DE102014221432B4

DE102014221432B4 - Hochelastische Aluminiumlegierung und Verfahren zu ihrer Herstellung

Info

Publication number: DE102014221432B4
Application number: DE102014221432.7A
Authority: DE
Inventors: Kyung Moon Lee
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-05-02
Filing date: 2014-10-22
Publication date: 2022-12-29
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: US20190338400A1; US20150315679A1; CN105018796A; KR101601413B1; DE102014221432A1; KR20150126474A; CN105018796B; US10392681B2; US11066729B2

Abstract

Hochelastische Aluminiumlegierung, umfassend: Titan (Ti) und Bor (B),wobei die Aluminiumlegierung Carbid in ihrem Innengewebe umfasst, und der Gehalt von Kohlenstoff im Carbid im Bereich von 0,3 bis 0,5 Gew.% liegt,wobei die Aluminiumlegierung Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochelastische Aluminiumlegierung und ein Verfahren zu ihrer Herstellung. Insbesondere kann die hochelastische Aluminiumlegierung Carbid zur Verbesserung der Dehnung enthalten.
HINTERGRUND
Mit den in der letzten Zeit immer strenger werdenden Vorschriften in Bezug auf Umwelt und Kraftstoffeffizienz stieg der Wunsch, das Fahrzeuggewicht zu verringern. Als solches wurde immer häufiger eine leichte Metalllegierung, wie eine Aluminiumlegierung, auf Fahrzeuge aufgebracht.
Im Allgemeinen wurden Fahrzeugteile, die eine herkömmliche Aluminiumlegierung verwenden, auf der Basis eines Verfahrens zur Stabilisierung hoher Festigkeits- und Produktqualität entwickelt, und das Verfahren wurde überwiegend zur Verbesserung der Zugfestigkeit entwickelt, wobei es sich um eine Materialklassifizierungseigenschaft zum Zeitpunkt eines Bruchs handelt. Die Haltbarkeit und die Geräusch-Vibration-Rauheit (NVH) der herkömmlichen Legierung können sich jedoch aufgrund ihrer Gewichtsreduktion verschlechtern.
Folglich benötigt man dringend eine hochelastische Aluminiumlegierung zur Verbesserung der Haltbarkeit und NVH eines Fahrzeugs. Es wurde beispielsweise die Verbesserung des Elastikmoduls der Aluminiumlegierung mittels Borid erforscht.
Borid steht üblicherweise für eine Verbindung aus Bor (B) mit einem Element, dessen Elektronegativität niedriger als die von Bor (B) ist. Beispiele für Borid können TiB₂ und AlB₂ umfassen, welche jeweils aus Bor (B) mit Aluminium (Al) oder Titan (Ti) gebildet werden. Das Borid kann zu einer schmelzflüssigen Aluminiumlegierung gegeben werden.
Im dazugehörigen Fachgebiet wurde beispielsweise ein Aluminiumgussmaterial entwickelt. Das Aluminiumgussmaterial kann aus einer Aluminiumhauptlegierung zusammengesetzt sein, einschließlich:

Silicium in einer Menge von etwa 8,0 bis 11,5 Gew.%, Mangan, Magnesium, Eisen, Kupfer, Zink, Molybdän, Zirkon, Strontium, Natrium, Calcium, Galliumphosphid oder Indiumphosphid; Titan in einer Menge von etwa 1 bis 2 Gew.%; und Bor in einer Menge von etwa 1 bis 2 Gew.%. Zudem wurde auch ein Aluminiumgussmaterial einschließlich 12~15 Gew.% Silicium und 0,1 Gew.% oder weniger Titan in der Form von TiB₂ im dazugehörigen Fachgebiet beschrieben.

