN 29531 [0044] - DIN 29531 [0044]
  • - DIN 50125 [0044] - DIN 50125 [0044]

Claims (10)

Verwendung einer Aluminium-Mangan-Legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil, wenigstens 2,1 Gew.-% Mangan, 0 bis 4 Gew.-% Eisen und je 0 bis 4 Gew.-% weiteren Legierungsnebenbestandteilen für thermisch hochbelastbare und warmfeste Erzeugnisse, nämlich für Maschinenelemente, insbesondere Motor-, Turbinen- und Triebwerkskomponenten, Kolben, Zylinderköpfe, Zylinderkurbelgehäuse, Laufbuchsen, Pleuel, Nockenwellen, Turbinenschaufeln, sowie für Bauteile in der Gießerei- oder Hochtemperatur-Fördertechnik.Use of an aluminum-manganese alloy with Aluminum as the main constituent, at least 2.1% by weight of manganese, 0 to 4 wt .-% iron and 0 to 4 wt .-% of other alloying secondary constituents for thermally heavy-duty and heat-resistant products, namely for machine elements, in particular engine, turbine and engine components, pistons, cylinder heads, cylinder crankcases, Liners, connecting rods, camshafts, turbine blades, as well as for Components in foundry or high-temperature conveyor technology. Verwendung nach Anspruch 1, wobei die Bedingung Mn:Fe ≥ 2 erfüllt ist.Use according to claim 1, wherein the condition Mn: Fe ≥ 2 is satisfied. Aluminium-Mangan-Legierung mit Aluminium als Hauptbestandteil, wenigstens 2,1 Gew.-% Mangan, weniger als 0,5 Gew.-% Nickel, je 0 bis 4 Gew.-% Eisen und weiteren Legierungsnebenbestandteilen, die in Summe nicht mehr als 10 Gew.-% ausmachen und wobei zusätzlich die Bedingung Mn:Fe ≥ 2 erfüllt ist, für die Verwendung gemäß Anspruch 1 oder 2.Aluminum-manganese alloy with aluminum as main component, at least 2.1 weight percent manganese, less than 0.5 weight percent nickel, each 0 to 4% by weight of iron and other alloying constituents, which in total not more than 10 wt .-% make up and in addition the condition Mn: Fe ≥ 2 is satisfied for the use according to claim 1 or 2. Aluminium-Mangan-Legierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Mangangehalt von 2,1 bis 5 Gew.-% beträgt.Aluminum-manganese alloy according to claim 3, characterized characterized in that the manganese content is from 2.1 to 5 wt .-%. Aluminium-Mangan-Legierung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsnebenbestandteile in Summe nicht mehr als 6 Gew.-%, vorzugsweise nicht mehr als 4 Gew.-% ausmachen.Aluminum-manganese alloy according to claim 3 or 4, characterized in that the alloying minor components in Sum not more than 6% by weight, preferably not more than 4% by weight turn off. Aluminium-Mangan-Legierung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungsnebenbestandteile folgende Elemente umfassen: Eisen, Magnesium, Silizium, Chrom, Kobalt, Kupfer, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Moybdän, Wolfram, Beryllium, Blei, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Calcium, Antimon, Wismut, Kohlenstoff.Aluminum-manganese alloy according to one of the claims 3 to 5, characterized in that the alloy secondary components iron, magnesium, silicon, chromium, cobalt, Copper, zinc, nickel, vanadium, niobium, molybdenum, tungsten, Beryllium, lead, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, zirconium, Titanium, boron, strontium, sodium, calcium, antimony, bismuth, carbon. Aluminium-Mangan-Legierung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie einer Wärmebehandlung unterzogen wurde, die folgende Schritte umfasst: 1) ein Glühen bei einer Temperatur zwischen 300 und 350°C für eine halbe Stunde bis 5 Stunden, 2) ein Glühen bei einer Temperatur zwischen 350 und 500°C für eine halbe Stunde bis 5 Stunden, 3) ein Abkühlen an Luft.Aluminum-manganese alloy according to one of the claims 3 to 6, characterized in that they undergo a heat treatment subjected to the following steps: 1) a glow at a temperature between 300 and 350 ° C for half an hour to 5 hours, 2) annealing at a temperature between 350 and 500 ° C for a half an hour to 5 hours, 3) cooling in air. Hochwarmfestes Erzeugnis aus einer Legierung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7.Heat resisting product of an alloy according to a of claims 3 to 7. Hochwarmfestes Erzeugnis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um ein Motor-, Turbinen- oder Triebwerkselement handelt.High-temperature product according to claim 8, characterized characterized in that it is an engine, turbine or engine element is. Hochwarmfestes Erzeugnis nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eines der folgenden Bauteile handelt: Kolben, Zylinderkopf, Zylinderkurbelgehäuse, Laufbuchse, Pleuel, Nockenwelle, Turbinenschaufel, Bauteil in der Gießerei- oder Hochtemperatur-Fördertechnik.High-temperature product according to claim 8 or 9, characterized in that it is one of the following components is: piston, cylinder head, cylinder crankcase, liner, Connecting rod, camshaft, turbine blade, component in the foundry or high-temperature conveyor technology.
DE102007023323A 2007-05-16 2007-05-16 Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products Expired - Fee Related DE102007023323B4 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007023323A DE102007023323B4 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products
PCT/EP2008/003899 WO2008138614A1 (en) 2007-05-16 2008-05-15 Use of an al-mn alloy for high temperature resistant products
EP08749463A EP2155920A1 (en) 2007-05-16 2008-05-15 Use of an al-mn alloy for high temperature resistant products

