EP1719820A2 - Aluminium-Gusslegierung - Google Patents

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EP1719820A2
EP1719820A2 EP06405188A EP06405188A EP1719820A2 EP 1719820 A2 EP1719820 A2 EP 1719820A2 EP 06405188 A EP06405188 A EP 06405188A EP 06405188 A EP06405188 A EP 06405188A EP 1719820 A2 EP1719820 A2 EP 1719820A2
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EP
European Patent Office
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max
aluminum alloy
aluminum
alloy according
Prior art date
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Withdrawn
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EP06405188A
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English (en)
French (fr)
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EP1719820A3 (de
Inventor
Rüdiger Franke
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.)
Aluminium Rheinfelden GmbH
Original Assignee
Aluminium Rheinfelden GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Aluminium Rheinfelden GmbH filed Critical Aluminium Rheinfelden GmbH
Publication of EP1719820A2 publication Critical patent/EP1719820A2/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/06—Alloys based on aluminium with magnesium as the next major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
    • C22F1/043—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

Definitions

  • the invention relates to an aluminum alloy for casting components with high capacity for kinetic energy by plastic deformation.
  • the die casting technology has developed so far today that it is possible to produce components with high quality standards.
  • the quality of a die casting depends not only on the machine setting and the chosen process, but also to a great extent on the chemical composition and the microstructure of the aluminum alloy used. These two latter parameters are known to influence the castability, the feeding behavior ( G. Schindelbauer, J. Czikel “Shape Fillability and Volume Deficit of Usual Aluminum Die Casting Alloys", foundry research 42, 1990, p. 88/89 ), the mechanical properties and - especially important in diecasting - the lifetime of the casting tools ( LA Norström, B. Klarenfjord, M. Svenson “General Aspect on Wash-out Mechanism in Aluminum Diecasting Dies", 17th International NADCA Diecasting Congress 1993, Cleveland OH ).
  • the ductility is becoming more and more important, especially in complicated designed parts.
  • the die-cast parts In order that the required mechanical properties, in particular a high breaking elongation, can be achieved, the die-cast parts must usually be subjected to a heat treatment with solution annealing. This heat treatment is necessary for the molding of the casting phases and thus for achieving a tough breaking behavior.
  • a heat treatment usually means a solution annealing at temperatures just below the solidus temperature with subsequent quenching in water or another medium to temperatures ⁇ 100 ° C.
  • the material thus treated now has a low yield strength and tensile strength.
  • a thermal aging is then carried out. This can also be done by the process, e.g. by thermal application during painting or by stress-relief annealing of an entire group of components.
  • die castings are cast close to the final dimensions, they usually have a complicated geometry with thin wall thicknesses.
  • delays have to be expected, such as reworking, e.g. by directing the castings or, in the worst case, rejects.
  • the solution annealing also causes additional costs and the economics of this production method could be significantly increased if alloys were available which meet the required properties without heat treatment or after a single-stage heat treatment without separate solution annealing. In a one-step heat treatment, it is important that sufficient static properties are maintained.
  • AISi alloy with good mechanical values in the as-cast state is known from US Pat EP-A-0 687 742 known.
  • Alloys of the type known AIMg which have a very high ductility in the cast state, but in complicated shape design tend to hot or cold cracks and are therefore unsuitable.
  • Another disadvantage of ductile die-cast alloys is their slow aging in the cast state, which may result in a temporal change in the mechanical properties - including a loss of elongation. This behavior is tolerated in many applications, since the property limits are not exceeded or fallen below, but is not tolerable in some applications and can only be turned off by a targeted heat treatment.
  • One from the EP-A-1 443 122 known AlSi alloy has a high elongation in the cast state and does not age after casting. These properties are achieved by adding 0.05 to 0.5 wt .-% molybdenum and a limitation of the magnesium content to max. 0.06 wt.% Mg.
  • the object of the invention is to provide an aluminum alloy suitable for casting and, in particular, die-casting, which is very easy to cast, has a high elongation and a high ductility in the cast state and does not age after casting.