Zur Verbesserung der Festigkeit und NVH eines Fahrzeugs wurde eine hochelastische Aluminiumlegierung entwickelt, die durch Zugabe von Ti oder B zu einer herkömmlichen Aluminiumlegierung erhalten wird. Wird Ti oder B zu der herkömmlichen Aluminiumlegierung gegeben, werden TiB₂, AlB₂ oder Al₃Ti als Verstärkungspartikel gebildet, so dass das Elastikmodul der Aluminiumlegierung von etwa 78 GPa (auf der Basis von ADC 12) auf etwa 90 GPa erhöht wird. In diesem Fall kann die Festigkeit und NVH der Aluminiumlegierung durch Zugabe von Ti oder B verbessert werden. Die Dehnung einer solchen Aluminiumlegierung kann jedoch aufgrund der nadelförmigen Al₃Ti-Verstärkungspartikel reduziert werden.
JP 2000- 80 430 A beschreibt eine Aluminiumlegierung des Al-Ti-C-Typs zum Gießen. In CN 103 192 064 A wird eine Al-Ti-B-C-Legierung und ein Verfahren zu deren Herstellung offenbart.
Die vorstehend als zugehöriges Fachgebiet der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Beschreibung soll bloß das Verständnis des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung unterstützen und soll nicht derart konstruiert sein, dass sie im zugehörigen, dem Fachmann bekannten Fachgebiet enthalten ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich wurde die vorliegende Erfindung ausgearbeitet, um technische Lösungen zur Bewältigung der vorstehend genannten Probleme bereitzustellen, und die Bereitstellung der Lösungen ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Folglich wird eine hochelastische Aluminiumlegierung bereitgestellt. Insbesondere die Dehnung der hochelastischen Aluminiumlegierung kann verbessert werden, und zugleich wird die Festigkeit der hochelastischen Aluminiumlegierung durch Zugabe von Ti und B aufrechterhalten.
Zur Erzielung der vorstehenden Aufgabe stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine hochelastische Aluminiumlegierung bereit, die Folgendes enthält: Titan (Ti); und Bor (B). Die Aluminiumlegierung enthält in ihrem Legierungsinnengewebe oder Legierungszusammensetzungskörper oder Zusammensetzungsnetzwerk Carbid, und der Kohlenstoffgehalt in dem Carbid liegt in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.% vor. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann das Carbid TiC oder SiC sein.
Die Aluminiumlegierung enthält ferner Folgendes: Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen.
Die Gewichtsprozente (Gew.%) der Legierungszusammensetzung wie hier offenbart beruhen selbstverständlich auf dem Gesamtgewicht der Legierung, wenn nicht anders angegeben.
Die vorliegende Erfindung stellt auch die Aluminiumlegierung bereit, die im Wesentlichen besteht aus: Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; Kohlenstoff in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer hochelastischen Aluminiumlegierung bereitgestellt.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Verfahren die folgenden Schritte umfassen: Füllen von reinem Aluminium und einer Al-5B-Hauptlegierung in einen Schmelzofen, so dass man ein erstes schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen einer Al-10Ti-Hauptlegierung in das erste schmelzflüssige Metall, so dass man ein zweites schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen von elementarem Silicium (Si) in das zweite schmelzflüssige Metall, so dass man ein drittes schmelzflüssiges Metall erhält; Zugeben von Kohlenstoff (C) zum dritten schmelzflüssigen Metall, so dass man ein viertes schmelzflüssiges Metall erhält; und Abgreifen des vierten schmelzflüssigen Metalls in eine Form, so dass das vierte schmelzflüssige Metall gegossen wird. Insbesondere kann bei dem Schritt, bei dem das vierte schmelzflüssige Metall gebildet wird, der Kohlenstoff (C) in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.% zugegeben werden.
Andere Aspekte oder Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend erörtert.
Figurenliste
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Merkmale, und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden leichter anhand der folgenden eingehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen verstanden. Es zeigt/zeigen:

1 eine photographische Ansicht, die zeigt, dass sich Al₃Ti-Partikel in einer beispielhaften herkömmlichen hochelastischen Aluminiumlegierung gebildet haben;
2A und 2B photographische Ansichten, die zeigen, dass sich TiC-Partikel in einer beispielhaften hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet haben;
3A-3C photographische Ansichten, die die Zugfestigkeiten und Dehngrenzen einer beispielhaften herkömmlichen ADC12-5Ti-1B Legierung (3A) und von beispielhaften hochelastischen Aluminiumlegierungen gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen (3B-3C);
4A-4F beispielhafte Schaubilder, die Änderungen der Phasenfraktionen einer beispielhaften hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung je nach Gehalt von Ti und C zeigen.
5A-5D beispielhafte Schaubilder, die Änderungen der Phasenfraktionen einer beispielhaften hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung je nach Gehalt von Ti und C zeigen.

EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder ein anderer ähnlicher Ausdruck, wie hier verwendet umfasst selbstverständlich Motorfahrzeuge im Allgemeinen wie Passagierfahrzeuge, wie u.a. Sport- und Nutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge, wie u.a. eine Reihe von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstofffahrzeuge (z.B. Kraftstoffe, die aus anderen Quellen als Rohöl stammen). Wie hier verwendet, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, beispielsweise benzinbetriebene und elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Die hier verwendete Terminologie bezweckt lediglich die Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll nicht einschränkend sein. Wie hier verwendet sollen die Singularformen „ein“ „eine“ und „der“/„die“/„das“ wenn nicht anders angegeben auch die Pluralformen umfassen. Die Begriffe „umfassen“, „beinhalten“, „haben“, usw. wenn sie in dieser Beschreibung verwendet werden, spezifizieren selbstverständlich die Anwesenheit der angegeben Eigenschaften, Ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten, und/oder Kombinationen davon, schließen aber die Anwesenheit oder den Zusatz von einem oder mehreren anderen Eigenschaften, Ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten, und/oder Kombinationen davon nicht aus.
Wenn nicht anders definiert haben alle hier verwendeten Begriffe einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe, die gleiche Bedeutung, wie sie der Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, allgemein versteht. Begriffe, wie sie in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert werden, sollten zudem selbstverständlich so interpretiert werden, dass sie diejenige Bedeutung haben, die der Bedeutung im Zusammenhang mit dem zugehörigen Fachgebiet und der vorliegenden Offenbarung entspricht, und wird nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn interpretiert, sofern es hier nicht ausdrücklich definiert ist.
Nachstehend werden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eingehend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Wie hier verwendet können TiB₂, Al₃Ti oder AlB₂ als Verstärkungspartikel gebildet werden, indem Ti oder B zu einer Aluminiumgusslegierung, wie ADC12-Legierung, zugegeben werden. Die Aluminiumgusslegierung, die TiB₂-Partikel enthält, ist für Hochdruckguss vorteilhaft; die gegossene Aluminiumlegierung, die Al₃Ti-Partikel enthält, wird im Allgemeinen in Antriebsteilen verwendet; und die gegossene Aluminiumlegierung, die AlB₂Partikel enthält, hat thermodynamischen Rang.
Al₃Ti und AlB₂ haben zwar mäßige thermodynamische Stabilität, jedoch können TiB₂-Verstärkungspartikel thermodynamisch am stabilsten sein. Wird beispielsweise 5Ti zu einer Aluminiumlegierung gegeben, werden in großen Mengen Al₃Ti-Verstärkungspaitikel produziert, und kann somit die Elastizität der Aluminiumlegierung verbessern. Die Dehnung der Aluminiumlegierung könnte jedoch sinken, weil die Al₃Ti-Verstärkungspartikel nadelförmige Partikel sind.
1 ist eine photographische Ansicht, die zeigt, dass sich Al₃Ti-Partikel in einer beispielhaften herkömmlichen ADC 12-5Ti-1B-Legierung gebildet haben. Wie in 1 gezeigt sind Al₃Ti-Partikel grob und nadelförmig. Daher kann diese ADC12-STi-1B-Legierung weniger Dehnung aufweisen als die herkömmliche Aluminiumgusslegierung, die ADC12-Legierung. Zur Verbesserung der Dehnung in der ADC12-5Ti-1B-Legierung lässt sich die Bildung der Al₃Ti-Partikel minimieren, und die Festigkeit der ADC12-5Ti-1B-Legierung lässt sich durch Zugabe von Kohlenstoff (C) verbessern.
2A und 2B sind photographische Ansichten, die TiC-Partikel zeigen, die in einer beispielhaften hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gebildet werden. Wie in 2A und 2B gezeigt, werden TiC-Partikel in einer ungefähren Submikrometergröße gebildet. Zudem sind die TiC-Partikel nicht nadelförmig und sind feiner als Al₃Ti-Partikel. Demzufolge lässt sich die Dehnung der Aluminiumlegierung verbessern.
Die hochelastische Aluminiumlegierung umfasst: Titan (Ti); und Bor (B). Die Aluminiumlegierung umfasst Carbid in einem Innengewebe in der Aluminiumlegierung, und der Kohlenstoffgehalt liegt in einem Bereich von 0,3 bis 0,5 Gew.%.
