EP2173916A2 - Cast aluminum alloy, and use thereof - Google Patents

Cast aluminum alloy, and use thereof

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Publication number
EP2173916A2
EP2173916A2 EP08773992A EP08773992A EP2173916A2 EP 2173916 A2 EP2173916 A2 EP 2173916A2 EP 08773992 A EP08773992 A EP 08773992A EP 08773992 A EP08773992 A EP 08773992A EP 2173916 A2 EP2173916 A2 EP 2173916A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
alloy
aluminum
casting
alloy according
weight
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.)
Withdrawn
Application number
EP08773992A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Babette Tonn
Hennadiy Zak
Mehdi Asadi
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
Publication of EP2173916A2 publication Critical patent/EP2173916A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon 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
    • C22F1/043—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 silicon as the next major constituent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24—Cylinder heads
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00—Metals
    • F05C2201/90—Alloys not otherwise provided for
    • F05C2201/903—Aluminium alloy, e.g. AlCuMgPb F34,37

Definitions

  • the present invention relates to a new high and heat resistant aluminum-silicon casting alloy with high thermal conductivity, which is suitable for the production of engine components, in particular for casting cylinder heads and cylinder crankcases.
  • AI casting alloys are known in particular in engine construction. AI castings are widely used because of their low specific gravity, ease of molding and ease of processing. Also, through various casting methods, complicated workpieces such as e.g. Make pistons, cylinder heads, crankcases or engine blocks.
  • a proven alloy group for the production of engine components are Al-Si alloys. These materials are typically with silicon contents between 4.5 and 18 wt .-%, in some cases up to 24 wt .-%, and with admixtures of magnesium 0.1 to 1, 5 wt.%, Copper between 1 and 4 wt.
  • the improvement of the mechanical strength is in this case a deterioration of the thermal shock resistance and the fatigue behavior due to excessive contents on alloying elements such as silicon, copper, magnesium.
  • the cylinder heads are subject to high thermo-mechanical loads under operating stress. Since the heat dissipation one of the essential
  • the thermal conductivity can affect its life more than the increase in strength or ductility of the cylinder head alloy.
  • the patent DE 199 25 666 C1 discloses an aluminum cylinder head alloy with 6.80 to 7.20 wt .-% silicon, 0.35 to 0.45 wt .-% magnesium, 0.35 to 0.45 wt .-% Iron, 0.30 to 0.40 wt% copper, 0.45 to 0.55 wt% nickel and 0.11 to 0.15 wt% titanium.
  • the too low copper content of this alloy can not meet the high demands on the heat resistance at temperatures above 250 ° C. With long-term thermal stress already above 150 ° C., strength losses of more than 30% occur.
  • the aluminum-silicon alloys from the group EN AC-45000 to EN AC-45400 are known. These alloys contain from 4.5 to 7% by weight of silicon, from 1 to 5% by weight of copper, from 0.5 to 1% by weight of iron, from 0.05 to 0.65% by weight of magnesium and from 0.15 to 2% by weight of zinc. Although these alloys have good mechanical properties due to the high copper and magnesium contents, they have poor thermal conductivity.
  • DE 691 10 018 T2 discloses a high-strength cast aluminum alloy with 2.5 to 4.4 wt.% Si, 1, 5 to 2.5 wt.% Cu and 0.2 to 0.5 wt.% Mg, which should improve the alloy in terms of toughness and strength.
  • this alloy is not satisfactory in terms of its thermal conductivity.
  • the invention has for its object to provide a suitable for the production of engine components alloy having a high thermal conductivity, high strength, heat resistance, good creep strength and sufficient ductility with low susceptibility to corrosion and is also inexpensive.
  • This object is achieved by targeted adjustment of a silicon content of 2.6 to 4.5 wt .-% of a copper content of 0.5 to 3 wt .-% of a magnesium content of 0.001 to 0.3 wt.% Of a zirconium content of
  • alloy Barium, nitrogen, carbon dissolved, wherein the alloy is preferably a
  • thermo-mechanical properties is when the alloy contains from 0.001 to 0.19% by weight of magnesium.
  • the silicon content is particularly preferably 3.0 to 4.5 wt .-%.
  • thermo-mechanical behavior HCF and TMF
  • the thermal conductivity of the alloy at 250 0 C is at least 190 W / mK, more preferably at least 198 WVmK, that is adjusted thereto.
  • the silicon content according to the invention By adjusting the silicon content according to the invention, it is possible to set the concentration limits of important strength-increasing alloying elements, such as copper, titanium, zirconium, iron, manganese, chromium, cobalt, molybdenum and depending on the application of other transition elements relatively high, without affecting the thermal conductivity noticeably.
  • the alloy according to the invention has excellent thermal conductivity values, which represent an important life-time criterion when using the cylinder head alloys. This gives better thermal shock resistance and better fatigue behavior under thermomechanical stress for this alloy.
  • the elements silicon, magnesium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, nickel, vanadium, niobium, molybdenum, chromium, tungsten, beryllium, lead, lithium, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, zirconium, titanium, Boron, strontium, sodium, potassium, calcium, antimony, sulfur, barium, nitrogen, carbon, it is possible to tailor the properties of the alloy according to the invention to the intended use. For example, the additions of transition elements give the casting a high creep strength and structural strength at elevated temperature, so that no distortion is to be expected during demoulding.
  • the alloy contains at least 0.01, more preferably at least 0.03, more preferably at least 0.1, even more preferably at least 0.2% by weight zirconium.
  • AI3Zr Phases of high thermal stability by the presence of the dispersion hardening is maintained at temperatures between 150 0 C and 400 0 C and contributes to the thermo-mechanical stability of the casting alloy according to the invention.
  • zirconium converts the plate-shaped intermetallic phases, which are particularly in the presence of iron, into Chinese-type forms, which also contributes to improving the elongation at break and thermal conductivity of the alloy according to the invention.
  • the zirconium content of the alloy is preferably from 0.001 to 0.8% by weight, more preferably from 0.03 to 0.8% by weight, more preferably from 0.1 to 0.8% by weight, further preferably from 0.2 to 0.8 wt .-%, more preferably 0.3 to 0.5 wt .-%, more preferably 0.001 to 0.5 wt .-%, further preferably 0.03 to 0.5 wt .-%.