  • the alloy should reach its highest ductility after a one-step heat treatment, ie without solution annealing and quenching.
  • the alloy should be well weldable and flangeable, can be riveted and high corrosion resistance exhibit.
  • alloy composition according to the invention it is possible to achieve a high elongation in diecast parts in the cast state with good values for the yield strength and the tensile strength, so that the alloy is particularly suitable for the production of safety components in the automotive industry.
  • the addition of tellurium leads to a strong refining of the eutectic and results in a higher ductility and a higher elongation already in the casting state.
  • the desired effect is already reached with an addition of 0.05 wt .-% Te, the preferred content is 0.2 to 1.5 wt .-% Te, in particular at 0.6 to 1.0 wt .-% Te.
  • the strength can be even further improved.
  • the preferred content of zirconium is max. 0.3 wt .-% Zr and is in particular from 0.1 to 0.25 wt .-% Zr.
  • the preferred silicon content is 8.5 to 11.7 wt% Si.
  • the limitation of the magnesium content to preferably max. 0.06 wt .-% Mg causes the eutectic structure is not significantly coarsened and the alloy has only a low curing potential, which contributes to a high elongation.
  • the proportion of manganese prevents sticking in the mold and ensures good mold release.
  • the manganese content is preferably 0.4 to 1.3 wt .-% Mn and gives the casting a high structural strength at elevated temperature, so that is expected during demolding with very little to no distortion. To avoid sticking, a content of 0.4 to 0.8% by weight of Mn is sufficient. A content of 0.8 to 1.30 wt .-% Mn leads to a noticeable increase in strength.
  • the iron content is preferably limited to max. 0.25 wt .-% Fe, in particular to max. Limited to 0.15 wt .-% Fe.
  • the alloy according to the invention is weldable and heat treatable.
  • the alloy according to the invention is preferably produced as a horizontal continuous casting ingot. Smaller quantities are shed to bars. Thus, a die-cast alloy with low oxide contamination can be melted without expensive melt cleaning: an important prerequisite for achieving high elongation values in the die-cast part.
  • the purification of the inventive time-refined AlSi alloy is preferably carried out by means of a purge gas treatment with inert gases by means of an impeller.
  • 0.0025 to 0.008% by weight of beryllium may be added to the melt.
  • Grain refining is preferably carried out in the case of the alloy according to the invention.
  • the alloy gallium phosphide and / or indium phosphide in an amount corresponding to 1 to 250 ppm, preferably 1 to 30 ppm of phosphorus can be supplied.
  • the alloy for grain refining may also contain titanium and boron, the addition of titanium and boron via a master alloy with 1 to 2% by weight of Ti and 1 to 2% by weight of B, balance aluminum.
  • the aluminum master alloy contains 1.3 to 1.8% by weight of Ti and 1.3 to 1.8% by weight of B, and has a Ti / B weight ratio of about 0.8 to 1.2.
  • the content of the master alloy in the alloy of the present invention is preferably adjusted to 0.05 to 0.5% by weight.
  • the aluminum alloy according to the invention is particularly suitable for the production of safety parts in the automotive industry by diecasting.
  • Table 2 clearly show the positive influence of the alloying elements Te, Zr and Ag on the mechanical properties of the alloys according to the invention, in particular when using a single-stage heat treatment.
  • the influence of adding Te on the yield strength Rp0.2 and elongation A5 of alloys Nos. 3 to 6 in the casting state (temper F) and after single-stage heat treatment at 350 ° C for 90 minutes is shown as a diagram in FIG.

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Abstract

Eine zum Giessen von Bauteilen mit hohem Aufnahmevermögen für kinetische Energie durch plastische Verformung geeignete Aluminiumlegierung besteht neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen aus 8,0 bis 12,4 Gew.-% Silizium, 0,1 bis 3,0 Gew.-% Mangan, max. 0,2 Gew.-% Magnesium, max. 0,5 Gew.-% Eisen, max. 0,5 Gew.-% Kupfer, max. 0,5 Gew.-% Zink, max. 0,5 Gew.-% Titan, max. 0,5 Gew.-% Zirkonium, max. 3,0 Gew.-% Silber und 0,05 bis 3,0 Gew.-% Tellur. Wahlweise enthält die Legierung zur Krätzeverminderung noch 0,0025 bis 0,008 Gew.-% Beryllium und zur Kornfeinung Galliumphosphid und/oder Indiumphosphid in einer Menge entsprechend 1 bis 250 ppm Phosphor und/oder Titan und Bor, zugegeben über eine Aluminium-Vorlegierung mit 1 bis 2 Gew.-% Ti und 1 bis 2 Gew.-% B.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung zum Giessen von Bauteilen mit hohem Aufnahmevermögen für kinetische Energie durch plastische Verformung.
  • Die Druckgiesstechnik hat sich heute soweit entwickelt, dass es möglich ist, Bauteile mit hohen Qualitätsansprüchen herzustellen. Die Qualität eines Druckgussteils hängt aber nicht nur von der Maschineneinstellung und dem gewählten Verfahren ab, sondern in hohem Masse auch von der chemischen Zusammensetzung und der Gefügestruktur der verwendeten Aluminiumlegierung. Diese beiden letztgenannten Parameter beeinflussen bekanntermassen die Giessbarkeit, das Speisungsverhalten (G. Schindelbauer, J. Czikel "Formfüllungsvermögen und Volumendefizit gebräuchlicher Aluminiumdruckgusslegierungen", Giessereiforschung 42, 1990, S. 88/89), die mechanischen Eigenschaften und -- beim Druckgiessen ganz besonders wichtig -- die Lebensdauer der Giesswerkzeuge (L.A. Norström, B. Klarenfjord, M. Svenson "General Aspects on Wash-out Mechanism in Aluminium Diecasting Dies", 17. International NADCA Diecasting Congress 1993, Cleveland OH).
  • In der Vergangenheit wurde der Entwicklung von speziell für das Druckgiessen anspruchsvoller Bauteile geeigneten Aluminiumlegierungen einige Aufmerksamkeit geschenkt. Gerade von Konstrukteuren der Automobilindustrie wird immer mehr gefordert, z. B. schweissbare Bauteile mit hoher Duktilität im Druckguss zu realisieren, da bei hohen Stückzahlen das Druckgiessen die kostengünstigste Produktionsmethode darstellt.
  • Durch die Weiterentwicklung der Druckgiesstechnik ist es heute möglich, schweissbare Bauteile von hoher Qualität herzustellen. Dies hat den Anwendungsbereich für Druckgussteile auf Komponenten im Chassis erweitert.
  • Der Duktilität kommt gerade bei kompliziert gestalteten Teilen immer mehr Bedeutung zu.
  • Damit die geforderten mechanischen Eigenschaften, insbesondere eine hohe Bruchdehnung, erreicht werden können, müssen die Druckgussteile üblicherweise einer Wärmebehandlung mit Lösungsglühung unterzogen werden. Diese Wärmebehandlung ist zur Einformung der Gussphasen und damit zur Erzielung eines zähen Bruchverhaltens notwendig. Eine Wärmebehandlung bedeutet in der Regel eine Lösungsglühung bei Temperaturen knapp unterhalb der Solidustemperatur mit nachfolgendem Abschrecken in Wasser oder einem anderen Medium auf Temperaturen <100°C. Der so behandelte Werkstoff weist nun eine geringe Dehngrenze und Zugfestigkeit auf. Um diese Eigenschaften auf den gewünschten Wert zu heben, wird anschliessend eine Warmauslagerung durchgeführt. Diese kann auch prozessbedingt erfolgen, z.B. durch eine thermische Beaufschlagung beim Lackieren oder durch das Entspannungsglühen einer ganzen Bauteilgruppe.
  • Da Druckgussteile endabmessungsnah gegossen werden, haben sie meist eine komplizierte Geometrie mit dünnen Wandstärken. Während des Lösungsglühens und besonders beim Abschreckprozess muss mit Verzug gerechnet werden, der eine Nacharbeit z.B. durch Richten der Gussteile oder im schlimmsten Fall Ausschuss nach sich ziehen kann. Die Lösungsglühung verursacht zudem zusätzliche Kosten und die Wirtschaftlichkeit dieser Produktionsmethode könnte wesentlich erhöht werden, wenn Legierungen zur Verfügung stehen würden, welche die geforderten Eigenschaften ohne Wärmebehandlung oder nach einer einstufigen Wärmebehandlung ohne separate Lösungsglühung erfüllen. Bei einer einstufigen Wärmebehandlung ist wichtig, dass ausreichende statische Eigenschaften erhalten bleiben.
  • Für gegossene Strukturbauteile, insbesondere für Druckgussteile, die im Crash -Fall zur Aufnahme von kinetischer Energie durch plastische Verformung besondere Verformungseigenschaften aufweisen müssen, werden heute üblicherweise AIMg-Legierungen im Gusszustand verwendet. Werden AISi-Legierungen eingesetzt, müssen die gegossenen Teile anschliessend einer Wärmebehandlung mit Lösungsglühen, Abschrecken und Warmauslagern unterzogen werden. Begrenzende Faktoren für die geometrische Gestaltung und die prozesssichere Herstellung sind die Giesseigenschaften und der beim Lösungsglühen bzw. beim nachfolgenden Abschrecken auftretende Verzug.
  • Eine AISi-Legierung mit guten mechanischen Werten im Gusszustand ist aus der EP-A-0 687 742 bekannt. Auch sind beispielsweise aus der EP-A-0 911 420 Legierungen vom Typ AIMg bekannt, die im Gusszustand eine sehr hohe Duktilität aufweisen, bei kompliziertem Form-Design aber zu Warm- oder Kaltrissen neigen und deshalb ungeeignet sind. Ein weiterer Nachteil duktiler Druckgusslegierungen ist deren langsame Alterung im Gusszustand, was eine zeitliche Veränderung der mechanischen Eigenschaften -- u.a. ein Verlust an Dehnungzur Folge haben kann. Dieses Verhalten wird bei vielen Anwendungen toleriert, da die Eigenschaftsgrenzen nicht über- oder unterschritten werden, ist aber bei einigen Anwendungen nicht tolerierbar und kann nur durch eine gezielte Wärmebehandlung ausgeschaltet werden.
  • Eine aus der EP-A-1 443 122 bekannte AlSi-Legierung weist eine hohe Dehnung im Gusszustand auf und altert nach dem Giessen nicht mehr. Erreicht werden diese Eigenschaften durch eine Zugabe von 0,05 bis 0,5 Gew.-% Molybdän und eine Beschränkung des Magnesiumgehaltes auf max. 0,06 Gew.-% Mg.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zum Giessen und insbesondere zum Druckgiessen geeignete Aluminiumlegierung bereitzustellen, die sehr gut giessbar ist, im Gusszustand eine hohe Dehnung und eine hohe Duktilität aufweist und nach dem Giessen nicht mehr altert. Die Legierung soll ihre höchste Duktilität bereits nach einer einstufigen Wärmebehandlung, d.h. ohne Lösungsglühen und Abschrecken, erreichen. Darüber hinaus soll die Legierung gut schweissbar und bördelbar sein, genietet werden können und eine hohe Korrosionsbeständigkeit aufweisen.
  • Erfindungsgemäss wird die Aufgabe gelöst durch eine Aluminiumlegierung mit
    • 8,0 bis 12,4 Gew.-% Silizium
    • 0,1 bis 3,0 Gew.-% Mangan
    • max. 0,2 Gew.-% Magnesium
    • max. 0,5 Gew.-% Eisen
    • max. 0,5 Gew.-% Kupfer
    • max. 0,5 Gew.-% Zink
    • max. 0,5 Gew.-% Titan
    • max. 0,5 Gew.-% Zirkonium
    • max. 3,0 Gew.-% Silber
    • 0,05 bis 3,0 Gew.-% Tellur
    wahlweise noch
    • 0,0025 bis 0,008 Gew.-% Beryllium zur Krätzeverminderung
    • Galliumphosphid und/oder Indiumphosphid in einer Menge entsprechend 1 bis 250 ppm Phosphor zur Kornfeinung
    • Titan und Bor, zugegeben über eine Aluminium-Vorlegierung mit 1 bis 2 Gew.-% Ti und 1 bis 2 Gew.-% B, zur Kornfeinung
    • und als Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, einzeln max. 0,02 Gew.-%, insgesamt max. 0,2 Gew.-%.
  • Mit der erfindungsgemässen Legierungszusammensetzung lässt sich bei Druckgussteilen im Gusszustand bei guten Werten für die Dehngrenze und die Zugfestigkeit eine hohe Dehnung erzielen, so dass die Legierung insbesondere zur Herstellung von Sicherheitsbauteilen im Automobilbau geeignet ist.
  • In Verbindung mit dem tiefen Magnesiumgehalt führt die Zugabe von Tellur zu einer starken Feinung des Eutektikums und ergibt eine höhere Duktilität und eine höhere Dehnung bereits im Gusszustand. Die gewünschte Wirkung wird bereits mit einer Zugabe von 0,05 Gew.-% Te erreicht, der bevorzugte Gehalt liegt bei 0,2 bis 1,5 Gew.-% Te, insbesondere bei 0,6 bis 1,0 Gew.-% Te.
  • Mit einer kombinierten Zugabe von Tellur und 0,1 bis 0,5 Gew.-% Zr und/oder 0,1 bis 0,5 Gew.-% Ag kann die Festigkeit sogar noch weiter verbessert werden. Der bevorzugte Gehalt an Zirkonium beträgt max. 0.3 Gew.-% Zr und liegt insbesondere bei 0,1 bis 0,25 Gew.-% Zr.
  • Der bevorzugte Siliziumgehalt beträgt 8,5 bis 11,7 Gew.-% Si.
  • Die Beschränkung des Magnesiumgehaltes auf vorzugsweise max. 0,06 Gew.-% Mg bewirkt, dass das eutektische Gefüge nicht nennenswert vergröbert wird und die Legierung nur ein geringes Aushärtungspotential hat, was zu einer hohen Dehnung beiträgt.
  • Durch den Anteil an Mangan wird das Kleben in der Form vermieden und eine gute Entformbarkeit gewährleistet. Der Mangangehalt liegt bevorzugt bei 0,4 bis 1,3 Gew.-% Mn und gibt dem Gussteil eine hohe Gestaltfestigkeit bei erhöhter Temperatur, so dass beim Entformen mit sehr geringem bis gar keinem Verzug zu rechnen ist. Zur Vermeidung des Klebens ist ein Gehalt von 0,4 bis 0,8 Gew.-% Mn ausreichend. Ein Gehalt von 0,8 bis 1,30 Gew.-% Mn führt zu einer spürbaren Festigkeitssteigerung.
  • Der Eisengehalt wird vorzugsweise auf max. 0,25 Gew.-% Fe, insbesondere auf max. 0,15 Gew.-% Fe beschränkt.
  • Die erfindungsgemässe Legierung ist schweissbar und wärmebehandelbar.
  • Mit einer einstufigen Wärmebehandlung, d.h. einer Stabilisierungsglühung während 1 bis 2 h in einem Temperaturbereich von etwa 300 bis 380 °C können sehr hohe Dehnungswerte erreicht werden.
  • Die erfindungsgemässe Legierung wird bevorzugt als Horizontal-Stranggussmassel hergestellt. Kleinere Mengen werden zu Barren vergossen. Damit kann ohne aufwendige Schmelzereinigung eine Druckgusslegierung mit geringer Oxidverunreinigung erschmolzen werden: eine wichtige Voraussetzung zur Erzielung hoher Dehnungswerte im Druckgussteil.
  • Beim Einschmelzen ist jede Verunreinigung der Schmelze, insbesondere durch Kupfer oder Eisen, zu vermeiden. Die Reinigung der erfindungsgemässen dauerveredelten AlSi-Legierung erfolgt bevorzugt mittels einer Spülgasbehandlung mit inerten Gasen mittels Impeller. Zur Verminderung der Krätzebildung kann der Schmelze 0,0025 bis 0,008 Gew.-% Beryllium zugegeben werden.
  • Bevorzugt wird bei der erfindungsgemässen Legierung eine Kornfeinung durchgeführt. Hierzu kann der Legierung Galliumphosphid und/oder Indiumphosphid in einer Menge entsprechend 1 bis 250 ppm, vorzugsweise 1 bis 30 ppm Phosphor zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Legierung zur Kornfeinung auch Titan und Bor enthalten, wobei die Zugabe von Titan und Bor über eine Vorlegierung mit 1 bis 2 Gew.-% Ti und 1 bis 2 Gew.-% B, Rest Aluminium, erfolgt. Bevorzugt enthält die Aluminium-Vorlegierung 1,3 bis 1,8 Gew.-% Ti und 1,3 bis 1,8 Gew.-% B und weist ein Ti/B-Gewichtsverhältnis von etwa 0,8 bis 1,2 auf. Der Gehalt der Vorlegierung in der erfindungsgemässen Legierung wird bevorzugt auf 0,05 bis 0,5 Gew.-% eingestellt.
  • Die erfindungsgemässe Aluminiumlegierung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Sicherheitsteilen im Automobilbau im Druckgiessverfahren.
  • Der Einfluss der Legierungszusammensetzung und der Wärmebehandlung auf die mechanischen Eigenschaften eines im Druckgiessverfahren hergestellten Bauteils wurde in Zugversuchen an Druckguss-Zugproben ermittelt.
  • 250 kg-Chargen einer Aluminium-Basislegierung mit (in Gew.-%) 10,3 Si, 0,5 Mn, 0,15 Fe, 0,04 Mg und 0,07 Ti wurden in einem Giessofen aufgeschmolzen und jeweils mit weiteren Legierungselementen gattiert. Die chemische Zusammensetzung der untersuchten Legierungen ergibt sich aus Tabelle 1. Die Legierungen Nr. 3 bis 6 und Nr. 9 bis 16 sind erfindungsgemässe Legierungen, die Legierungen Nr. 1, 2, 7 und 8 sind Vergleichslegierungen. Tabelle 1: Chemische Zusammensetzung der Legierungen in Gew.-%
    Leg.Nr. Si Mn Mg Fe Cu Zn Ti Zr Ag Te Be
    1 10,3 0,5 0,04 0,12 0,002 0,01 0,071
    2 10,3 0,5 0,04 0,12 0,002 0,009 0,069 0,15
    3 10,1 0,5 0,04 0.14 0,002 0,01 0,070 0,2
    4 10,1 0,5 0,04 0.14 0,001 0,01 0,068 0,5
    5 10,1 0,5 0,04 0.13 0,001 0,008 0,069 0,8
    6 10,1 0,5 0,04 0.14 0,001 0,009 0,072 1,3
    7 10,7 0,5 0,04 0,12 0,002 0,009 0,072
    8 11.5 0,5 0,04 0.13 0,002 0,008 0,068
    9 11.5 0,5 0,04 0.13 0,001 0,009 0,069 0,8 0,0035
    10 11.5 0,5 0,04 0.15 0,002 0,009 0,069 1,3 0,0035
    11 11.5 0,5 0,04 0.14 0,001 0,009 0,070 0,25 1,3 0,0035
    12 11.5 0,5 0,04 0.14 0,001 0,008 0,068 0,6 0,0030
    13 11.5 1,0 0,04 0,13 0,002 0,01 0,069 0,6 0,0030
    14 11.5 1,0 0,04 0,13 0,002 0,01 0,071 0,25 0,6 0,0030
    15 11.5 1,0 0,04 0,14 0,001 0,009 0,070 0,15 0,25 0,6 0,0030
    16 11.5 1,1 0,04 0,13 0,002 0,009 0,068 0,8 0,0032