In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Carbid TiC oder SiC sein. In bestimmten Ausführungsformen kann TiC oder SiC in einer Partikelform vorliegen. Werden die TiC-Partikel gebildet, kann die Fraktion der nadelförmigen Al₃Ti-Partikel in der Aluminiumlegierung reduziert werden, und es können polygonale TiC-Partikel gebildet werden. Die gebildeten TiC-Partikel können eine Partikelgröße von Submikrometern aufweisen, und haben hervorragende Benetzbarkeit zu Aluminium (Al), und somit lässt sich die Fällung der TiC-Partikel im Vergleich zu der der TiB₂-Partikel verbessern.
Der Gehalt an zugegebenem Kohlenstoff (C) liegt in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.% vor. In der Aluminiumlegierung kann Kohlenstoff (C) mit Ti oder Si unter Bildung von Carbid reagieren. Ist der Gehalt an Kohlenstoff (C) niedriger als etwa 0,3 Gew.%, kann nicht genügend Carbid gebildet werden, und somit lässt sich die Dehnung der Aluminiumlegierung nicht verbessern. Ist zudem sein Gehalt größer als 0,5 Gew.%, kann die Bildung von TiC nicht steigen, wohingegen die Bildung von SiC, die einen negativen Einfluss auf die Dehnung ausübt, zunehmen kann. Somit liegt der Gehalt an Kohlenstoff (C) im oberen Bereich.
Die Aluminiumlegierung umfasst: Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%, Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%, und Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%.
Titan (Ti), wie hier verwendet, kann ein Element zur Bildung von TiC sein. Obgleich der Gehalt an Ti um mehr als etwa 6 Gew.% steigt, kann der Gehalt an TiC in der Aluminiumlegierung folglich nicht steigen. Mit sinkendem Gehalt an Ti kann Ti stattdessen TiB₂bilden, und somit kann nicht genügend TiC gebildet werden. Daher liegt der Gehalt an Ti im Bereich von 4 bis 6 Gew.%.
Bor (B), wie hier verwendet, kann ein Element zur Aufrechterhaltung der hohen Elastizität der Aluminiumlegierung sein. Ist der Gehalt von B kleiner als die festgelegte Menge von 0,5 Gew.%, lässt sich die Elastizität der Aluminiumlegierung durch die Zugabe von B nicht verbessern. Ist der Gehalt von B größer als die festgelegte Menge von 1,5 Gew.%, kann im Wesentlichen die Fällungsverstärkungsphase gebildet werden, und somit kann sich die Dehnung der Aluminiumlegierung verschlechtern. Daher liegt der Gehalt an B im Bereich von 0,5 bis 1,5 Gew.%.
Silicium (Si), wie hier verwendet, kann ein wichtiges Element zur Verbesserung der Festigkeit und Gießbarkeit der Aluminiumlegierung sein. Ist der Gehalt von Si kleiner als die festgelegte Menge von 10 Gew.%, lassen sich die Verstärkungseffekte und die Gießfähigkeit nicht in genügendem Maße erhalten. Ist zudem der Gehalt an Si größer als die festgelegte Menge von 12 Gew.%, können grobe Siliciumpartikel gebildet werden, und somit können sich die Formbarkeit und Verarbeitbarkeit der Aluminiumlegierung verschlechtern. Daher liegt der Gehalt an Si im Bereich von 10 bis 12 Gew.%.
In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Aluminiumlegierung zudem Folgendes enthalten: Eisen (Fe), Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Magnesium (Mg), Nickel (Ni), Zink (Zn) oder dergleichen, so dass verschiedene Struktureigenschaften der Aluminiumlegierung, wie Festigkeit, Dehnung, Ermüdungs-, und Korrosionsbeständigkeit verbessert werden.
In einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Herstellung einer hochelastischen Aluminiumlegierung bereitgestellt.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Füllen von reinem Aluminium und einer Al-SB-Hauptlegierung in einen Schmelzofen, so dass man ein erstes schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen einer Al-10Ti-Hauptlegierung in das erste schmelzflüssige Metall, so dass man ein zweites schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen von elementarem Silicium (Si) in das zweite schmelzflüssige Metall, so dass man ein drittes schmelzflüssiges Metall erhält; Zugeben von Kohlenstoff (C) zu dem dritten schmelzflüssigen Metall, so dass man ein viertes schmelzflüssiges Metall erhält; und Abgreifen des vierten schmelzflüssigen Metalls in eine Form, so dass das vierte schmelzflüssige Metall gegossen wird.
Das erste schmelzflüssige Metall, wie hier verwendet, wird durch Füllen von reinem Aluminium und einer Al-5B-Hauptlegierung in einen Schmelzofen gebildet. Gewöhnlich kann Bor (B) in Pulverform zugegeben werden. Insbesondere kann das Bor (B) in einer beispielhaften Ausführungsform in der Form einer Al-5B-Hauptlegierung unter Bildung von gleichförmigen TiB₂-Partikeln zugegeben werden. Das erste schmelzflüssige Metall kann bei einer Temperatur von etwa 800°C für etwa 30 Minuten gehalten werden.
