ES2397636B1 - Aleación para fundición de tipo AlMgSi - Google Patents

Abstract

Campo de la invención: La invención se refiere a la metalurgía no ferrosa, en particular, aleaciones para fundición de aluminio, y puede emplearse para aplicaciones a temperaturas altas. Objetivo de la invención: el uso de la técnica anterior de los componentes conocidos en combinación con otros nuevos. La aleación comprende los siguientes elementos, en porcentaje en peso (% en peso): 4,0 a 16,0 de magnesio, 2,0 a 9,0 de silicio, 0,05 a 1,5 de manganeso, 0,01 a 0,6 de escandio, 0,05 a 0,5 de circonio, al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende (% en peso): 0,05 a 0,5 de cromo, 0,1 a 2,0 de cobre, 0,05 a 1,0 de níquel, 0,01 a 0,6 de hafnio, así como uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende (% en peso): 0,05 a 0,6 de titanio, 0,005 a 0,05 de boro, 0,01 a 0,85 de itrio, 0,001 a 0,2 de germanio, en el que 0,001 < (Ti + B + Y + Ge) < 1,5 % y aluminio como el resto. Resultado técnico: dicha aleación para fundición de tipo AlMgSi tiene una gran resistencia y resistencia al uso a temperaturas de más de 250ºC en combinación con una gran fluidez.

Description

Aleación para fundición de tipo AIMgSi

OBJETO DE LA INVENCiÓN

La presente invención se refiere a la metalurgia no ferrosa, en particular, aleaciones para fundición de aluminio, y puede emplearse para producir piezas de componentes para aplicaciones a temperaturas altas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

Actualmente, [a industria contempla una amplia aplicación de aleaciones de aluminio basadas en la eutéctica del sistema binario de Al-Si aleado adicionalmente con Mg, Cu, Zn, Fe, Ni, Mn, Ti y airas elementos. l as mejoras de las aleaciones de la técnica anterior incluyen: mejorar sus composiciones químicas y de fase, actualizar e inventar tecnologías de fundición, valiéndose de adiciones especiales para refinar las masas fundidas, modificar la estructura, etc. Uno de los mayores inconvenientes de las aleaciones para fundición de aluminio existentes es la disminución de la temperatura de fusión al aumentar el número de elementos de aleación. Establece un límite en su uso en motores de combustión interna de alta temperatura del estado de la técnica.

En función de la concentración de silicio, pueden dividirse las aleaciones de aleación compleja basadas en el sistema de Al-Si en 3 grupos: hipoeutécticas que comprenden <12 % en peso de silicio (356,0, 360,0, AK7, AK9), eutécticas que comprenden el 12-13 % en peso de silicio (AKI 2, AK12M2MrH, Mahle 124) e hipereutécticas que comprenden el 14-26 % en peso de silicio (390,0, 20 Mahle 138, Mahle 244).

Un gran número de cristales de silicio primarios en dichas aleaciones da lugar a la disminución de su ductilidad y sus propiedades tecnológicas y hace necesario emplear técnicas de fundición caras.

Por ejemplo, una aleación de aluminio (documento UA 22435A) que contiene, en porcentaje en peso (% en peso): 25 14,0-16,5 de silicio, 1,2-2,5 de cobre, 0,8-1,5 de magnesio, 0,5-1 ,3 de manganeso, 0,05-0,20 de titanio, 0,01-0,6 de níquel, 0,01-0,5 de cinc, 0,7-1,6 de hierro, 0,01-0,2 de cromo, 0,01-0,4 de circonio, 0,03-0,1 de fósforo y aluminio como el resto.

Convencionalmente, las desventajas de dicha aleación son sus propiedades mecánicas inestables, que están provocadas por cristales de silicio primarios y silicio ternario fundible que contiene 30 eutécticos, as1 como el entorno contaminado por la producción de la aleación y la fundición de lingotes debido al fósforo presente en ellos.