  • Copper (Cu) preferably in an amount of 0.5 to 3 wt .-%, in particular 1 to
  • Iron (Fe) preferably in an amount of 0 to 1, 4 wt .-%, in particular 0.2 to
  • Manganese (Mn) preferably in an amount of 0.001 to 0.6 wt .-%, in particular
  • Titanium (Ti) preferably in an amount of 0.001 to 0.3 wt .-%, in particular 0.1 to 0.2 wt .-%;
  • Co Co
  • Co Co preferably in an amount of 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular 0.1 to 0.4 wt .-%;
  • Chromium (Cr) preferably in an amount of 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular
  • Beryllium (Be) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular 0.005 to 0.1 wt .-%;
  • Zinc (Zn) preferably in an amount of 0.001 to 3 wt .-%, in particular 0.3 to 2 wt .-%;
  • Tungsten (Wo) preferably in an amount of 0.001 to 0.6 wt .-%, in particular
  • Nickel (Ni) preferably in an amount of 0.001 to 1, 5 wt%, in particular 0.5 to 1, 0 wt .-%;
  • Vanadium (V) preferably in an amount of 0.001 to 0.3 wt .-%, in particular
  • Hafnium (Hf) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular
  • Niobium (Nb) preferably in an amount of 0.0001 to 0.3 wt .-%, in particular
  • Lead (Pb) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular
  • Strontium (Sr) preferably in an amount of 0.0001 to 0.06 wt .-%, in particular 0.005 to 0.04 wt .-%;
  • Sodium (Na) preferably in an amount of 0.0001 to 0.01, especially 0.002 to 0.005 wt .-%;
  • Calcium (Ca) preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.002 to 0.004 wt .-%; Boron (B) preferably in an amount of 0.0001 to 0.08, in particular 0.01 to
  • Cer (Ce) preferably in an amount of 0.0001 to 0.4 wt .-%, in particular 0.05 to 0.3 wt .-%
  • Scandium (Sc) preferably in an amount of 0.0001 to 0.6 wt .-%, in particular 0.05 to 0.3 wt .-%
  • Carbon preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.003 wt .-%;
  • Nitrogen (N) preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.003 wt .-%.
  • the alloy according to the invention may contain from 0.1 to 1.4% by weight of iron.
  • the high iron content in die casting is used to reduce the adhesion tendency.
  • Al-Si eutectic and the precipitation of Al 2 Cu and Mg 2 Si phases in the alloy according to the invention which in turn are influenced by a suitable heat treatment.
  • the limitation of the magnesium content to a maximum of 0.3 wt .-%, preferably 0.19 wt .-%, causes the elongation values of the alloy according to the invention in the casting state does not fall below 4%.
  • the magnesium content In order to achieve a significantly higher elongation, however, the magnesium content must be limited to a maximum of 0.15% by weight, more preferably to a maximum of 0.1% by weight.
  • the setting of the lowest possible magnesium contents also ensures at the same time excellent thermal conductivity of the alloy according to the invention.
  • a certain amount of titanium or boron and / or carbon in combination with titanium is used for grain refining, the addition of these elements with aluminum-titanium, aluminum-boron, aluminum-titanium-boron and aluminum-titanium-carbon Pre-alloys takes place.
  • the ⁇ -aluminum mixed crystal can also be grain-refined by zirconium additions of 0.2 to 0.8 wt%.
  • a good grain refining contributes significantly to the improvement of the mechanical properties and castability of the alloy according to the invention.
  • the master alloys AITi6, AIB4, AITi3C0,15, AIZMO and AITiI, 8B1, 8 were particularly effective.
  • the melt can be degassed by flushing gas, purge gas tablets or by vacuum.
  • castings produced from the alloy according to the invention can be subjected to all heat treatments.
  • Exemplary embodiment chill casting
  • the above-mentioned alloy was used in a mold according to DIN 29531 at the casting temperature of
  • the drained sample rods were stored ahead of an additional 100 hours at 250 0 C for all alloys.
  • Table 1 gives a comparison of the alloy according to the invention with conventional alloys for engine components.
  • the determination of the thermal diffusivity was carried out with a laser flash apparatus.
  • the specific heat capacity was determined with a high-temperature calorimeter.
  • Table 1 gives a comparison of the alloy according to the invention with conventional alloys for engine components.

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Abstract

Disclosed is a novel high-strength, heat-resistant cast aluminum silicon alloy that has good heat conductivity, is particularly suitable for producing engine parts, especially for casting cylinder heads and cylinder crankcases, and has the following composition: 2.6 to 4.5 wt.% of silicon; 0.5 to 3 wt.% of copper, 0.001 to 0.3 wt.% of magnesium, 0.001 to 0.8 wt.% of zirconium; a total of 0 to 4 wt.% of one or more of the optional elements encompassing manganese, iron, cobalt, zinc, nickel, vanadium, niobium, beryllium, lithium, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, titanium, strontium, sodium, potassium, calcium, antimony, sulfur, barium, boron, nitrogen, and carbon, the remainder being composed of aluminum and inevitable impurities, at a heat conductivity which is adjusted by means of the aforementioned composition and exceeds 178 W/mK at 250°C

Description

Aluminium-Gusslegierung und deren Verwendung Aluminum casting alloy and its use
Die vorliegende Erfindung betrifft eine neue hoch- und warmfeste Aluminium- Silizium-Gusslegierung mit hoher Wärmeleitfähigkeit, die zur Herstellung von Motorenbauteilen insbesondere zum Gießen von Zylinderköpfen und Zylinderkurbelgehäusen geeignet ist.The present invention relates to a new high and heat resistant aluminum-silicon casting alloy with high thermal conductivity, which is suitable for the production of engine components, in particular for casting cylinder heads and cylinder crankcases.
Zur Reduzierung von Emissionen und Kraftstoffverbrauch sowie Steigerung der Motorleistung sind in den letzten Jahren die Verbrennungsdrücke und Verbrennungstemperaturen der Brennstoffmotoren bzw. Verbrennungskraftmaschinen, vor allem im Dieselmotor, gestiegen. Dies führte zu erhöhten Anforderungen an die thermomechanischen Belastungen für Motorenkomponenten.In recent years, the combustion pressures and combustion temperatures of the fuel engines or internal combustion engines, especially in the diesel engine, have increased to reduce emissions and fuel consumption as well as increase engine power. This led to increased demands on the thermo-mechanical loads for engine components.
Im Stand der Technik sind insbesondere im Motorenbau AI-Gusslegierungen bekannt. AI-Gussteile finden aufgrund ihres geringen spezifischen Gewichts, der einfachen Formgebung und leichten Verarbeitbarkeit vielseitig Verwendung. Ebenfalls lassen sich über verschiedene Gießverfahren komplizierte Werkstücke, wie z.B. Kolben, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse oder Motorblöcke herstellen.In the prior art AI casting alloys are known in particular in engine construction. AI castings are widely used because of their low specific gravity, ease of molding and ease of processing. Also, through various casting methods, complicated workpieces such as e.g. Make pistons, cylinder heads, crankcases or engine blocks.
Eine bewährte Legierungsgruppe zur Herstellung von Motorenkomponenten sind Al- Si-Legierungen. Diese Werkstoffe werden typischerweise mit Siliziumgehalten zwischen 4,5 und 18 Gew.-%, in Einzelfällen auch bis zu 24 Gew.-%, sowie mit Beimengungen von Magnesium 0,1 bis 1 ,5 Gew.%, Kupfer zwischen 1 und 4 Gew.- % und häufig auch Nickel zwischen 1 bis 3 Gew.-% legiert (Katalog „Aluminium- Gusslegierungen", VAW-IMCO). Der Verbesserung der mechanischen Festigkeit stehen aber in diesem Fall eine Verschlechterung der Thermoschockbeständigkeit und des Ermüdungsverhaltens durch zu hohe Gehalte an Legierungselementen wie Silizium, Kupfer, Magnesium gegenüber. Besonders die Zylinderköpfe unterliegen bei Betriebsbeanspruchung hohen thermomechanischen Belastungen. Da die Wärmeabfuhr eine der wesentlichenA proven alloy group for the production of engine components are Al-Si alloys. These materials are typically with silicon contents between 4.5 and 18 wt .-%, in some cases up to 24 wt .-%, and with admixtures of magnesium 0.1 to 1, 5 wt.%, Copper between 1 and 4 wt In addition, the improvement of the mechanical strength is in this case a deterioration of the thermal shock resistance and the fatigue behavior due to excessive contents on alloying elements such as silicon, copper, magnesium. In particular, the cylinder heads are subject to high thermo-mechanical loads under operating stress. Since the heat dissipation one of the essential
Funktionen des Zylinderkopfes ist, kann die Wärmeleitfähigkeit seine Lebensdauer stärker beeinflussen als die Steigerung der Festigkeit bzw. Duktilität der Zylinderkopf legierung.Functions of the cylinder head, the thermal conductivity can affect its life more than the increase in strength or ductility of the cylinder head alloy.
Die Patentschrift DE 199 25 666 C1 offenbart eine Aluminium-Zylinderkopflegierung mit 6,80 bis 7,20 Gew.-% Silizium, 0,35 bis 0,45 Gew.-% Magnesium, 0,35 bis 0,45 Gew.-% Eisen, 0,30 bis 0,40 Gew.-% Kupfer, 0,45 bis 0,55 Gew.-% Nickel und 0,11 bis 0,15 Gew.-% Titan. Die zu niedrigen Kupfergehalte dieser Legierung können aber die hohen Anforderungen an die Warmfestigkeit bei Temperaturen von über 250 0C nicht erfüllen. Bei thermischer Langzeitbeanspruchung bereits oberhalb 150 0C treten Festigkeitsverluste von über 30 % auf.The patent DE 199 25 666 C1 discloses an aluminum cylinder head alloy with 6.80 to 7.20 wt .-% silicon, 0.35 to 0.45 wt .-% magnesium, 0.35 to 0.45 wt .-% Iron, 0.30 to 0.40 wt% copper, 0.45 to 0.55 wt% nickel and 0.11 to 0.15 wt% titanium. The too low copper content of this alloy can not meet the high demands on the heat resistance at temperatures above 250 ° C. With long-term thermal stress already above 150 ° C., strength losses of more than 30% occur.
Als Stand der Technik sind auch die Aluminium-Silizium-Legierungen aus der Gruppe EN AC-45000 bis EN AC-45400 bekannt. Diese Legierungen enthalten von 4,5 bis 7 Gew.-% Silizium, von 1 bis 5 Gew.-% Kupfer, von 0,5 bis 1 Gew.-% Eisen, von 0,05 bis 0,65 Gew.-% Magnesium und von 0,15 bis 2 Gew.-% Zink. Diese Legierungen besitzen zwar gute mechanische Eigenschaften aufgrund der hohen Kupfer- und Magnesiumgehalte, haben aber eine schlechte Wärmeleitfähigkeit.As prior art, the aluminum-silicon alloys from the group EN AC-45000 to EN AC-45400 are known. These alloys contain from 4.5 to 7% by weight of silicon, from 1 to 5% by weight of copper, from 0.5 to 1% by weight of iron, from 0.05 to 0.65% by weight of magnesium and from 0.15 to 2% by weight of zinc. Although these alloys have good mechanical properties due to the high copper and magnesium contents, they have poor thermal conductivity.
Ebenso offenbart die DE 691 10 018 T2 eine hochfeste Aluminium-Gusslegierung mit 2,5 bis 4,4 Gew.% Si, 1 ,5 bis 2,5 Gew.% Cu und 0,2 bis 0,5 Gew.% Mg, was die Legierung bezüglich iher Zähigkeit und Festigkeit verbessern soll. Auch diese Legierung ist jedoch bezüglich ihrer Wärmeleitfähigkeit nicht zufrieden stellend.Similarly, DE 691 10 018 T2 discloses a high-strength cast aluminum alloy with 2.5 to 4.4 wt.% Si, 1, 5 to 2.5 wt.% Cu and 0.2 to 0.5 wt.% Mg, which should improve the alloy in terms of toughness and strength. However, this alloy is not satisfactory in terms of its thermal conductivity.
Aus Metals Handbook (1998), Seite 428 sind einige Aluminium-Knetlegierungen mit geringem Siliziumgehalt z.B. 4643 mit 3,6-4,6% Si, max. 0,8% Fe, max. 0,1% Cu, max. 0,3% Mg, max. 0,05% Mn, max. 0,1% Zn und max. 0,15% Ti bekannt. Aufgrund der geringen mechanischen Eigenschaften sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen können diese Legierungen für Zylinderköpfe nicht eingesetzt werden.From Metals Handbook (1998), page 428 are some aluminum wrought alloys with low silicon content eg 4643 with 3.6-4.6% Si, max. 0.8% Fe, max. 0.1% Cu, max. 0.3% Mg, max. 0.05% Mn, max. 0.1% Zn and max. 0.15% Ti known. Due to the low mechanical properties both at room temperature and at elevated temperatures, these alloys for cylinder heads can not be used.
Im Metals Handbook (1998), Seite 431 ist auch die Aluminium-Knetlegierung 296 mit geringem Silizium- und erhöhtem Kupfergehalt bekannt. Diese Legierung enthält 2- 3% Si, max. 0,8-1 ,2% Fe, 4-5% Cu, 0,03-0,05% Mg, max. 0,35% Mn, max. 0,5% Zn, max. 0,25% Ti. Aufgrund des hohen Kupfergehalts sind die Wärmeleitfähigkeits- und Bruchdehnungswerte bei dieser Legierung sehr gering.In the Metals Handbook (1998), page 431, the aluminum wrought 296 alloy with low silicon and increased copper content is known. This alloy contains 2- 3% Si, max. 0.8-1, 2% Fe, 4-5% Cu, 0.03-0.05% Mg, max. 0.35% Mn, max. 0.5% Zn, max. 0.25% Ti. Due to the high copper content, the thermal conductivity and elongation at break values of this alloy are very low.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine für die Herstellung der Motorenkomponenten geeignete Legierung bereitzustellen, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit, hohe Festigkeit, Warmfestigkeit, gute Kriechfestigkeit sowie ausreichende Duktilität bei gleichzeitig geringer Korrosionsanfälligkeit aufweist und gleichzeitig preiswert ist.The invention has for its object to provide a suitable for the production of engine components alloy having a high thermal conductivity, high strength, heat resistance, good creep strength and sufficient ductility with low susceptibility to corrosion and is also inexpensive.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch gezielte Einstellung eines Siliziumgehaltes von 2,6 bis 4,5 Gew.-% eines Kupfergehaltes von 0,5 bis 3 Gew.-% eines Magnesiumgehalts von 0,001 bis 0,3 Gew.% eines Zirkoniumgehaltes vonThis object is achieved by targeted adjustment of a silicon content of 2.6 to 4.5 wt .-% of a copper content of 0.5 to 3 wt .-% of a magnesium content of 0.001 to 0.3 wt.% Of a zirconium content of
0,001 bis 0,8 Gew.-% sowie gegebenenfalls einzeln oder in Summe 0 bis 4 Gew.-% eines oder mehrerer der Elemente, Mangan, Eisen, Kobalt, Zink, Nickel, Vanadium,From 0.001 to 0.8% by weight and, optionally, individually or in total from 0 to 4% by weight of one or more of the elements, manganese, iron, cobalt, zinc, nickel, vanadium,
Niob, Molybdän, Chrom, Wolfram, Beryllium, Blei, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Kalium, Kalzium, Antimon, Schwefel,Niobium, molybdenum, chromium, tungsten, beryllium, lead, lithium, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, titanium, boron, strontium, sodium, potassium, calcium, antimony, sulfur,
Barium, Stickstoff, Kohlenstoff gelöst, wobei die Legierung vorzugsweise eineBarium, nitrogen, carbon dissolved, wherein the alloy is preferably a
Wärmeleitfähigkeit bei 250 0C von wenigsens 178 W/mK besitztThermal conductivity at 250 0 C von wenigsens 178 W / mK has
Besonders bevorzugt für die Erzielung guter thermomechanischer Eigenschaften ist es, wenn die Legierung von 0,001 bis 0,19 Gew.-% Magnesium enthält. Der Siliziumgehalt beträgt besonders bevorzugt 3,0 bis 4,5 Gew.-%. Für ein besonders gutes thermomechanisches Verhalten (HCF und TMF) ist es außerdem sehr vorteilhaft, wenn die Wärmeleitfähigkeit der Legierung bei 250 0C wenigstens 190 W/mK, weiter vorzugsweise wenigstens 198 WVmK beträgt, d.h. hierauf eingestellt wird.Particularly preferred for achieving good thermo-mechanical properties is when the alloy contains from 0.001 to 0.19% by weight of magnesium. The silicon content is particularly preferably 3.0 to 4.5 wt .-%. For a particularly good thermo-mechanical behavior (HCF and TMF), it is also very advantageous if the thermal conductivity of the alloy at 250 0 C is at least 190 W / mK, more preferably at least 198 WVmK, that is adjusted thereto.
Durch Einstellung des erfindungsgemäßen Siliziumgehaltes ist es möglich, die Konzentrationsgrenzen wichtiger festigkeitssteigender Legierungselemente, wie Kupfer, Titan, Zirkonium, Eisen, Mangan, Chrom, Kobalt, Molybdän und je nach Anwendungsfall anderer Übergangselemente relativ hoch einzustellen, ohne die Wärmeleitfähigkeit spürbar zu beeinträchtigen. Die erfindungsgemäße Legierung weist exzellente Wärmeleitfähigkeitswerte auf, die ein wichtiges Lebensdauerkriterium beim Einsatz der Zylinderkopflegierungen darstellen. Damit sind für diese Legierung eine bessere Thermoschockbeständigkeit und ein besseres Ermüdungsverhalten bei thermomechanischer Beanspruchung gegeben.By adjusting the silicon content according to the invention, it is possible to set the concentration limits of important strength-increasing alloying elements, such as copper, titanium, zirconium, iron, manganese, chromium, cobalt, molybdenum and depending on the application of other transition elements relatively high, without affecting the thermal conductivity noticeably. The alloy according to the invention has excellent thermal conductivity values, which represent an important life-time criterion when using the cylinder head alloys. This gives better thermal shock resistance and better fatigue behavior under thermomechanical stress for this alloy.
Mit Hilfe der Elemente Silizium, Magnesium, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Molybdän, Chrom, Wolfram, Beryllium, Blei, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Bor, Strontium, Natrium, Kalium, Kalzium, Antimon, Schwefel, Barium, Stickstoff, Kohlenstoff ist es möglich, die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung auf den Verwendungszweck speziell anzupassen. So geben beispielsweise die Zugaben von Übergangselementen dem Gussteil eine hohe Kriechfestigkeit und Gestaltfestigkeit bei erhöhter Temperatur, so dass beim Entformen mit keinem Verzug zu rechnen ist.With the help of the elements silicon, magnesium, manganese, iron, cobalt, copper, zinc, nickel, vanadium, niobium, molybdenum, chromium, tungsten, beryllium, lead, lithium, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, zirconium, titanium, Boron, strontium, sodium, potassium, calcium, antimony, sulfur, barium, nitrogen, carbon, it is possible to tailor the properties of the alloy according to the invention to the intended use. For example, the additions of transition elements give the casting a high creep strength and structural strength at elevated temperature, so that no distortion is to be expected during demoulding.
Besonders vorteilhaft für eine gute Kriechfestigkeit der erfindungsgemäßen Legierung ist es, wenn die von uns entwickelte Legierung neben AI, Si, Cu, Mg und Zr wenigstens ein Element der Gruppe Fe, Ni, Co1 Ti, enthält., When the alloy developed by us, in addition to Al, Si, Cu, Mg and Zr containing at least one element of the group Fe, Ni, Co, Ti 1, is particularly advantageous for a good creep resistance of the alloy of the invention.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Legierung mindestens 0,01 , weiter vorzugsweise wenigstens 0,03, weiter vorzugsweise wenigstens 0,1 , weiter vorzugsweise wenigstens 0,2 Gew.-% Zirkonium enthält. Hierdurch bilden sich AI3Zr- Phasen von hoher thermischer Stabilität aus, durch deren Anwesenheit die Dispersionshärtung bei Temperaturen zwischen 150 0C und 400 0C erhalten bleibt und zur thermo-mechanischen Stabilität der erfindungsgemäßen Gusslegierung beiträgt. Durch die Zirkoniumzugabe werden darüber hinaus die plattenförmigen intermetallischen Phasen, die sich insbesondere bei Anwesenheit von Eisen einstellen, in chinesische-Schrift-artige Formen umgewandelt, was zur Verbesserung der Bruchdehnung und Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Legierung ebenfalls beiträgt. Der Zirkoniumgehalt der Legierung beträgt vorzugsweise 0,001 bis 0,8 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,03 - 0,8 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,1 bis 0,8 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,2 - 0,8 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,3 - 0,5 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,001 - 0,5 Gew.-%, weiter vorzugsweise 0,03 - 0,5 Gew.-%.It is furthermore particularly advantageous if the alloy contains at least 0.01, more preferably at least 0.03, more preferably at least 0.1, even more preferably at least 0.2% by weight zirconium. As a result, AI3Zr Phases of high thermal stability, by the presence of the dispersion hardening is maintained at temperatures between 150 0 C and 400 0 C and contributes to the thermo-mechanical stability of the casting alloy according to the invention. In addition, the addition of zirconium converts the plate-shaped intermetallic phases, which are particularly in the presence of iron, into Chinese-type forms, which also contributes to improving the elongation at break and thermal conductivity of the alloy according to the invention. The zirconium content of the alloy is preferably from 0.001 to 0.8% by weight, more preferably from 0.03 to 0.8% by weight, more preferably from 0.1 to 0.8% by weight, further preferably from 0.2 to 0.8 wt .-%, more preferably 0.3 to 0.5 wt .-%, more preferably 0.001 to 0.5 wt .-%, further preferably 0.03 to 0.5 wt .-%.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine Zugabe der Elemente Molybdän, Niob, Scandium, Hafnium, Vanadium, Kobalt, Chrom, Mangan, Lithium, Yttrium, Cer, Wolfram, Zirkonium, Titan, Silber, Zink die Festigkeitseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung deutlich verbessert werden können, ohne ihre Dehnungswerte erheblich zu beeinträchtigen. Der bevorzugte Gehalt bei Einzelzugabe von diesen Elementen liegt bei 0,03 bis 0,5 Gew.-%, soll aber in Summe nicht 4 Gew.-% übersteigen.It has been found that addition of the elements molybdenum, niobium, scandium, hafnium, vanadium, cobalt, chromium, manganese, lithium, yttrium, cerium, tungsten, zirconium, titanium, silver, zinc significantly improves the strength properties of the alloy according to the invention without significantly affecting their elongation values. The preferred content for individual addition of these elements is 0.03 to 0.5 wt .-%, but should not exceed 4 wt .-% in total.
Vorzugsweise gelten für die zusätzlich in geringerer Menge beigefügten Elemente folgende Anteilsvorgaben:Preferably, the following proportions apply to the additionally added elements in a lesser amount:
Kupfer (Cu) vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 3 Gew.-%, insbesondere 1 bisCopper (Cu) preferably in an amount of 0.5 to 3 wt .-%, in particular 1 to
2,5 Gew.-%;2.5% by weight;
Eisen (Fe) vorzugsweise in einer Menge von 0 bis 1 ,4 Gew.-%, insbesondere 0,2 bisIron (Fe) preferably in an amount of 0 to 1, 4 wt .-%, in particular 0.2 to
0,5 Gew.-%; Mangan (Mn) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere0.5% by weight; Manganese (Mn) preferably in an amount of 0.001 to 0.6 wt .-%, in particular
0,001 bis 0,4 Gew.-%; Titan (Ti) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,3 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,2 Gew.-%;0.001 to 0.4% by weight; Titanium (Ti) preferably in an amount of 0.001 to 0.3 wt .-%, in particular 0.1 to 0.2 wt .-%;
Kobalt (Co) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondere 0,1 bis 0,4 Gew.-%;Cobalt (Co) preferably in an amount of 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular 0.1 to 0.4 wt .-%;
Chrom (Cr) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,5 Gew.-%, insbesondereChromium (Cr) preferably in an amount of 0.001 to 0.5 wt .-%, in particular
0,1 bis 0,4 Gew. -%;0.1 to 0.4% by weight;
Beryllium (Be) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,2 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,1 Gew.-%; Zink (Zn) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 3 Gew.-%, insbesondere 0,3 bis 2 Gew.-%;Beryllium (Be) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular 0.005 to 0.1 wt .-%; Zinc (Zn) preferably in an amount of 0.001 to 3 wt .-%, in particular 0.3 to 2 wt .-%;
Wolfram (Wo) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondereTungsten (Wo) preferably in an amount of 0.001 to 0.6 wt .-%, in particular
0,1 bis 0,2 Gew.-%;0.1 to 0.2% by weight;
Nickel (Ni) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 1 ,5 Gew-%, insbesondere 0,5 bis 1 ,0 Gew.-%;Nickel (Ni) preferably in an amount of 0.001 to 1, 5 wt%, in particular 0.5 to 1, 0 wt .-%;
Vanadium (V) vorzugsweise in einer Menge von 0,001 bis 0,3 Gew.-%, insbesondereVanadium (V) preferably in an amount of 0.001 to 0.3 wt .-%, in particular
0,05 bis 0,2 Gew.-%;0.05 to 0.2% by weight;
Hafnium (Hf) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,2 Gew.-%, insbesondereHafnium (Hf) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular
0,005 bis 0,15 Gew. -%; Niob (Nb)vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,3 Gew.-%, insbesondere0.005 to 0.15% by weight; Niobium (Nb) preferably in an amount of 0.0001 to 0.3 wt .-%, in particular
0,005 bis 0,2 Gew.-%;0.005 to 0.2% by weight;
Blei (Pb) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,2 Gew.-%, insbesondereLead (Pb) preferably in an amount of 0.0001 to 0.2 wt .-%, in particular
0,005 0,1 Gew.%;0.005 0.1% by weight;
Strontium (Sr) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,06 Gew.-%, insbesondere 0,005 bis 0,04 Gew.-%;Strontium (Sr) preferably in an amount of 0.0001 to 0.06 wt .-%, in particular 0.005 to 0.04 wt .-%;
Natrium (Na) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,01 , insbesondere 0,002 bis 0,005 Gew.-%;Sodium (Na) preferably in an amount of 0.0001 to 0.01, especially 0.002 to 0.005 wt .-%;
Calcium (Ca) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,006 Gew.-%, insbesondere 0,002 bis 0,004 Gew.-%; Bor (B) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,08, insbesondere 0,01 bisCalcium (Ca) preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.002 to 0.004 wt .-%; Boron (B) preferably in an amount of 0.0001 to 0.08, in particular 0.01 to
0,05 Gew.-%; Cer (Ce) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,4 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Scandium (Sc) vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,6 Gew.-%, insbesondere 0,05 bis 0,3 Gew.-%; Kohlenstoff vorzugsweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,006 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,003 Gew.-%;0.05% by weight; Cer (Ce) preferably in an amount of 0.0001 to 0.4 wt .-%, in particular 0.05 to 0.3 wt .-%; Scandium (Sc) preferably in an amount of 0.0001 to 0.6 wt .-%, in particular 0.05 to 0.3 wt .-%; Carbon preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.003 wt .-%;
Stickstoff (N) vorzgusweise in einer Menge von 0,0001 bis 0,006 Gew.-%, insbesondere 0,0005 bis 0,003 Gew.-%.Nitrogen (N) preferably in an amount of 0.0001 to 0.006 wt .-%, in particular 0.0005 to 0.003 wt .-%.
Zur Verbesserung der Ausformbarkeit kann die erfindungsgemäße Legierung von 0,1 bis 1 ,4 Gew.-% Eisen enthalten. Darüber hinaus dient der hohe Eisengehalt beim Druckguss der Verringerung der Klebeneigung.To improve the formability, the alloy according to the invention may contain from 0.1 to 1.4% by weight of iron. In addition, the high iron content in die casting is used to reduce the adhesion tendency.
Mit der erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung lässt sich für Gussteile bereits im Guss- und Wärmebehandlungszustand sowohl bei Raumtemperatur als auch bei erhöhten Temperaturen eine hohe Festigkeit erzielen. Die erreichte optimale Kombination der mechanischen Eigenschaften ist auf ein fein ausgebildetesWith the alloy composition according to the invention, a high strength can be achieved for castings already in the cast and heat treatment state both at room temperature and at elevated temperatures. The achieved optimum combination of mechanical properties is on a finely formed
Al-Si-Eutektikum und die Ausscheidung von AI2Cu- und Mg2Si-Phasen in der erfindungsgemäßen Legierung zurückzuführen, die wiederum durch eine geeignete Wärmebehandlung beeinflusst werden.Al-Si eutectic and the precipitation of Al 2 Cu and Mg 2 Si phases in the alloy according to the invention, which in turn are influenced by a suitable heat treatment.
Die Beschränkung des Magnesiumgehaltes auf maximal 0,3 Gew.-%, vorzugsweise 0,19 Gew.-%, bewirkt, dass die Dehnungswerte der erfindungsgemäßen Legierung im Gusszustand nicht unter 4% absinken. Um eine deutlich höhere Dehnung zu erzielen, ist jedoch der Magnesiumgehalt auf maximal 0,15 Gew.%, besonders bevorzugt auf maximal 0,1 Gew.-% zu begrenzen. Die Einstellung der möglichst niedrigen Magnesiumgehalte sorgt auch gleichzeitig für hervorragende Wärmeleitfähigkeit der erfindungsgemäßen Legierung. Eine gewisse Menge an Titan bzw. Bor und/oder Kohlenstoff in Verbindung mit Titan wird zur Kornfeinung eingesetzt, wobei die Zugabe von diesen Elementen mit Aluminium-Titan-, Aluminium-Bor-, Aluminium-Titan-Bor- und Aluminium-Titan- Kohlenstoff-Vorlegierungen erfolgt. Der α-Aluminiummischkristall kann auch durch Zirkoniumzusätze von 0,2 bis 0,8 Gew.-% korngefeint werden. Eine gute Kornfeinung trägt wesentlich zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und Gießbarkeit der erfindungsgemäßen Legierung bei. Besonders wirksam zeigten sich die Vorlegierungen AITi6, AIB4, AITi3C0,15, AIZMO und AITiI, 8B1 , 8.The limitation of the magnesium content to a maximum of 0.3 wt .-%, preferably 0.19 wt .-%, causes the elongation values of the alloy according to the invention in the casting state does not fall below 4%. In order to achieve a significantly higher elongation, however, the magnesium content must be limited to a maximum of 0.15% by weight, more preferably to a maximum of 0.1% by weight. The setting of the lowest possible magnesium contents also ensures at the same time excellent thermal conductivity of the alloy according to the invention. A certain amount of titanium or boron and / or carbon in combination with titanium is used for grain refining, the addition of these elements with aluminum-titanium, aluminum-boron, aluminum-titanium-boron and aluminum-titanium-carbon Pre-alloys takes place. The α-aluminum mixed crystal can also be grain-refined by zirconium additions of 0.2 to 0.8 wt%. A good grain refining contributes significantly to the improvement of the mechanical properties and castability of the alloy according to the invention. The master alloys AITi6, AIB4, AITi3C0,15, AIZMO and AITiI, 8B1, 8 were particularly effective.
Um ausreichende Schmelzequalität zu gewährleisten, kann die Schmelze durch Spülgas, Spülgastabletten oder auch durch Vakuum entgast werden.In order to ensure sufficient melt quality, the melt can be degassed by flushing gas, purge gas tablets or by vacuum.
Zur Verarbeitung der erfindungsgemäßen Legierung sind grundsätzlich alle Gießverfahren geeignet. Hierzu gehören u.a. Sandguss, Schwerkraft-Kokillenguss, Niederdruck-Kokillenguss, Differenzdruck-Kokillenguss, Druckguss und Vakuum- Druckguss.For the processing of the alloy according to the invention, basically all casting methods are suitable. These include u.a. Sand casting, Gravity die casting, Low pressure chill casting, Differential pressure chill casting, Die casting and Vacuum die casting.
Obwohl im Gusszustand schon gute mechanische Werte vorhanden sind, können aus der erfindungsgemäßen Legierung hergestellte Gussteile allen Wärmebehandlungen unterzogen werden.Although good mechanical values are already present in the cast state, castings produced from the alloy according to the invention can be subjected to all heat treatments.
Die Erfindung soll anhand eines Beispiels näher erläutert werden, ohne dass die Erfindung auf das Beispiel beschränkt ist.The invention will be explained in more detail by way of example, without the invention being limited to the example.
Ausführungsbeispiel: KokillengussExemplary embodiment: chill casting
Als konkretes Beispiel der erfindungsgemäßen Legierung sei folgende Zusammensetzung angegeben:As a concrete example of the alloy according to the invention, the following composition is given:
Legierung 1 4,0 Gew.-% Si 0,5 Gew.-% Cu 0,4 Gew.-% Fe 0,1 Gew.-% Mg 0,3 Gew.-% Zr ad 100 Gew.-% AIAlloy 1 4.0 wt% Si 0.5 wt% Cu 0.4 wt% Fe 0.1 wt% Mg 0.3 wt% Zr ad 100 wt% Al
Für die Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften wurde die oben angegebene Legierung in einer Kokille nach DIN 29531 bei der Gießtemperatur vonFor the investigations of the mechanical properties, the above-mentioned alloy was used in a mold according to DIN 29531 at the casting temperature of
740 0C abgegossen und Probestäbe mit dem Probendurchmesser von 6 mm nach740 0 C poured off and test bars with the sample diameter of 6 mm after
DIN 50125 mechanisch gefertigt. Zu Vergleichszwecken wurden ferner dreiDIN 50125 mechanically manufactured. For comparison, three were added
Standardlegierungen verwendet. An Probestäben wurden die mechanischenStandard alloys used. On test bars were the mechanical
Eigenschaften Dehngrenze (Rpo,2), Zugfestigkeit (Rm) und Bruchdehnung (A5) im Zugversuch nach DIN 50 145 bestimmt. Die Dehngeschwindigkeit betrug nach demTensile strength (R p o, 2 ), tensile strength (R m ) and elongation at break (A 5 ) determined in the tensile test according to DIN 50 145. The strain rate was after the
Aufbringen einer Vorlast von 100 N zum Bruch der Probe 0,08 mm/s.Apply a preload of 100 N to the fracture of the sample 0.08 mm / s.
Um den Einfluss thermischer Belastung über einen längeren Zeitraum auf die Eigenschaften der AI-Legierungen zu ermitteln, wurden die abgegossenen Probestäbe für alle Legierungen zusätzlich 100 Stunden bei 250 0C vorausgelagert.To determine the influence of thermal load over a longer period of time on the properties of Al alloys, the drained sample rods were stored ahead of an additional 100 hours at 250 0 C for all alloys.
Die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit λ bei 250 oC erfolgte anhand folgender Formel: λ = a* Cp * pThe thermal conductivity λ at 250 oC was calculated using the following formula: λ = a * Cp * p
Die Tabelle 1 gibt einen Vergleich der erfindungsgemäßen Legierung mit konventionellen Legierungen für Motorenkomponenten.Table 1 gives a comparison of the alloy according to the invention with conventional alloys for engine components.
λ - Wärmeleitfähigkeit a - Temperaturleitfähigkeitλ - thermal conductivity a - thermal diffusivity
Cp - spezifische Wärmekapazität p - DichteCp - specific heat capacity p - density
Die Bestimmung der Temperaturleitfähigkeit erfolgte mit einer Laser-Flash- Apparatur. Die spezifische Wärmekapazität wurde mit einem Hochtemperaturkalorimeter ermittelt.The determination of the thermal diffusivity was carried out with a laser flash apparatus. The specific heat capacity was determined with a high-temperature calorimeter.
Die Tabelle 1 gibt einen Vergleich der erfindungegemäßen Legierung mit konventionellen Legierungen für Motorenkomponenten.Table 1 gives a comparison of the alloy according to the invention with conventional alloys for engine components.
Tabelle 1Table 1
ML/rü ML / rü

Claims

Patentansprüche: claims:
1. Aluminium-Gusslegierung, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 2,6 bis 4,5 Gew.-% Silizium 0,5 bis 3 Gew.-%, Kupfer, 0,001 bis 0,3 Gew.% Magnesium, 0,001 bis 0,8 Gew.-% Zirkonium und gegebenenfalls eines oder mehrerer der Elemente Mangan, Eisen, Kobalt, Zink, Nickel, Vanadium, Niob, Beryllium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Titan, Strontium, Natrium, Kalium, Calcium, Antimon, Schwefel, Barium, Bor, Stickstoff, Kohlenstoff in Summe von 0 bis 4 Gew.- % und als Rest Aluminium und unvermeidbare Verunreinigungen enthält und eine Wärmeleitfähigkeit bei 250 °C von mehr als 178 W/mK besitzt.1. aluminum casting alloy, characterized in that the alloy 2.6 to 4.5 wt .-% silicon 0.5 to 3 wt .-%, copper, 0.001 to 0.3 wt.% Magnesium, 0.001 to 0, 8 wt .-% zirconium and optionally one or more of the elements manganese, iron, cobalt, zinc, nickel, vanadium, niobium, beryllium, lithium, yttrium, cerium, scandium, hafnium, silver, titanium, strontium, sodium, potassium, calcium , Antimony, sulfur, barium, boron, nitrogen, carbon in the sum of 0 to 4% by weight and balance aluminum and unavoidable impurities and has a thermal conductivity at 250 ° C of more than 178 W / mK.
2. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,001 bis 0,19 Gew.-% Magnesium enthält.2. Cast aluminum alloy according to claim 1, characterized in that the alloy contains 0.001 to 0.19 wt .-% magnesium.
3. Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass neben AI, Si, Cu, Mg und Zr wenigstens ein Element der Gruppe Ti, B, C vorhanden ist.3. aluminum casting alloy according to claim 1 or 2, characterized in that in addition to Al, Si, Cu, Mg and Zr at least one element of the group Ti, B, C is present.
4. Aluminium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 3,0 bis 4,5 Gew.-% Silizium enthält.4. Cast aluminum alloy according to one of claims 1 to 3, characterized in that the alloy contains 3.0 to 4.5 wt .-% silicon.
5. Aluminium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,03 bis 0,8 Gew.-% Zirkonium, vorzugsweise 0,1 bis 0,8 Gew.-% Zr, weiter vorzugsweise 0,2 bis 0,8 Gew.-% Zr, weiter vorzugsweise 0,3 bis 0,5 Gew.% Zr enthält.5. Cast aluminum alloy according to one of claims 1 to 4, characterized in that the alloy 0.03 to 0.8 wt .-% zirconium, preferably 0.1 to 0.8 wt .-% Zr, more preferably 0, 2 to 0.8 wt .-% Zr, more preferably 0.3 to 0.5 wt.% Zr.
6. Aluminium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung eine Wärmeleitfähigkeit bei 250 0C von größer 190, weiter vorzugsweise wenigstens 198 W/mK besitzt. 6. Cast aluminum alloy according to one of claims 1 to 5, characterized in that the alloy has a thermal conductivity at 250 0 C of greater than 190, more preferably at least 198 W / mK.
7. Verwendung der Aluminium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zum Gießen von Motorenbauteilen.7. Use of the aluminum casting alloy according to one of claims 1 to 6 for casting engine components.
8. Verwendung der Aluminium-Gusslegierung nach Anspruch 7 zum Gießen von Zylinderköpfen und Zylinderkurbegehäusen. 8. Use of the aluminum casting alloy according to claim 7 for casting cylinder heads and cylinder-crankcases.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107675038A (en) * 2017-09-26 2018-02-09 沈阳航空航天大学 A kind of lightweight casting Al Si Li Cu alloy materials and preparation method thereof
CN111485146A (en) * 2020-04-21 2020-08-04 华南理工大学 High-thermal-conductivity high-strength low-Si cast aluminum alloy and preparation method thereof
CN111809085A (en) * 2020-07-15 2020-10-23 宣城建永精密金属有限公司 High-voltage electrical system transmission case and casting process thereof

Families Citing this family (20)

* 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
DE112010002988T5 (en) * 2009-07-20 2012-11-29 Borgwarner Inc. Turbocharger and compressor wheel for it
CN102041415A (en) * 2009-10-26 2011-05-04 浙江艾默樱零部件有限公司 Alloy of high temperature resisting aluminum alloy furnace end and manufacturing method thereof
CN101942585B (en) * 2010-10-11 2012-05-09 湖南江滨机器（集团）有限责任公司 Aluminum alloy and diesel engine piston
CN102978476B (en) * 2012-11-09 2015-02-04 安徽欣意电缆有限公司 Al-Fe-Re-RE aluminum alloy, and preparation method and power cable thereof
CN102978466B (en) * 2012-11-09 2015-08-19 安徽欣意电缆有限公司 Al-Fe-Zr-RE aluminium alloy and preparation method thereof and power cable
CN103103397B (en) * 2012-11-09 2015-09-30 安徽欣意电缆有限公司 Al-Fe-Cd-RE aluminium alloy and preparation method thereof and power cable
CN103469020A (en) * 2013-08-12 2013-12-25 安徽盛达前亮铝业有限公司 Low-expansion aluminum alloy section material and preparation method thereof
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
CN104233022B (en) * 2014-09-28 2017-01-18 国网河南省电力公司周口供电公司 Aluminum alloy conductor material for cable and annealing process of material
CN105506408A (en) * 2015-12-18 2016-04-20 百色学院 Die casting aluminum alloy for automobile plates and production technology of die casting aluminum alloy
CN106399727B (en) * 2016-11-28 2019-04-05 宁波瑞铭机械有限公司 A kind of needle bar interlocking lever
CN106498224A (en) * 2016-11-28 2017-03-15 宁波瑞铭机械有限公司 A kind of cloth pressing foot
CN107130152B (en) * 2017-06-06 2019-07-19 合肥饰界金属制品有限公司 High toughness Al-alloy material and preparation method thereof
CN110184509B (en) * 2019-07-06 2020-07-03 佛山市高盾金属有限公司 Aluminum alloy with excellent performance and product thereof
CN111560549A (en) * 2020-05-18 2020-08-21 新沂天源节能材料有限公司 High-strength wear-resistant aluminum alloy door and window and manufacturing method thereof
CN112063899A (en) * 2020-09-14 2020-12-11 肇庆新联昌金属实业有限公司 High-plasticity aluminum alloy and preparation method thereof
CN113652581B (en) * 2021-07-30 2022-03-22 佛山职业技术学院 Aluminum alloy and preparation method and application thereof
CN114395704B (en) * 2021-12-24 2022-12-16 安顺学院 Method for improving density of aluminum alloy casting by using hot isostatic pressing technology
CN117127063B (en) * 2023-07-26 2024-03-26 上海励益铝业有限公司 Vibration-resistant fatigue aluminum alloy and preparation method thereof

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1848816A (en) * 1932-03-08 Robert s
CH158585A (en) * 1932-04-04 1932-11-30 Aluminium Ind Ag Cast aluminum alloy.
CH228997A (en) * 1940-02-09 1943-09-30 Rolls Royce Aluminum alloy.
GB538175A (en) * 1940-03-12 1941-07-23 Aluminium Plant & Vessel Co Improvements in or relating to aluminium alloys
GB576230A (en) * 1944-04-06 1946-03-25 Horace Campbell Hall Aluminium alloys
JPS63179041A (en) * 1987-01-20 1988-07-23 Showa Alum Corp Aluminum alloy for cylinder having excellent surface smoothness
JPH01303163A (en) * 1988-06-01 1989-12-07 Mitsuru Nakagawa Emergency escaping pole
DE69110018T2 (en) 1990-11-30 1995-11-02 Toyota Motor Co Ltd High-strength aluminum alloy casting with high toughness and process for its production.
JPH04263036A (en) * 1991-02-18 1992-09-18 Furukawa Alum Co Ltd High strength clad aluminum alloy material for low temperature brazing
DE19925666C1 (en) 1999-06-04 2000-09-28 Vaw Motor Gmbh Cast cylinder head and engine block component is made of an aluminum-silicon alloy containing aluminum-nickel, aluminum-copper, aluminum-manganese and aluminum-iron and their mixed phases
US6074501A (en) * 1999-06-28 2000-06-13 General Motors Corporation Heat treatment for aluminum casting alloys to produce high strength at elevated temperatures
JP2001303163A (en) * 2000-04-27 2001-10-31 Toyota Central Res & Dev Lab Inc Alloy excellent in fatigue strength under tensile average stress
DE10062547A1 (en) * 2000-12-15 2002-06-20 Daimler Chrysler Ag Hardenable cast aluminum alloy and component
DE60215579T2 (en) * 2001-05-17 2007-05-10 Furukawa-Sky Aluminum Corp. Aluminum alloy suitable for sheet metal and a method for its production
JP4731052B2 (en) * 2001-06-20 2011-07-20 日東電工株式会社 Double-sided adhesive sheet without release liner
FR2855833B1 (en) * 2003-06-05 2007-03-16 Pechiney Rhenalu LAMINATED OR ALUMINUM ALLOY PRODUCT WITH GOOD RESISTANCE TO CORROSION
US20050199318A1 (en) * 2003-06-24 2005-09-15 Doty Herbert W. Castable aluminum alloy
KR20050110934A (en) * 2004-05-20 2005-11-24 현대자동차주식회사 Aluminum alloy for cast node of vehicle space frame and method for manufacturing cast node using the same
JP2007023330A (en) * 2005-07-15 2007-02-01 Nissan Motor Co Ltd Aluminum alloy casting and its manufacturing method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009010264A3 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107675038A (en) * 2017-09-26 2018-02-09 沈阳航空航天大学 A kind of lightweight casting Al Si Li Cu alloy materials and preparation method thereof
CN111485146A (en) * 2020-04-21 2020-08-04 华南理工大学 High-thermal-conductivity high-strength low-Si cast aluminum alloy and preparation method thereof
CN111485146B (en) * 2020-04-21 2021-07-20 华南理工大学 High-thermal-conductivity high-strength low-Si cast aluminum alloy and preparation method thereof
CN111809085A (en) * 2020-07-15 2020-10-23 宣城建永精密金属有限公司 High-voltage electrical system transmission case and casting process thereof

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