Das zweite schmelzflüssige Metall, wie hier verwendet, wird durch Füllen einer Al-10Ti-Hauptlegierung in das erste schmelzflüssige Metall gebildet. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Titan (Ti) in der Form einer Al-10Ti-Hauptlegierung unter Bildung von gleichförmigen Niederschlägen zugegeben werden. Das zweite schmelzflüssige Metall kann bei einer Temperatur von etwa 800°C für etwa 20 Minuten gehalten werden.
Das dritte schmelzflüssige Metall, wie hier verwendet, wird durch Füllen von elementarem Silicium (Si) in das zweite schmelzflüssige Metall gebildet. Nach dem Füllen von Silicium (Si) kann das dritte schmelzflüssige Metall auf eine Temperatur von etwa 1000°C erhitzt werden und dann für etwa 30 Minuten gehalten werden.
Das vierte schmelzflüssige Metall, wie hier verwendet, wird durch Zugabe von Kohlenstoff (C) zu dem dritten schmelzflüssigen Metall gebildet, und Carbid kann in der Aluminiumlegierung gebildet werden. Insbesondere die Fraktion von Al₃Ti in der Aluminiumlegierung kann durch Bildung von TiC sinken, und somit lässt sich die Dehnung der Aluminiumlegierung verbessern. In einer beispielhaften Ausführungsform kann der Kohlenstoff (C) in einer Menge von etwa 0,3 bis 0,5 Gew.% zugegeben werden. Anschließend kann das vierte schmelzflüssige Metall bei einer Temperatur von etwa 1000°C für etwa 10 Minuten gehalten werden.
Das vierte schmelzflüssige Metall wird durch Abgreifen in eine Form gegossen.
Die 3A-3C zeigen beispielhafte Schaubilder, die die Zugfestigkeit und Dehngrenze der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit einer beispielhaften herkömmlichen ADC12-5Ti-1B-Legierung vergleichen. Wie in 3A-3C gezeigt beträgt die Dehnung von ADC12-5Ti-1B etwa 0,5%, die Dehnung von ADC12-5Ti-1B-0,3C ist etwa 0,8%, und die Dehnung von ADC12-5Ti-1-B-0,5C ist etwa 0,7%. Folglich lässt sich die Dehnung der Aluminiumlegierung gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verbessern, und ihre Zugfestigkeit und Dehngrenze können ohne Verschlechterung gleich bleiben.
Die 4A-4F zeigen beispielhafte Schaubilder, die die Änderungen der Phasenfraktionen je nach dem Gehalt von Ti und C der hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Wie in 4A-4F gezeigt, können sich die Bildungsrate und die Bildungstemperatur von TiC und SiC je nach dem Gehalt von Ti und C ändern. Mit steigendem Gehalt von Ti kann die Bildungstemperatur von TiC gesenkt werden, wohingegen ihre Bildungsrate etwa 1,5 Gew.% beträgt, was einer herkömmlichen Aluminiumlegierung entspricht. Mit sinkendem Gehalt von Ti kann Ti dagegen TiB₂ bilden, und somit kann die Bildung von TiC reduziert werden, und der zugegebene Kohlenstoff (C) kann SiC-Partikel bilden. Derweil kann mit steigendem Gehalt von C die Bildungsrate von TiC, außer der Bildungsrate von SiC, das zur Reduktion der Dehnung beiträgt, ebenfalls steigen. Somit kann der Gehalt von C kleiner als etwa 0.5 Gew.% sein.
Die 5A-5D zeigen beispielhafte Schaubilder, die die Veränderungen der Phasenfraktionen je nach dem Gehalt von Ti und C der hochelastischen Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Ein Vergleich der Ergebnisse der 5A-5D mit denen der 4A-4F ergibt, dass die Änderung des Gehaltes von Si einen stärkeren Einfluss auf die Bildungsrate von SiC ausübt als der Gehalt von TiC. Mit sinkendem Gehalt von Si kann die Bildungsrate von TiC je nach der Änderung des Gehalts von Ti nicht sonderlich verändert werden, wohingegen die Bildungsrate von SiC sinkt.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durch Zugabe von Titan (Ti) und Bor (B) zu der Aluminiumlegierung die hochelastische Aluminiumlegierung erhalten werden, und ihre Dehnung kann um etwa 30% von der herkömmlichen gegossenen Aluminiumlegierung verbessert werden, während ihre Festigkeit beibehalten wird. Wird die hochelastische Aluminiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung als Gussmaterial für ein Fahrzeug verwendet, können daher die Festigkeit und NVH des Gussmaterials deutlich gegenüber der herkömmlichen gegossenen Aluminiumlegierung, wie einem im Handel erhältlichen ADC12-5Ti-1B-Produkt, verbessert werden.