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102007023323A DE102007023323B4 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102007023323A1 true DE102007023323A1 (en) 2008-11-20
DE102007023323B4 DE102007023323B4 (en) 2010-10-28

Family

ID=39642718

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102007023323A Expired - Fee Related DE102007023323B4 (en) 2007-05-16 2007-05-16 Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP2155920A1 (en)
DE (1) DE102007023323B4 (en)
WO (1) WO2008138614A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060202A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-10 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston alloy for manufacturing a piston of an internal combustion engine, consists of aluminum-silicon-alloy, where the portion of cerium and portion of titanium that are related to the total piston alloy are admixed to the piston alloy
DE102009025023A1 (en) 2009-06-10 2010-12-16 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Method for producing a camshaft and corresponding camshaft
CN103725939A (en) * 2013-12-17 2014-04-16 芜湖万润机械有限责任公司 Preparation method of aluminium alloy section for hot roller of duplicator
CN104480353A (en) * 2014-12-12 2015-04-01 李树青 Formula of anodized pressure cast aluminum alloy
EP3047043A4 (en) * 2013-09-19 2017-04-26 United Technologies Corporation Age hardenable dispersion strengthened aluminum alloys

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102433469B (en) * 2011-12-15 2013-07-24 贵州华科铝材料工程技术研究有限公司 Smelting method of aluminium alloy co-dissolved with VC
CN103469017B (en) * 2013-09-22 2015-04-15 苏州华宇精密铸造有限公司 Aluminum alloy for precision casting and casting method thereof
CN103509978B (en) * 2013-09-22 2015-04-15 苏州华宇精密铸造有限公司 Heat treatment method for precision casting aluminum alloy
CN107312951A (en) * 2016-04-26 2017-11-03 天津碧宇舟机械制造有限公司 A kind of homogenizer highly stressed rotor and preparation method thereof
CN105886851A (en) * 2016-06-27 2016-08-24 肥西县碧涛建材有限公司 Aluminum alloy for decoration and production process thereof
CN107312964A (en) * 2017-06-25 2017-11-03 南通峰巢工业设计有限公司 Aluminium alloy
KR20210118852A (en) * 2019-01-25 2021-10-01 리오 틴토 알칸 인터내셔널 리미티드 Foundry alloys for high pressure vacuum die casting
CN110438374A (en) * 2019-09-18 2019-11-12 瑞安市江南铝业有限公司 A kind of antioxidation aluminium profile and its preparation process
CN112779442B (en) * 2020-12-28 2022-07-08 有研增材技术有限公司 High-strength heat-resistant aluminum alloy powder for 3D printing and preparation method thereof
CN114203333B (en) * 2021-12-16 2024-05-14 深圳中盛万家投资有限责任公司 High-conductivity high-strength rare earth alloy overhead insulated cable and preparation method thereof

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1533297B1 (en) 1965-10-12 1970-03-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Aluminum alloy of high tensile strength and hardness and process for their heat treatment
US20030152478A1 (en) 2001-12-21 2003-08-14 Lin Jen C. Al-Ni-Mn casting alloy for automotive and aerospace structural components

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1445181A (en) * 1973-01-19 1976-08-04 British Aluminium Co Ltd Aluminium base alloys
JPH0325535A (en) * 1989-06-22 1991-02-04 Nec Corp Operator console
JPH05140688A (en) * 1991-11-21 1993-06-08 Kubota Corp Al alloy material excellent in high temperature fatigue strength
JPH06330202A (en) * 1993-05-17 1994-11-29 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Production of aluminum alloy member high in strength and excellent in toughness and aluminum alloy for casting
JP2795611B2 (en) * 1994-03-29 1998-09-10 健 増本 High strength aluminum base alloy
DE69528432T2 (en) * 1994-11-02 2003-06-12 Yamaha Corp High-strength and highly rigid aluminum-based alloy and its manufacturing process
JP3430684B2 (en) * 1994-11-02 2003-07-28 日本軽金属株式会社 Die-cast internal combustion engine parts excellent in high-temperature strength, wear resistance and vibration damping properties, and a method for manufacturing the same
JP3725279B2 (en) * 1997-02-20 2005-12-07 Ｙｋｋ株式会社 High strength, high ductility aluminum alloy
US20050199318A1 (en) * 2003-06-24 2005-09-15 Doty Herbert W. Castable aluminum alloy