Las aleaciones hipoeutécticas y eutéctícas de uso extendido en la industria tienen buena capacidad de fundición, son tecnológicamente más sencillas y fáciles de tratar. Sin embargo, su temperatura de uso no supera tos 200-230 oC.

Otra aleación para fundición de aluminio (documento RU 2237096) que contiene, en porcentaje en peso (%, en peso): 5,0-10,0 de silicio, 2,0-5,0 de cobre, 0,3-0,7 de magnesio, 0,05-0,4 de titanio, 0,01-0,3 de circonio, 0,2-0.4 de antimonio, 0,05-0,6 de escandia, 0,1-0,3 % en peso de neodimio, 0,3-2,0 de calcio y aluminio como el resto.

Las desventajas de dicha aleación tienden a ser baja resistencia a alias lemperaturas y escasa resistencia al uso

Existen algunos procedimientos más para mejorar las propiedades mecánicas de materiales usados en entornos de alias temperaturas. Por ejemplo, el refuerzo de matrices de ateaciOfles eutécticas mediante fibras o filamentos de Ah03, SiC, e, etc. (los llamados compuestos de matriz metálica -MMC) o el uso de la técnica de CMC (compuestos de matriz cerámica)_ Sin embargo, el uso de dichas técnicas es mas caro que la fundición. Por lo tanto, no ganaron popularidad en la producción.

Existe otra solución a estos problemas. Incluye el uso del sistema ternario eutéctico de AI-Mg-Si en lugar del binario de Al-Si. El sistema de AI-Mg-Si comprende un eutéctico cuasibinario usado para crear nuevas aleaciones para fundición de aluminio con propiedades mejoradas_ Este eutéctico está formado por la fase a-Al y la fase intermetálica Mg2Si, que funde a mayor temperatura y es termodinámicamente más estable en contraste con el silicio. Esto garantizará una mayor temperatura de fusión de las aleaciones desarrolladas y su conservación en un alto grado al introducir elementos de aleación y dará lugar a una amortiguación de los procesos dependientes de difusión a altas temperaturas de la operación.

Por eíemplo, la aleación para fundición de AIMgSi (documento US 6<623,570 82) que contiene, en porcentaje en peso ('Yo en peso), 3,0 a 7,0 de magnesio, 1,7 a 3,0 de silicio, 0,2 a 0,48 de manganeso, 0,15 a 0,35 de hierro, titanio como se desee, con un máximo del 0,2 'Yo, 0,1 a 0,4 de níquel y aluminio como el resto.

Las desventajas de dicha aleación tienden a ser baja resistencia a alias temperaturas y escasa resistencia al uso.

La aleación de aluminio para fundición de AVMg/Si que contiene escandia (documento WO 2005/047554 Al) que

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comprende al menos el 1,0-8,0 % en peso de magnesio (Mg), > 1.0-4,0 % en peso de silicio (Si), el O,01~<O,5 % en peso de escandia (Se), el 0,005-0,2 % en peso de titanio (Ti), el 0-0,5 % en peso de un elemento o grupo de elementos, seleccionados del grupo que comprende circonio (Zr), hafnio (Hf), molibdeno (Mo), terbio (Tb), niobio (Nb), gadolinio (Gd), erbio (Er) y ....anadio (V), el 0-0,88 % en peso de manganeso (Mn), el 0-0,3 % en peso de cromo (er), 0-1,0 % en peso de cobre (Cu), 0-0,1 % en peso de cinc (2n), 0-0,6 % en peso de hierro (Fe), 0-0,004 % en peso de berilio (S) y el resto de aluminio con impurezas adicionales hasta un máx. individual del 0,1 % en peso y un max. tolal del 0,5 % en peso_

El bajo contenido en metales de transición y cobre en dicha aleación no garantiza su resistencia y su resistencia al uso a altas temperaturas, mientras que elementos de aleación tales como terbio, gadolinio y erbio la encarecen.