Claims

Hochelastische Aluminiumlegierung, umfassend: Titan (Ti) und Bor (B), wobei die Aluminiumlegierung Carbid in ihrem Innengewebe umfasst, und der Gehalt von Kohlenstoff im Carbid im Bereich von 0,3 bis 0,5 Gew.% liegt, wobei die Aluminiumlegierung Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst.
Hochelastische Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei das Carbid Titancarbid (TiC) oder Siliciumcarbid (SiC) ist.
Hochelastische Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumlegierung im Wesentlichen besteht aus: Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; Kohlenstoff in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen.
Verfahren zur Herstellung einer hochelastischen Aluminiumlegierung, umfassend die Schritte: Füllen von reinem Aluminium und einer Al-5B-Hauptlegierung in einen Schmelzofen, so dass man ein erstes schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen einer Al-10Ti-Hauptlegierung in das erste schmelzflüssige Metall, so dass man ein zweites schmelzflüssiges Metall erhält; Füllen von elementarem Silicium (Si) in das zweite schmelzflüssige Metall, so dass man ein drittes schmelzflüssiges Metall erhält; Zugeben von Kohlenstoff (C) zum dritten schmelzflüssigen Metall, so dass man ein viertes schmelzflüssiges Metall erhält; und Abgreifen des vierten schmelzflüssigen Metalls in eine Form, so dass das vierte schmelzflüssige Metall gegossen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei bei dem Schritt, bei dem das vierte schmelzflüssige Metall gebildet wird, Kohlenstoff (C) in einer Menge von 0,3 bis 0,5 Gew.% zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die hochelastische Aluminiumlegierung umfasst Titan (Ti) in einer Menge von 4 bis 6 Gew.%; Bor (B) in einer Menge von 0,5 bis 1,5 Gew.%; Silicium (Si) in einer Menge von 10 bis 12 Gew.%; als Rest Aluminium; und unvermeidbare Verunreinigungen.
Fahrzeugteil, hergestellt aus der hochelastischen Aluminiumlegierung nach Anspruch 1.