  • In einer Druckgiessmaschine wurden 3mm-Probestäbe entsprechend der Form E nach DIN 50 125 gegossen. Die Proben wurden nicht weiter bearbeitet. Die Giesstemperatur lag zwischen 730 °C und 740 °C. Die Zugstäbe wurden im Gusszustand F nach 2 Tagen bei Raumtemperatur und nach einer einstufigen Wärmebehandlung bei 300 °C, 350 °C und 380 °C während jeweils 90 min geprüft. In Zugversuchen wurde die Dehngrenze Rp0.2, die Zugfestigkeit Rm und die Dehnung A5 ermittelt. Die Ergebnisse der Zugversuche als Mittelwerte aus 10 Proben sind in Tabelle 2 zusammengestellt. Tabelle 2: Mechanische Eigenschaften der Legierungen
    Legierung Nr. Wärmebehandlung Rp0.2 [MPa] Rm [MPa] A5 [%]
    1 F 102.67 262.90 12.36
    300 °C / 90 min 97.80 203.62 14.78
    350 °C / 90 min 85.08 177.23 19.10
    380 °C / 90 min 79.28 168.72 23.20
    2 F 114.02 274.06 10.16
    300 °C / 90 min 112.10 221.10 15.50
    350 °C / 90 min 87.58 183.04 17.65
    380 °C / 90 min 82.83 172.39 18.30
    3 F 103.75 259.63 10.50
    300°C/90 min 100.98 212.15 13.05
    350 °C / 90 min 87.32 177.06 18.62
    380 °C / 90 min 85.80 171.30 27.03
    4 F 107.43 255.03 10.53
    300 °C / 90 min 97.16 210.14 11.86
    350 °C / 90 min 93.38 181.28 16.78
    380 °C / 90 min 76.98 163.58 21.80
    5 F 115.98 264.08 13.15
    300 °C / 90 min 94.18 206.15 14.08
    350 °C / 90 min 90.85 180.90 23.05
    380 °C / 90 min 83.00 168.80 23.40
    6 F 112.46 263.68 10.78
    300 °C / 90 min 100.83 208.63 12.67
    350 °C / 90 min 89.03 178.03 19.48
    380 °C / 90 min 85.66 169.46 23.54
    7 F 105.95 256.95 8.67
    300 °C / 90 min 95.92 203.20 11.66
    350 °C / 90 min 89.15 185.90 19.30
    380 °C / 90 min 81.88 174.20 19.25
    8 F 110.23 259.70 7.10
    300 °C / 90 min 99.63 210.60 12.00
    350°C / 90 min 88.38 188.43 16.93
    380 °C / 90 min 83.88 177.48 20.38
    9 F 121.08 271.88 10.40
    300°C /90 min 109.85 219.38 12.15
    350 °C / 90 min 102.03 189.23 21.55
    380 °C / 90 min 93.13 176.23 22.80
    10 F 123.70 277.92 9.32
    300 °C / 90 min 109.54 222.34 12.38
    350 °C / 90 min 96.50 185.70 22.03
    380 °C / 90 min 92.90 175.04 22.14
    11 F 124.82 271.68 8.46
    300 °C / 90 min 113.82 227.93 8.02
    350 °C / 90 min 99.72 196.72 16.50
    380°C / 90 min 95.63 182.40 17.90
    12 F 125.72 268.52 6.40
    300 °C / 90 min 114.48 229.20 9.08
    350 °C / 90 min 101.63 193.33 18.60
    380 °C / 90 min 93.95 177.40 21.20
    13 F 127.18 269.80 7.15
    300 °C / 90 min 118.65 224.90 9.65
    350 °C / 90 min 103.30 193.23 15.88
    380 °C / 90 min 98.50 177.95 16.30
    14 F 128.32 272.68 6.86
    300 °C / 90 min 119.50 225.80 8.84
    350 °C / 90 min 102.05 193.28 17.10
    380 °C / 90 min 95.98 182.12 17.63
    15 F 131.02 279.26 6.30
    300°C /90 min 117.53 230.62 8.03
    350 °C / 90 min 104.58 201.08 13.94
    380 °C / 90 min 95.68 185.03 16.05
    16 F 127.63 273.40 8.88
    300 °C/90 min 116.45 225.78 9.90
    350 °C /90 min 104.52 190.84 17.82
    380°C /90 min 98.08 180.15 19.88
  • Die Untersuchungsergebnisse in Tabelle 2 zeigen deutlich den positiven Einfluss der Legierungselemente Te, Zr und Ag auf die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemässen Legierungen, insbesondere bei Anwendung einer einstufigen Wärmebehandlung. Der Einfluss einer Zugabe von Te auf die Dehngrenze Rp0.2 und die Dehnung A5 der Legierungen Nr. 3 bis 6 im Gusszustand (Temper F) und nach einstufiger Wärmebehandlung bei 350 °C während 90 min ist als Diagramm in Fig. 1 dargestellt.

Claims (13)

  1. Aluminiumlegierung zum Giessen von Bauteilen mit hohem Aufnahmevermögen für kinetische Energie durch plastische Verformung, mit
    8,0 bis 12,4 Gew.-% Silizium
    0,1 bis 3,0 Gew.-% Mangan
    max. 0,2 Gew.-% Magnesium
    max. 0,5 Gew.-% Eisen
    max. 0,5 Gew.-% Kupfer
    max. 0,5 Gew.-% Zink
    max. 0,5 Gew.-% Titan
    max. 0,5 Gew.-% Zirkonium
    max. 3,0 Gew.-% Silber
    0,05 bis 3,0 Gew.-% Tellur
    wahlweise noch
    0,0025 bis 0,008 Gew.-% Beryllium zur Krätzeverminderung Galliumphosphid und/oder Indiumphosphid in einer Menge entsprechend 1 bis 250 ppm Phosphor zur Kornfeinung
    Titan und Bor, zugegeben über eine Aluminium-Vorlegierung mit 1 bis 2 Gew.-% Ti und 1 bis 2 Gew.-% B, zur Kornfeinung
    und als Rest Aluminium und herstellungsbedingte Verunreinigungen, einzeln max. 0,02 Gew.-%, insgesamt max. 0,2 Gew.-%.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch 8,5 bis 11,7 Gew.-% Silizium.
  3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch max. 0,06 Gew.-% Magnesium.
  4. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch 0,4 bis 1,3 Gew.-% Mangan.
  5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch max. 0,25 Gew.-% Eisen, vorzugsweise max. 0,15 Gew.-% Eisen.
  6. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch max. 0,3 Gew.-% Zirkonium, vorzugsweise 0,1 bis 0,25 Gew.-% Zirkonium.
  7. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch 0,2 bis 1,5 Gew.-% Tellur, vorzugsweise 0,6 bis 1,0 Gew.-% Tellur.
  8. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch 0,1 bis 0,5 Gew.-% Silber.
  9. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch Galliumphosphid und/oder Indiumphosphid in einer Menge entsprechend 1 bis 30 ppm Phosphor.
  10. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine Aluminium-Vorlegierung mit 1,3 bis 1,8 Gew.-% Titan und 1,3 bis 1,8 Gew.-% Bor und ein Titan/Bor-Gewichtsverhältnis zwischen 0,8 und 1,2.
  11. Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch 0,05 bis 0,5 Gew.-% Aluminium-Vorlegierung.
  12. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zum Druckgiessen von Sicherheitsbauteilen im Automobilbau.
  13. Gussbauteil, insbesondere Druckgussbauteil aus einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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