La aleación para fundición de aluminio (documento UA 83776) técnicamente más comparable a la reivindicada es la que contiene, en porcentaje en peso (% en peso): 3.0-22,0 de magnesio, 2,8-10.0 de silicio, 0,05-1,0 de circonio, 0,52,5 de cobre, 0,05-1,0 de manganeso, 0,05-1,5 de niquel, 0,05-1.5 de cobalto, 0,05-1,0 de titanio, 0,05-1,0 % de hierro, 0,05-1,0 de boro, 0,05-0,5 de carbono, 0,05-1,0 de cromo. 0,05-0,3% de molibdeno, 0,05-0.5 de volframio, 0,Q1-0,6 de escandia y aluminio como el resto.

El alto contenido en elementos de aleación refractarios en dicha aleación y la necesidad de un sobrecalentamiento considerable y de mantener la masa fundida a temperaturas de -800 oC puede aumentar la evaporación de magnesio y escandio y dar lugar a propiedades mecánicas inestables,

BREVE DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

El propósito general de la presente invención es proporcionar una aleación para fundición de aluminio mejorada para aplicaciones a temperaturas altas (a temperatura > 250 oC) y combina buenas propiedades mecánicas y tecnológicas.

Un objetivo de la invendón es usar una combinación de componentes conocidos y nuevos que garantice buenas propiedades mecánicas de dicha aleación a temperaturas de más de 250 oC, mas resistencia al uso y mejora de algunas de sus propiedades de fundición, p. ej., la fluidez.

Un objetivo adicional de la invención es proporcionar una composición mejorada de dicha aleación para fundición de aluminio, modificando el contenido cualitativo y cuantitativo en elementos básicos y de aleación y añadiendo germanio, hafnio e ¡trio, lo que mejora las propiedades mecánicas sin deteriorar las de fundición.

El objetivo mencionado anteriormente se logra proporcionando una aleación para fundición de aluminio que contiene, en porcentaje en peso, (% en peso)·

Magnesio (Mg)

4,0-16,0

Silicio (Si)

2,0-9,0

Manganeso (Mn)

0,05-1,5

Escandia (Se)

0,01-0,6

Circonio (Zr)

0,05-0,5

al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende:

Cromo (Cr) 0,05-0,5 Cobre (Cu) 0,1-2,0 Niquel (Ni) 0,05-1,0 Hafnío (Hf) 0,01-0,6

así como uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende:

Titanio (Ti) 0,05-0,6 Boro (8) 0,005-0.05 Itrio (Y) 0,01-0,85 Germanio (Ge) 0,001-0,2

en el que 0,001 % o:: (Ti+B+Y+Ge) o:: 1,5 %

Alumin¡o (Al) el resto.

La característica esencial de dicha aleación es la presenda, en porcentaje en peso (% en peso): de magnesio (4,016,0), silicio (2,0-9,0), manganeso (0,05-1 ,5), escandia (0,01·0,6) y circonio (0,05-0,5). La característica distintiva de la invención es la presencia en ella de al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende, en porcentaje en peso (% en peso): cromo (0,05-0,5), cobre (0,1-2,0), niquel (0,05-1,0), hafnio (0,01-0,6), así como uno o mas elementos seleccionados del grupo que comprende: titanio (0.05-0.6), boro (0,005-0,05 %), ¡trio (0,01-0,85) y

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germanio (Q,OQ1-0,2), en la que en 0,001 < (Ti+B+Y+Ge) < 1,5 %.

El motivo de los porcentajes mencionados anteriormente se explica por los siguientes factores.

Una combinación de magnesio y silicio usada en una aleación de aluminio forma una estructura eutéctica, que proporciona una resistencia a altas temperaturas, buena resistencia al uso y fluidez. Los límites superior e inferior del porcentaje se estipulan mediante el equilibrio de fases del sistema ternario de AI-Mg-Si: En combinación con otros componentes, estos elementos determinan la zona de existencia de aleaciones euléclicas binarias que contienen fase de Mg2Si. Dicha aleación se caracteriza por una estructura bien diferenciada proporcionada por la fase de Mg2Si situada en el a-Al de la matnz metálica en fonna de fibras y placas. El porcentaje mencionado anteriormente de magnesio y silicio en dicha aleación proporciona las propiedades necesarias. Cuando el contenido en magnesio y silicio en una aleación es más bajo, el 4,0 % de su masa y el 2,0 % de su masa, respectivamente, la parte en volumen del Mg2Si en el eutéctico no es suficiente para proporcionar las propiedades mecánicas, tribológicas y de fundición necesarias. Cuando el contenido en magnesio y silicio en una aleación es mayor, el 16,0 % de su masa y el 9,0 % de su masa, respectivamente, se forman grandes cristales primarios de Mg2Si y la cantidad de eutéctico disminuye, lo que provoca la fragilización de la aleación y deteriora su capacidad de fundición.

El manganeso tiene una tasa de difusión baja en aluminio y, en consecuencia, una influencia positiva en la tesistencia a altas temperaturas de las aleaciones. Además, el manganeso ralentiza la difusión del cobre en aluminio, lo que también mejora las propiedades de las aleaciones. Cuando el contenido en manganeso en una aleación es inferior al 0,05 % de su masa, su efecto sobre la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al uso de la aleación es insignificante, mientras que su contenido superior al 1,5 % de su masa provoca compuestos intermetálicos gruesos que desintegran la aleación.

La introducción simultánea de Sc y Zr en las proporciones mencionadas anteriormente da lugar a la formación de nanoparticulas de la fase L 12 Y mejora la resistencia de la aleación. Dichas partículas se forman como consecuencía de un tratamiento térmico a alias temperaturas. Son coherentes con la matriz de aleación eutéctica, no reaccionan con las colonias eutécticas de la aleación y proporcionan estructuras uniformes de un lingote, lo que permite el uso de la aleación a altas temperaturas.

El escandio también proporciona una mejor estabilidad ténnica de la estructura, mejora su capacidad de soldadura y minimiza su tendencia hacia la formación de grietas por contracción. Con el fin de proporcionar la necesaria resistencia a altas temperaturas, el contenido en escandio debe ser del 0,01 al 0,6 % en peso. Cuando el contenido es inferior al 0,01 % en peso, la cantidad de dispersoides de la fase de refuerzo no es suficiente y, como consecuencia, no se consigue el refuerzo por dispersión. Cuando el contenido en escandia es superior al 0,6 % en peso, se forman grandes cristales de su aluminido, lo que disminuye las propiedades mecánicas de la aleación.

El circonio, junto con el escandio, forma nanoparticulas de la fase Ab(Scl.~Zr.J. El circonio presente en la aleación minimiza la tendencia de la partícula a la coagulación, lo que proporciona una buena estabilidad térmica de la estructura y las propiedades. Cuando el contenido en circonio es inferior al 0,05 % en peso, su efecto sobre la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al uso es insignificante. Cuando el contenido es superior al 1,0 % en peso, se forman grandes cristales del intermetálico de AI:2r, lo que disminuye la ductilidad de la aleación.

El uso de al menos uno o más elementos del grupo que comprende cromo, cobre, níquel y hafnio en las proporciones mencionadas anteriormente mejora la resistencia de la aleación a temperaturas de más de 250 ·C. Cuando el contenido en cromo es ínferior al 0,05 '% en peso, su efecto sobre las propiedades mecánicas de la aleación es insignificante, mientras que el contenido en cromo superior al 0,5 % en peso provoca la formación de eutécticos mullifase fundibles en los límites de granos, lo que disminuye la resistencia a temperaturas alias de la aleación.