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1533297B1 (en) 1965-10-12 1970-03-26 Ishikawajima Harima Heavy Ind Aluminum alloy of high tensile strength and hardness and process for their heat treatment
US20030152478A1 (en) 2001-12-21 2003-08-14 Lin Jen C. Al-Ni-Mn casting alloy for automotive and aerospace structural components

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN 29531
DIN 50125

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008060202A1 (en) * 2008-12-03 2010-06-10 Ks Kolbenschmidt Gmbh Piston alloy for manufacturing a piston of an internal combustion engine, consists of aluminum-silicon-alloy, where the portion of cerium and portion of titanium that are related to the total piston alloy are admixed to the piston alloy
DE102009025023A1 (en) 2009-06-10 2010-12-16 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Method for producing a camshaft and corresponding camshaft
WO2010142266A1 (en) 2009-06-10 2010-12-16 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Method for producing a camshaft and corresponding camshaft
US8474136B2 (en) 2009-06-10 2013-07-02 Neumayer Tekfor Holding Gmbh Method for the fabrication of a camshaft and a corresponding camshaft
EP3047043A4 (en) * 2013-09-19 2017-04-26 United Technologies Corporation Age hardenable dispersion strengthened aluminum alloys
US10508321B2 (en) * 2013-09-19 2019-12-17 United Technologies Corporation Age hardenable dispersion strengthened aluminum alloys
CN103725939A (en) * 2013-12-17 2014-04-16 芜湖万润机械有限责任公司 Preparation method of aluminium alloy section for hot roller of duplicator
CN104480353A (en) * 2014-12-12 2015-04-01 李树青 Formula of anodized pressure cast aluminum alloy

Also Published As

Publication number Publication date
DE102007023323B4 (en) 2010-10-28
WO2008138614A1 (en) 2008-11-20
EP2155920A1 (en) 2010-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007023323B4 (en) Use of an Al-Mn alloy for high-temperature products
EP1978120B1 (en) Aluminium-silicon alloy and method for production of same
EP1997924B1 (en) High-temperature aluminium alloy
EP3365472B1 (en) Aluminium alloy
WO2009010264A2 (en) Cast aluminum alloy, and use thereof
DE112004001160B4 (en) Aluminum alloy for a cast engine block, cast cylinder block for an internal combustion engine, and use of the aluminum alloy
EP1718778B1 (en) Material based on an aluminum alloy, method for the production thereof and its use
JP7312112B2 (en) Structural and non-structural near-net casting aluminum alloys and methods of making same
DE102009036056A1 (en) Impact-resistant aluminum alloy suitable for thick-walled die castings, especially crank cases, has specified composition
DE102009012073A1 (en) Aluminum alloy, useful for producing casting a component of motor vehicle e.g. cylinder heads for internal combustion engines of automobiles, comprises e.g. silicon, magnesium, copper, zirconium, titanium, strontium, sodium and iron
DE102017114162A1 (en) HIGH STRENGTH AND HIGH CRYAN RESISTANT ALUMINUM ALLOY ALLOYS AND HPDC MOTOR BLOCKS
EP3176275A1 (en) Aluminium-silicon die casting alloy method for producing a die casting component made of the alloy, and a body component with a die casting component
EP2236637A2 (en) Pressure casting mould made of a hypereutectic aluminium silicon cast alloy and method for producing same
DE60210899T2 (en) High strength and creep resistant magnesium alloys
WO2017174185A1 (en) Aluminum alloy, in particular for a casting method, and method for producing a component from such an aluminum alloy
DE102019205267B3 (en) Die-cast aluminum alloy
EP0570072B1 (en) Method of producing a chromium-base alloy
DE102013002632B4 (en) Aluminum-silicon diecasting alloy and method of making a die cast component
EP1802781B1 (en) Aluminium-based alloy and moulded part consisting of said alloy
DE60211830T2 (en) Creep resistant magnesium alloys with good castability
EP1340564A2 (en) Hardenable copper alloy
WO2019243411A1 (en) Aluminum alloy, method for producing an engine component, engine component, and use of an aluminum alloy to produce an engine component
DE102012018934A1 (en) Preparation of aluminum-iron alloy semi-finished product e.g. brake rotor, involves casting aluminum-iron alloy containing iron, copper, vanadium and element chosen from silicon, zinc and boron, and aluminum, cooling, and extruding
DE3835253A1 (en) SUBJECT OF AN ALUMINUM SILICON ALLOY AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
JPH07197164A (en) Aluminum alloy having high strength and high workability and its production

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R082 Change of representative

Representative=s name: GRAMM, LINS & PARTNER PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee