EP2455505A1 - Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumlegierung - Google Patents

Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumlegierung Download PDF

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EP2455505A1
EP2455505A1 EP11189488A EP11189488A EP2455505A1 EP 2455505 A1 EP2455505 A1 EP 2455505A1 EP 11189488 A EP11189488 A EP 11189488A EP 11189488 A EP11189488 A EP 11189488A EP 2455505 A1 EP2455505 A1 EP 2455505A1
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EP
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cylinder head
aluminum alloy
alloy
less
head according
Prior art date
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Withdrawn
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EP11189488A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ansgar Pithan
Hubert Koch
Marcel Rosefort
Andreas Kleine
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Trimet Aluminium SE
Martinrea Honsel Germany GmbH
Original Assignee
Trimet Aluminium SE
Martinrea Honsel Germany GmbH
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Publication date
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    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04—Modified aluminium-silicon alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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 
    • F02F1/24—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
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/0085—Materials for constructing engines or their parts
    • F02F2007/009—Hypereutectic aluminum, e.g. aluminum alloys with high SI content

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Cylinder heads of internal combustion engines form the upper end of the combustion chamber.
  • a seal of the combustion chamber between the bearing surfaces of the cylinder block and the cylinder head is ensured by the cylinder head gasket.
  • B. the known T6 method and T7 method used. It is known that the addition of alloying elements has a different influence on the individual properties of the component made of the respective aluminum alloy. Thus, an improvement of strength and creep resistance z. B. can be achieved by copper and magnesium additives. Low iron content can increase ductility, as well as Zr, Cu, Ni and Ti additions, in terms of heat resistance. An addition of Cu leads to a less favorable behavior in terms of corrosion and ductility.
  • an aluminum alloy for a cylinder head for internal combustion engines contains, in addition to aluminum, 4.0 to 7.0% Si, 0.5 to 2.0% Cu, 0.25 to 0.5% Mg, not more than 0.5% Fe, not more than 0.5 % Mn and at least one element selected from the group of 0.002 to 0.02% Na, 002 to 0.02% Ca and 0.002 to 0.02% Sr and unavoidable impurities.
  • the alloy may also contain Ti, B and / or Zr, each of which may be present in an amount of from 0.005 to 0.2% by weight. It is disclosed that the described alloy due to the Si, Cu and Mg contents has a high time and fatigue strength and thermal fatigue strength.
  • Another aluminum alloy is used in the EP 1 331 281 A1 containing from 10 to 12% by weight of Si, from 0.15 to 0.5% by weight of Mg, from 0.5 to 1.0% by weight of Mn, not more than 0.15% by weight.
  • Fe not more than 0.1% by weight of Ti, from 0.05 to 0.2% by weight of Sb, 0.005 to 0.2% by weight of B and unavoidable impurities and a balance of Al.
  • the disclosed alloy should be suitable for die casting without compromising the mechanical properties of the alloy by the manufacturing process.
  • the invention is therefore based on the object to provide a cylinder head for internal combustion engines of such an aluminum alloy, which is better adapted to the increasing demands on a cylinder head.
  • the alloy in addition to aluminum and unavoidable impurities, contains alloying elements, in each case based on the weight of the alloy, in the proportions indicated below:
  • the proportion of Si is 6 to 12 wt .-%.
  • the proportion of Fe is less than 0.5 wt .-% and preferably less than 0.1 wt .-%.
  • the content of Cu is 0.0015 to 3 wt%, and preferably 0.003 to 1.0 wt%.
  • the proportion of Mn is less than 0.4 wt .-% and preferably less than 0.02 wt .-%.
  • the proportion of Mg is 0.05 to 1 wt%, and preferably 0.15 to 0.45 wt%.
  • the proportion of Zn is less than 0.4 wt .-%, and preferably less than 0.04 wt .-%.
  • the proportion of B is 0.0005 to 0.025 wt%, and preferably 0.0025 to 0.01 wt%.
  • the proportion of Ti and Zr in addition is less than 0.008 wt .-%.
  • the alloy according to the invention may also contain V, which may for example also be introduced by impurities in the starting materials. It is advantageous to keep the content of V in the alloy as low as possible.
  • the total amount of Ti, Zr and V should preferably not exceed 0.008 wt%, more preferably 0.0030 wt%.
  • the proportions of the alloying elements can each be independently selected and adjusted.
  • the z. B. may be introduced via the raw materials used.
  • the alloy according to the invention exhibits a very fine microstructure, as a result of which an increase in the thermal conductivity is also achieved.
  • Another advantage of the alloy is that a very fine microstructure is obtained. This fine structure is due to a reduced Dendritenarmabstand. Dendrites are crystal structures that have so-called secondary arms. The smaller this distance is, ie the closer the arms are to each other, the finer is the structure.
  • the claimed alloy shows a lower dendrite arm spacing at the same cooling rate compared to the standard alloys containing Ti, Zr and / or V. The difference is 10 to 15%.
  • the alloy may contain further elements which further influence the properties of the alloy and refined, such as sodium, strontium or phosphorus.
  • the person skilled in the art can select the type and quantity of these elements accordingly.
  • the alloy can be used to make complicated castings such as cylinder heads.
  • the production is usually done by sand casting or chill casting. Processing by die casting is less preferred.
  • Table 1 a tabular list of alloying elements in wt .-% of two standard alloys, which are used for cylinder heads, and two alloys of the invention is shown.
  • Table 2 shows the properties of the alloys.
  • the aluminum alloys compared in Table 1 both comprise the same alloying elements.
  • the weight proportions of Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Sr, V and Zn are in the aluminum alloy according to the invention and the standard aluminum alloy for cylinder heads in a comparable order of magnitude.
  • the largest difference in the weight proportions of these alloying elements is with respect to Zn at a ratio of almost 3: 1 (invention / standard).
  • the weight proportions of the alloying elements Ti, Zr and B differ much more from each other and have very different orders of magnitude.
  • the ratio of the weight proportions of Ti is 1:12, Zr 1:15 and B 30: 1 (each in comparison invention / standard).
  • Table 2 gives different values of the two aluminum alloys compared in Table 1, which are indicative of the ductility of the two standard T7 standard heat treated aluminum alloys.
  • the yield strength and the tensile strength remain in a comparable range, whereas the breaking elongation of the aluminum alloy according to the invention with 11% compared to 5% in the standard alloy occupies a value more than twice as large.
  • the cylinder head according to the invention of this aluminum alloy has a greatly increased ductility.
  • the Figures 1 and 2 show the structure of the standard alloy 1 and the inventive alloy 2 from Table 1. These representations show that the microstructure of the alloy according to the invention is finer than the structure of the standard alloy. So is the Dendritenarmabstand the standard alloy 47 microns and that of the alloy according to the invention only 21 microns, at the same solidification rates.
  • FIG. 3 Using a graphic illustrates the FIG. 3 the improvement of the thermal conductivity in percent in a temperature range from 0 to 400 ° C. While at room temperature the increase in thermal conductivity is above 14%, this percentage decreases relatively constantly to a percentage of about 9 at a temperature of 300 ° C.
  • Such improved thermal conductivity allows also improved heat dissipation into the cylinder head. In this way, a reduction of the thermal load can be achieved.

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumlegierung aus Aluminium und Legierungselementen. Der Zylinderkopf ist gemäß dem verbreiteten T6- oder T7-Standard wärmebehandelt, die Aluminiumlegierung weist Legierungselemente mit Si von 6 bis 12 Gew.-%, Fe kleiner 0,5 Gew.-%, Cu von 0,0015 bis 3 Gew.-%, Mn kleiner 0,4 Gew.-%, Mg von 0,05 bis 1 Gew.-%, Zn kleiner 0,4 Gew.-%, B von 0,0005 bis 0,025 Gew.-% sowie Ti und Zr in Addition kleiner 0,008 Gew.-% auf. Durch diese Maßnahmen lässt sich ein Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer Aluminiumlegierung herstellen, die besser an die steigenden Anforderungen an einen Zylinderkopf angepasst ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Zylinderköpfe von Verbrennungsmotoren bilden den oberen Abschluss des Verbrennungsraumes. Eine Abdichtung des Verbrennungsraumes zwischen den Auflageflächen des Zylinderblocks und des Zylinderkopfes wird durch die Zylinderkopfdichtung gewährleistet. Vor dem Hintergrund steigenden Umweltbewusstseins und verschärfter gesetzlicher Vorschriften gibt es einen Trend zum "Downsizing" bei Motoren. Darunter wird verstanden, dass Motoren bei immer kleiner werdenden Bauraum zumindest die gleiche bzw. sogar noch mehr Leistung abgeben. Dies führt zu stärkeren Belastungen im Brennraumbereich und somit auch des Zylinderkopfes, was hohe Anforderungen an die Warmbeständigkeit und die dynamische Festigkeit des Zylinderkopfes zur Folge hat.
  • Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Zylinderköpfen aus Aluminiumlegierungen kommen Wärmebehandlungen wie z. B. die bekannten T6-Verfahren und T7-Verfahren zum Einsatz. Es ist bekannt, dass die Zugabe von Legierungselementen unterschiedlichen Einfluss auf die einzelnen Eigenschaften des aus der jeweiligen Aluminiumlegierung bestehenden Bauteils hat. So kann eine Verbesserung von Festigkeit und Kriechbeständigkeit z. B. durch Kupfer- und Magnesiumzusätze erreicht werden. Ein niedriger Eisengehalt kann die Duktilität sowie Zr-, Cu-, Ni- und Ti-Zusätze die Warmbeständigkeit verbessern. Ein Cu-Zusatz führt zu einem ungünstigeren Verhalten in Bezug auf Korrosion und Duktilität.
  • In der europäischen Patentanmeldung 2 014 780 A1 wird eine Aluminiumlegierung für einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren offenbart. Die Legierung enthält neben Aluminium 4,0 bis 7,0 % Si, 0,5 bis 2,0 % Cu, 0,25 bis 0,5 % Mg, nicht mehr als 0,5 % Fe, nicht mehr als 0,5 % Mn und mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe von 0,002 bis 0,02 % Na, 002 bis 0,02 % Ca und 0,002 bis 0,02 % Sr sowie unvermeidbare Verunreinigungen. Darüber hinaus kann die Legierung auch Ti, B und/oder Zr enthalten, die jeweils in einer Menge von 0,005 bis 0,2 Gew.-% vorliegen können. Es wird offenbart, dass die beschriebene Legierung wegen der Si-, Cu- und Mg-Gehalte eine hohe Zeit- und Dauerfestigkeit sowie thermische Dauerfestigkeit aufweist.
  • Eine weitere Aluminiumlegierung wird in der EP 1 331 281 A1 offenbart, die von 10 bis 12 Gew.-% Si, von 0,15 bis 0,5 Gew.-% Mg, 0,5 bis 1,0 Gew.-% Mn, nicht mehr als 0,15 Gew.-% Fe, nicht mehr als 0,1 Gew.-% Ti, von 0,05 bis 0,2 Gew.-% Sb, 0,005 bis 0,2 Gew.-% B sowie unvermeidbare Verunreinigungen und einen Rest Al enthält. Die offenbarte Legierung soll für den Druckguss geeignet sein, ohne dass die mechanischen Eigenschaften der Legierung durch das Herstellungsverfahren bzw. Verarbeitungsverfahren beeinträchtigt werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren aus einer solchen Aluminiumlegierung bereitzustellen, die besser an die steigenden Anforderungen an einen Zylinderkopf angepasst ist.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Zylinderkopf mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen.
  • Überraschenderweise konnte durch die Beschränkung der Ti- und Zr-Gehalte bei gleichzeitig verhältnismäßig hohen Borgehalten nach einer Wärmebehandlung des Zylinderkopfes nach T6 und insbesondere dem T7-Standard im Vergleich zu derzeitigen Standard-AluminiumLegierungen für Zylinderköpfe eine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit bei gleichzeitiger Steigerung der Duktilität erzielt werden.
  • In einer möglichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Legierung neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen Legierungselemente, jeweils bezogen auf das Gewicht der Legierung, in den nachfolgend genannten Anteilen:
  • Der Anteil an Si beträgt 6 bis 12 Gew.-%.
  • Der Anteil an Fe beträgt kleiner 0,5 Gew.-% und vorzugsweise kleiner 0,1 Gew.-%.
  • Der Anteil an Cu beträgt 0,0015 bis 3 Gew.-% und vorzugsweise 0,003 bis 1,0 Gew.-%.
  • Der Anteil an Mn beträgt kleiner 0,4 Gew.-% und vorzugsweise kleiner 0,02 Gew.-%.
  • Der Anteil an Mg beträgt 0,05 bis 1 Gew.-% und vorzugsweise 0,15 bis 0,45 Gew.-%.
  • Der Anteil an Zn beträgt kleiner 0,4 Gew.-% und vorzugsweise kleiner 0,04 Gew.-%.
  • Der Anteil an B beträgt 0,0005 bis 0,025 Gew.-% und vorzugsweise 0,0025 bis 0,01 Gew.-%.
  • Der Anteil an Ti und Zr in Addition beträgt kleiner 0,008 Gew.-%. Vorteilhaft kann eine weitere Reduktion der so bereits stark reduzierten Legierungselemente Ti und Zr auf in Summe weniger als 0,0015 Gew.-% sein. Durch diese weitere Reduzierung konnte eine Steigerung der erfindungsgemäßen Wirkungen, wie die Steigerung der Wärmeleitfähigkeit sowie der Duktilität des Zylinderkopfes erzielt werden.
  • Die erfindungsgemäße Legierung kann auch V enthalten, das beispielsweise auch durch Verunreinigungen der Ausgangsmaterialien eingebracht werden kann. Es ist vorteilhaft den Gehalt an V in der Legierung möglichst gering zu halten. Die Gesamtmenge an Ti, Zr und V sollte vorzugsweise 0,008 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,0030 Gew.-% nicht überschreiten.
  • Die Anteile der Legierungselemente können jeweils unabhängig voneinander ausgewählt und eingestellt werden.
  • Neben den Legierungselementen können auch geringe Anteile an Verunreinigungen enthalten sein, die z. B. über die verwendeten Rohstoffe eingebracht sein können.
  • Trotz der geringen Mengen der üblicherweise als Kornfeinungsmittel eingesetzten Legierungselemente Ti und Zr zeigt die erfindungsgemäße Legierung ein sehr feines Gefüge, wodurch auch eine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit erzielt wird.
  • Ein weiterer Vorteil der Legierung ist, dass ein sehr feines Gefüge erhalten wird. Dieses feine Gefüge ist auf einen verringerten Dendritenarmabstand zurückzuführen. Dendriten sind Kristallstrukturen, die sogenannte Sekundärarme aufweisen. Je geringer dieser Abstand ist, also je enger die Arme aneinanderliegen, desto feiner ist das Gefüge. Die beanspruchte Legierung zeigt einen geringeren Dendritenarmabstand bei gleicher Abkühlungsgeschwindigkeit verglichen mit den Standardlegierungen, die Ti, Zr und/oder V enthalten. Der Unterschied beträgt 10 bis 15 %.
  • Die Legierung kann neben den oben genannten Legierungselementen noch weitere Elemente enthalten, durch welche sich die Eigenschaften der Legierung, weiter beeinflussen und veredeln lassen, wie Natrium, Strontium oder Phosphor. Der Fachmann kann Art und Mengen dieser Elemente entsprechend auswählen.
  • Die Legierung kann zur Herstellung von komplizierten Gussteilen, wie Zylinderköpfen verwendet werden. Die Herstellung erfolgt üblicherweise durch Sandguss oder Kokillenguss. Eine Verarbeitung über Druckgussverfahren ist weniger bevorzugt.
    • Beispiele
  • In Tabelle 1 ist eine tabellarische Aufstellung der Legierungselemente in Gew.-% von zwei Standardlegierungen, die für Zylinderköpfe eingesetzt werden, sowie zwei erfindungsgemäßen Legierungen dargestellt. In Tabelle 2 sind die Eigenschaften der Legierungen wiedergegeben. Tabelle 1
    Legierungsbestandteile jeweils in Gew.-%
    Si Fe Cu Mn Mg Zn Ti Zr V B Sr Al und unvermeidbare Verunreinigungen
    Standard 1 7,3 0,080 0,004 0,014 0,330 0,005 0,12 0,0030 0,0090 0,0002 0,030 auf 100
    Erfindung 2 7,1 0,060 0,005 0,010 0,303 0,014 0,0001 0,0002 0,0001 0,0060 0,030 auf 100
    Standard 3 9,81 0,35 0,26 0,31 0,26 0,17 0,12 0,003 0,002 0,003 0,0161 auf 100
    Erfindung 4 10,5 0,09 0,53 0,00 0,30 0,01 2ppm 2ppm 3ppm 0,009 155ppm auf 100
    Tabelle 2
    Werte in T7: Lösungsglühen 535°C / 6h / in Wasser abschrecken, warmauslagern / 220°C
    Rp0.2 MPa Rm MPa A %
    Standard 1 Kokille (300°C) 186 227 5
    Erfindung 2 Kokille (300°C) 177 228 11
    Standard 3 240 300 5
    Erfindung 4 250 310 9
  • Die in Tabelle 1 gegenübergestellten Aluminiumlegierungen umfassen beide dieselben Legierungselemente. Die Gewichtsanteile an Si, Fe, Cu, Mn, Mg, Sr, V und Zn befinden sich bei der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung und der Standardaluminiumlegierung für Zylinderköpfe in einer vergleichbaren Größenordnung. Der größte Unterschied der Gewichtsanteile dieser Legierungselemente besteht in Bezug auf Zn mit einem Verhältnis von nahezu 3:1 (Erfindung/Standard). Besonders weichen die Gewichtsanteile der Legierungselemente Ti, Zr und B sehr viel stärker voneinander ab und weisen stark unterschiedliche Größenordnungen auf. Das Verhältnis der Gewichtsanteile von Ti ist 1 : 12, von Zr 1 : 15 und B 30 : 1 (jeweils im Vergleich Erfindung/Standard).
  • Tabelle 2 gibt verschiedene Werte der beiden in Tabelle 1 gegenübergestellten Aluminiumlegierungen, welche aussagekräftig für die Duktilität der beiden nach dem üblichen T7-Standard wärmebehandelten Aluminiumlegierungen sind. So bleiben die Dehngrenze sowie die Zugfestigkeit in einem vergleichbaren Bereich, wohingegen die Bruchdehnung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung mit 11 % im Vergleich zu 5 % bei der Standardlegierung einen mehr als doppelt so großen Wert einnimmt. Somit weist der erfindungsgemäße Zylinderkopf aus dieser Aluminiumlegierung eine stark erhöhte Duktilität auf.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen das Gefüge der Standardlegierung 1 und der erfindungsgemäßen Legierung 2 aus Tabelle 1. Diese Darstellungen zeigen, dass das Gefüge der erfindungsgemäßen Legierung feiner ist als das Gefüge der Standardlegierung. So beträgt der Dendritenarmabstand der Standardlegierung 47 µm und der der erfindungsgemäßen Legierung nur 21 µm, bei gleichen Erstarrungsgeschwindigkeiten.
  • Anhand einer Grafik veranschaulicht die Figur 3 die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit in Prozent in einem Temperaturbereich von 0 bis 400 °C. Während bei Raumtemperatur die Steigerung der Wärmeleitfähigkeit bei über 14 % liegt, verringert sich dieser Prozentsatz relativ konstant bis zu einem Prozentsatz von ca. 9 bei einer Temperatur von 300 °C.
  • Eine derart verbesserte Wärmeleitfähigkeit ermöglicht eine ebenfalls verbesserte Wärmeabfuhr in den Zylinderkopf. Auf diese Weise kann eine Verringerung der thermischen Belastung erzielt werden.

Claims (11)

  1. Zylinderkopf für Verbrennungsmotoren, bestehend aus einer Aluminiumlegierung aus Aluminium und Legierungselementen, wobei der Zylinderkopf nach T6 oder T7 wärmebehandelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung, die neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen, als Legierungselemente, jeweils bezogen auf die Legierung,
    Si von 6 bis 12 Gew.-%,
    Fe kleiner 0,5 Gew.-%,
    Cu von 0,0015 bis 3 Gew.-%,
    Mn kleiner 0,4 Gew.-%,
    Mg von 0,05 bis 1 Gew.-%,
    Zn kleiner 0,4 Gew.-%,
    B von 0,0005 bis 0,025 Gew.-%,
    Ti und Zr in Addition kleiner 0,008 Gew.-% aufweist.
  2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Fe in einer Menge kleiner 0,1 Gew.-% aufweist.
  3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Cu in einer Menge von 0,003 bis 1,0 Gew.-% aufweist.
  4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Mn in einer Menge kleiner 0,02 Gew.-% aufweist.
  5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Mg in einer Menge von 0,15 bis 0,45 Gew.-% aufweist.
  6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung Zn in einer Menge kleiner 0,04 Gew.-% aufweist.
  7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung B in einer Menge von 0,0025 bis 0,01 Gew.-% aufweist.
  8. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumlegierung, jeweils bezogen auf die Aluminiumlegierung, Ti und Zr in Addition in einer Menge kleiner 0,0015 Gew.-%, bezogen auf die Aluminiumlegierung, aufweist.
  9. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass V in der Aluminiumlegierung enthalten ist, wobei die Gesamtsumme der Elemente Ti, Zr und V, bezogen auf die Aluminiumlegierung 0,008 Gew.-%, nicht überschreitet.
  10. Zylinderkopf nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtsumme der Elemente Ti, Zr und V, bezogen auf die Aluminiumlegierung 0,0030 Gew.-%, nicht überschreitet.
  11. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass er mittels Kokillenguss- und/oder Sandgussverfahren hergestellt wird.
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103540809A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于结构部件的铸造铝合金
CN104233014A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 无锡康柏斯机械科技有限公司 一种轴流压缩机动叶片合金材料及其制备方法
CN106435294A (zh) * 2016-09-24 2017-02-22 清远市顺博铝合金有限公司 一种低成本的高导热铝合金及其制备方法
WO2018095186A1 (zh) * 2016-11-23 2018-05-31 比亚迪股份有限公司 导热铝合金及其应用
CN108546853A (zh) * 2018-07-16 2018-09-18 山东华宇合金材料有限公司 一种新型高导热压铸铝合金材料及其制备方法
CN108588513A (zh) * 2018-08-10 2018-09-28 合肥工业大学 一种改性a356铝合金及其多次时效热处理方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1331281A1 (de) 2002-01-18 2003-07-30 Nissan Motor Company, Limited Aluminiumlegierung zum Druckgiessen, Herstellungsverfahren durch Druckgiessen dieser Legierung, und durch dieses Verfahren hergestelltes druckgegossenes Produkt
US20060133949A1 (en) * 2003-07-10 2006-06-22 Gerard Laslaz Moulded AL-SI-CU aluminium alloy component with high hot-process resistance
WO2007051162A2 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Alcoa Inc. A HIGH CRASHWORTHINESS AL-SI-Mg ALLOY AND METHODS FOR PRODUCING AUTOMOTIVE CASTING
DE102006059899A1 (de) * 2006-12-19 2008-06-26 Bayerische Motoren Werke Ag Hochwarmfeste Aluminium-Gusslegierung
EP1972696A1 (de) * 2007-03-15 2008-09-24 Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft Aluminium-Gusslegierung
EP2014780A1 (de) 2007-07-06 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Gussaluminiumlegierung und Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors
EP2041328B1 (de) * 2006-07-14 2010-01-27 BDW technologies GmbH Aluminiumlegierung und deren verwendung für ein gussbauteil insbesondere eines kraftwagens

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE50208178D1 (de) * 2001-06-07 2006-11-02 Bayerische Motoren Werke Ag Reinigung von Aluminium-Gusslegierungen mittels Zugabe von Bor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1331281A1 (de) 2002-01-18 2003-07-30 Nissan Motor Company, Limited Aluminiumlegierung zum Druckgiessen, Herstellungsverfahren durch Druckgiessen dieser Legierung, und durch dieses Verfahren hergestelltes druckgegossenes Produkt
US20060133949A1 (en) * 2003-07-10 2006-06-22 Gerard Laslaz Moulded AL-SI-CU aluminium alloy component with high hot-process resistance
WO2007051162A2 (en) * 2005-10-28 2007-05-03 Alcoa Inc. A HIGH CRASHWORTHINESS AL-SI-Mg ALLOY AND METHODS FOR PRODUCING AUTOMOTIVE CASTING
EP2041328B1 (de) * 2006-07-14 2010-01-27 BDW technologies GmbH Aluminiumlegierung und deren verwendung für ein gussbauteil insbesondere eines kraftwagens
DE102006059899A1 (de) * 2006-12-19 2008-06-26 Bayerische Motoren Werke Ag Hochwarmfeste Aluminium-Gusslegierung
EP1972696A1 (de) * 2007-03-15 2008-09-24 Bayerische Motorenwerke Aktiengesellschaft Aluminium-Gusslegierung
EP2014780A1 (de) 2007-07-06 2009-01-14 Nissan Motor Co., Ltd. Gussaluminiumlegierung und Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103540809A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于结构部件的铸造铝合金
CN103540809B (zh) * 2012-07-10 2016-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于结构部件的铸造铝合金
CN104233014A (zh) * 2014-09-30 2014-12-24 无锡康柏斯机械科技有限公司 一种轴流压缩机动叶片合金材料及其制备方法
CN106435294A (zh) * 2016-09-24 2017-02-22 清远市顺博铝合金有限公司 一种低成本的高导热铝合金及其制备方法
WO2018095186A1 (zh) * 2016-11-23 2018-05-31 比亚迪股份有限公司 导热铝合金及其应用
CN108546853A (zh) * 2018-07-16 2018-09-18 山东华宇合金材料有限公司 一种新型高导热压铸铝合金材料及其制备方法
CN108588513A (zh) * 2018-08-10 2018-09-28 合肥工业大学 一种改性a356铝合金及其多次时效热处理方法

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