El cobre y el n¡quel aumentan un grado de aleación de la solución sólida de aluminio y permiten lograr ta resistencia a altas temperatura de la aleación conservando una ductilidad moderada. El efecto de refuerzo se logra mediante la solución sólida de aluminio aleada, así como mediante las fases metaestable y estable presentes en la estructura, que se forman como resultado de la descomposición parcial de la solución sólida supersaturada provocada por la cristalización o el calentamiento a altas temperaturas. Estos elementos influyen en la movilidad difusiva mutua de los átomos y la resistencia a altas temperaturas de la aleación. las concentraciones de cobre y níquel se cambian en relación con los limites de concentración y temperatura del equilibrIo eutéctico de dos fases del sIstema multicomponente cuando se usan elementos adicionales. Cuando el contenido en cobre es inferior al 0,1 % en peso, su efecto sobre la resistencia a altas temperaturas es insignificante. Es necesario que el contenido en cobre se limite al 2,0 % en peso, ya que en su exceso se forman los eutécticos fundibles multifase y fases adicionales, lo que provoca la fragilización de la aleación y disminuye su resistencia a altas temperaturas.

Cuando el contenido en níquel es inferior al 0,05 % en peso, su efecto sobre la resistencia a altas temperaturas de la aleación es insignificante, mientras que el contenido en niquel superior al 1,0 % en peso provoca la formación de eutécticos fundibles multifase, lo que disminuye la resistencia a altas temperaturas de la aleación.

El hafnio reduce el desajuste entre la red de la matriz de aluminio y las partículas L 12, mejorando su estabilidad

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térmica. Cuando el contenido en hafnia es inferior al 0,01 % en peso, su efecto sobre la resistencia a altas temperaturas y la resistencia al uso de la aleación es insignificante. El contenido en hafnia superior al 0,6 % en peso da rugar a la formación de grandes crislales inlermelálicos, lo que disminuye la ductilidad de la aleación.

La adición de uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende, en porcentaje en peso (% en peso): titanio (0,05-0,6), boro (0,005-0,05), itrio (0,01-0,85) y germanio (0,001-0,2), en la que 0,001 % <: (Ti+B+Y+Ge) <: 1,5 %, modifica la estructura, proporciona el aumento de la uniformidad de distribución de las fases de refuerzo y [a correlación óptima de resistencia y plasticidad provocada por ella. Los elementos pierden su efecto modificador si el límite de concentración inferior se reduce. El exceso del límite de concentración superior puede dar lugar a la formación de cristales inlermetálicos gruesos, lo que disminuye la capacidad de fundidón y la ductilidad. Además, el titanio, junto con el boro, mejora la resistencia al uso.

Se fundieron lingotes de prueba en horno de resistencia eléctrica u horno de inducción en crisoles de AI20 3 en aire usando flujos protectores (UCI y UF) en una proporción 3:1 correspondiente o en una atmósfera protectora (Ar). los lingotes se fabricaron de materiales de carga puros y se produjeron aleaciones maestras en horno de inducción o de resistencia o usando otros procedimientos. Los componentes de los crisoles deben cargarse de forma que no se formen cristales intermetélicos. Antes de usar cada uno de los componentes, la masa fundida se agitó y se mantuvo hasta que Jos componentes anteriores se disolvieron totalmente. Las temperaturas de fusión y vertido fueron, respectivamente, de (700-750)"C y (680-720) "C. Después de la disolución de los componentes, la masa fundida se agitó bien, se refinó mediante un gas inerte o agentes especiales, se limpió de escorias y se moldeó.

Para lograr el refuerzo por dispersión mediante ras nanoparticulas de lIz se llevó a cabo el tratamiento térmico de los lingotes en horno de resistencia a (200-400) oC durante (2-50) h. Después de realizar este tipo de tratamiento térmico se prepararon piezas de prueba para determinar las propiedades de tensión y tribológicas.

BREVE DESCRIPCIÚN DE LOS DIBUJOS

La fig. 1 muestra la resistencia al uso de la aleación para fundición de tipo AIMgSi en comparación con tas aleaciones comercialmente disponibles 356.0 y 390,0. Se determinó la resistencia al uso en las operaciones cuasiestacionaria (I,) Y dinámica (Id) bajo carga a 180 ~C y 300 ~C.

EJEMPLOS

Ejemplo 1

Para demostrar la resistencia a la tensión a temperaturas elevadas se fundió la aleación para fundiciÓn de tipo AIMgSi, en porcentaje en peso (% en peso):

Magnesio 5,5-7,5 Silicio 2,0-3,5 Manganeso 0,1-0,8 Escandio 0,15-0,3 CirconiQ 0,08-0,15 Cromo 0,05-0,2 Titanio 0,05-0,2 Boro 0,01 -0,04 Itrio 0,03-0,4 Aluminio el resto

Se fabricaron lingotes de 200 9 usando hornos de resistencia eléctrica con crisoles de AI2:03 en aire y usando flujos protectores. Posteriormente. los lingotes se sometieron a tratamiento térmico a temperaturas de (250-340) oC durante 2-10 h.

Las propiedades de tensión mecánica se probaron usando INSTRON. El espécimen se mantuvo 5 sin carga durante 0,5 h (tiempo de estabilización) a la temperatura de prueba y se nevó hasta rotura cargándolo posteriormenle. La tasa

de carga ascendió a 1O-.c-, el diámetro de la parte eficaz del espécimen fue de 3 mm, la longitud -18 mm.

La aleación liene las siguientes propiedades a 300 oC:

Resistencia a la rotura (ere), MPa 150-200 Limite de elasticidad (OO.2), MPa 130-155 Elongación (8), % 3,0-6,0.

Ejemplo 2, en porcentaje en peso (% en peso):

Magnesio 7,0-10,0

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Silicio 3,0-5,0 Manganeso O, ' -0.8 Escandia 0,15-0,3 Circonio 0,08-0,15 Cromo 0,05-0,2 Cobre 0.3-0,7 Níquel 0,1-0,3 Hafnia 0,01-0,6 Titanio 0,05-0,2 Boro 0,01-0,04 Germanio 0,01-0,05 Aluminio el resto.

la aleación que se preparó como en el ejemplo 1 liene las siguientes propiedades a una temperatura de 400 QC:

Resistencia a la rotura (<Ys), MPa 110-120 límite de elasticidad (oo.Ú, MPa 105-111 Elongación (&), % 1,2-2,0

las propiedades descritas son superiores a aquellas de las aleaciones presentadas en las patentes UA 83776 y US

6.399.020 B 1 .

Ejemplo 3

Para demostrar la resistencia al uso se preparó la aleación para fundidón de tipo AIMgSi como en el ejemplo 1, en porcentaje en peso (% en peso):

Magnesio 8,4-10,0 Silicio 3,0-5,0 Manganeso 0,1 -0,8 Escandio 0,15-0,3 Circonio 0,08-0,15 Cromo 0,05-0,2 Titanio 0,05·0,2 Boro 0,01-0,04 Aluminio el resto,

Se llevaron a cabo pruebas Iribológicas en el circuito de contacto de la zona esférica usando la unidad ATCD original [NA Zenkin, KE. Grjnkevych. Control Diagnostics 6 (2002) 49]. Para estos propÓSitos se crearon condiciones especiales bajo las cuales el penetrador de esfera se deslizaba de forma correspondiente sobre el espécimen plano a temperaturas definidas. Las pruebas se llevaron a cabo tanto en la operación cuasiestacionaria permanente como en la alternativa dinámica (le!) bajo carga [K.E. Grinkevych. Friction and Wear, vol. 24, n.o 3 (2003) 3441.

El componente dinámico modulado de la fuerza de presión normal 6P se asignó en forma de tren de oscilaciones que se añade simultáneamente a la fuerza estática Po; el valor del componente dinámico de carga supone ellO % tomado a partir del estético y se determina a partir de la fórmula:

AP ="2A ( l-senoT2").donde A -amplitud de carga, T -periodo, t -tiempo.

La carga modulada se aplicó de modo que la carga total fue de P = Po -IJP. .8P alterna desde O hasta A.

Además, una mitad de la banda de rozamiento se carga convencionalmente mediante la fuerza cuasiestacionaria, la otra mediante el impacto dinámico. La resistencia al uso se valora mediante la profundidad de las bandas de rozamiento en la zona de los impactos cuasieslacionario y dinámico (1" 1(1).

Las condiciones de prueba son las siguientes: 180 oC y 300 ·C, Po=22H, b.P..é?'A=5H, 25 Hz, 10 minutos, penetrador de esfera R=8 mm con Si3N~, lubricante de silicio. los resultados del ensayo se muestran en la fig. 1.

Ejemplo 4

Para demostrar la fluidez se preparó la aleación para fundición de tipo AIMgSi como en el ejemplo 1, en porcentaje en peso (% en peso):

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Magnesio 7.0~10,O Silicio 3,0-5,0 Manganeso 0,1-0,8 Escandio 0,15-0,3

5 Circonio 0,08-0,15 Cromo 0,05-0,2 Titanio 0,05-0,2 Boro 0,01-0,04 Aluminio el resto.

la fluidez se determinó mediante el uso de una muestra compleja con forma de U de Nekhendzi-Kuptsov. Se vertió una parte de metal fundido de 350 9 a temperaturas de 40 ce por encima del estado líquido.

15 La aleación preparada como en el ejemplo 1 y la aleación comercialmente disponible 356.0 tienen una fluidez, respectivamente, de 385 mm y 283 mm,

l os ejemplos anteriores muestran que dicha aleación para fundición de tipo AIMgSi tiene una alta resistencia y resistencia al uso a temperaturas superiores a 250 oC en combinación con una elevada fluidez y liende a ser una

20 mejor alternativa a las aleaciones para fundición de aluminio de la técnica anterior. Dicha aleación puede producirse bajo condiciones tanfo de labOratorio como de fabricación.

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Claims (21)

1. REIVINDICACIONES

   1. Aleación para fundición de tipo AIMgSi que contiene, en porcentaje en peso (% en peso):

   Magnesio 4,0 a 16,0 Silicio 2,0 a 9,0 Manganeso 0,05a1,5 Escandio 0,01 a 0,6 Circonio 0,05 a 0,5

   al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende:

   Cromo 0,05 a 0,5 Cobre 0,1 a 2,0 Níquel 0,05a 1,0 Hafnia 0,01 a 0,6

   así como al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende:

   Titanio 0,05 a 0,6 Boro 0,005 a 0,05 Itrio 0,01 a 0,85 Germanio 0,001 a 0,2

   en el que 0,001 % <: (Ti+B+Y+Ge) <: 1,5 %

   Aluminio el resto.

2. 2.

   AleaciÓn de acuerdo con la reivindicación 1 que comprende el 5,0 -13,0 % en peso de magnesio y e12,1 -7,0 % en peso de silicio, que varia principalmente desde el 6,0 hasta el 12,0 % en peso de magnesio y desde el 2,2 hasta el 6,0 % en peso de silicio.

3. 3.

   Aleación de acuerdo con las reIvindicaciones 1-2 que comprende el 0,08 -1,2 % de manganeso, que varía principalmente desde el 0,1 hasta el 1,0 % en peso.

4. 4.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-3 que comprende el 0,05 -0,5 % de escandia, que varia principalmente desde el 0,1 hasta el 0,4 % en peso.

5. 5.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1·4 que comprende el 0,06 • 0,3 % de circonio, que varía principalmente desde el 0,08 hasta el 0,2 % en peso.

6. 6.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-5 que comprende al menos uno o más elementos seleccionados del grupo que comprende cromo, cobre, níquel y hafnio.

7. 7.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1 -6 que comprende el 0,05 -0,2 % en peso de cromo.

8. 8.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1 -6 que comprende el 0,3 . 1,0 % en peso de cobre.

9. 9.

   Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1 -6 que comprende el 0,1 -0,4 % en peso de n1que!.

10. 10.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1 -6 que comprende el 0,3 -0,6 % en peso de hafnio.

11. 11.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-10, en la que 0,001 % en peso < (Ti+B+Y+Ge) < 1,5% en peso.

12. 12.

    Los medios de producción de lingoles para la aleación de fundición de acuerdo con los puntos 1 a 11 incluyen las etapas siguientes:

    a) calentar los componentes de la aleación para fundición de tipo AJMgSi, que se reivindica en el punto 1, hasta la temperat ura de fusión a una secuencia tal de carga de componentes de la carga que evita la formación de cristales gruesos de fases inlermelalicas;

    b) usar flujos o un medio protector para evitar la oxidación de los componentes;

    c) refinar la masa fundida de componentes no metálicos y gases;

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    d) enfriar la masa fundida a una velocidad suficiente para la conservación de elementos dopantes que garantizan la formación de partlculas dispersas de la fase de refuerzo L 12 en la solución sólida mediante el tratamiento térmico subsiguiente.

13. 13.

    Aleación de acuerdo COn las reivind icaciones 1-12, que en el estado de fundición es fundamentalmente de dos fases y contiene los cristales primarios ewtécticos (Cl-AI+Mg2Si) de Mg2S¡ y/o dendritas primarias de a-AL

14. 14.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-13, que conserva la estructura eutéctica de dos fases (0AI+Mg2Si) que se forma mediante el mecanismo de crecimiento acoplado en un amplio intervalo de tasas de cristalización.

15. 15.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-14, cuyo eutéctico de dos fases consiste en laminillas y/o fibras de Mg2S¡ situadas en la matriz de (l-AI.

16. 16.

    El procedimiento de tratamiento térmico de lingotes de la aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-15, en el que la aleación se recuece en aire a las temperaturas de 200-400 ~C durante 2-50 h, principalmente entre 250-350 ~C durante 2-10 h, para la formación de nanoparticulas dispersas de una fase con la estructura L 12 en la solución sólida de a-Al que son coherentes con su red.

17. 17.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-16, cuyo a-Al de la solución sólida contiene partículas de refuerzo de la fase que tiene la estructura L 12, son coherentes con su red y su composición quimica difiere de aquellas de las fases que forman el eutéctico.

18. 18.

    Aleación de acuerdo con las reivindicaciones 1-17, en la que las particulas de refuerzo no interaccionan con [as fases que forman el eutéctico en el procedimiento de recocido a altas temperaturas a largo plazo a las temperaturas de 200-400 ·C.

19. 19.

    La aplicación de )a aleación para fundición de tipo AIMgSi de acuerdo con las reivindicaciones 1-11, 13-15 Y 1718 para la fabricación de piezas de fundición bajo alta tensión térmica que se someten a tratamiento térmico tras moldearlas como lingotes mediante el procedimiento de acuerdo con la reivindicación 16.

20. 20.

    Aleación de aluminio de acuerdo con las reivindicaciones 1-19 aplicada para la fabricación de piezas con resistencia al uso potenciada que contiene e18,4 -13,0 % en peso de Mg y e12,4 -6,0 % en peso de Si.

21. 21.

    Aplicación de la aleación de tipo AIMgS¡ de acuerdo con las reivindicaciones 1-20 que se caracteriza por las excelentes propiedades de fundición junto con propiedades mecánicas y trobológicas superiores en el intervalo de temperaturas de 250 -400 oC en la fabricación de piezas de secciones transversales variables (tales como piezas de motores de aulomocí6n).