DE102012106022A1

DE102012106022A1 - Aluminiumlegierung und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE102012106022A1
Application number: DE102012106022A
Authority: DE
Inventors: Hoon Mo Park; Hoo Dam LEE
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-05-29
Also published as: US20130136651A1; KR20130058997A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung stellt eine Aluminium-(Al-)Legierung für ein allgemein bekanntes Gussverfahren sowie eine Technik zum Herstellen derselben bereit. Die Al-Legierung enthält Al, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%. Gemäß der Offenbarung kann eine TiB2-Verbindung in der Legierung gebildet werden, wobei das Verhältnis von Ti: B in einem Bereich von 2 bis 2,5 liegen kann. Die Al-Legierung der Offenbarung weist eine verbesserte Elastizität auf und ist für ein allgemein bekanntes Gussverfahren, wie zum Beispiel ein Hochdruckgussverfahren, geeignet.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldungen
Gemäß 35 U.S.C. § 119(a) beruht die Anmeldung auf der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0125048 , die am 28. November 2011 eingereicht wurde und auf deren Inhalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird.
Hintergrund
(a) Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Aluminiumlegierung als Aluminiumgussmaterial mit einer hohen Elastizität zur Verbesserung der Steifigkeit und der Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-(noise, vibration, harshness, NVH-)Eigenschaften sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben.
(b) Stand der Technik
Aluminiumlegierungen verbessern die Eigenschaften von Aluminium und besitzen viele hervorragende Eigenschaften, die je nach der Zusammensetzung der Legierung variiert werden können. Zum Beispiel können hochfeste Aluminiumlegierungen, wie beispielsweise Duralumin, durch den Zusatz von Kupfer hergestellt werden, welches der Legierung hochfeste Eigenschaften verleiht. Eine Erhöhung des Kupferanteils in der Legierung bewirkt eine Zunahme der Festigkeit der Legierung. Zum Beispiel wird Super-Duralumin hergestellt, indem dem Duralumin Kupfer zugesetzt wird, und Extra-Super-Duralumin wird hergestellt, indem dem Super-Duralumin Kupfer zugesetzt wird. Extra-Super-Duralumin wird als Material für Flugzeuge verwendet. Unvorteilhafterweise mangelt es solchen hochfesten Aluminium-Kupfer-(Al-Cu-)Legierungen, wie beispielsweise Duralumin, an Korrosionsbeständigkeit (d. h., sie sind korrosionsanfällig). Strukturelle Aluminiumlegierungen werden üblicherweise durch Zugabe von Magnesium und Zink hergestellt, die den Legierungen eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit verleihen. Dementsprechend werden solche strukturellen Aluminiumlegierungen für Bahnwaggons, Brücken und dergleichen verwendet. Eine Aluminiumlegierung für Gussverfahren kann durch Zugabe von Si hergestellt werden, und um Legierungen mit einer Vielzahl weiterer Eigenschaften, wie beispielsweise einer Wärmebeständigkeit und einem Glanz, zu erzeugen, können andere Metalle mit dem Al vermischt werden.
Aluminiumlegierungen werden im Großen und Ganzen in zwei Gruppen unterteilt: Legierungen für Knet- oder Schmiedematerialien und Legierungen für Gussmaterialien. Die erste Gruppe umfasst Al-Cu-Mg-basierte Legierungen (z. B. Duralumin, Super-Duralumin), Al-Mn-basierte Legierungen, Al-Mg-Si-basierte Legierungen, Al-Mg-basierte Legierungen und Al-Zn-Mg-basierte Legierungen (Extra-Super-Duralumin). Die zweite Gruppe umfasst Al-Cu-basierte Legierungen, Al-Si-basierte Legierungen (Silumin), Al-Cu-Si-basierte Legierungen (Lautal), Al-Mg-basierte Legierungen (Hydronalium), Al-Cu-Mg-Si-basierte Legierungen (Y-Legierung) und Al-Si-Cu-Mg-Ni-basierte Legierungen (Lo·Ex-Legierung).
Vor kurzem wurden Versuche unternommen, eine metallbasierte Verbindung, die mit Kohlenstoffnanoröhrchen (carbon nanotubes, CNT) verstärkt ist, welche in Form eines Pulvers gegossen wurden, zu erzeugen, die Verwendung einer solchen Verbindung ist jedoch aufgrund ihrer hohen Kosten nur begrenzt möglich. Wenn sie in Form eines Pulvers in einem Gussverfahren eingesetzt wurde, traten unvorteilhafterweise große Probleme bezüglich der Verteilung des Pulvers in einer Al-Matrix auf. Ein weiterer Nachteil ergibt sich aus dem hypereutektischen Aluminiumhüllmaterial, das nur mit Hilfe eines Niederdruckgussverfahrens hergestellt werden kann. Ein weiterer Nachteil ist der, dass die Verarbeitung eines solchen Materials mit groben Si-Partikeln weitere Schwierigkeiten bei der Herstellung mit sich bringt. Wenn zum Beispiel Si dazu verwendet wird, die Elastizität einer metallbasierten Verbindung oder eines mit CNT verstärkten Materials, das in Form eines Pulvers gegossen wurde, zu erhöhen, schränkten die groben Si-Partikel die Fähigkeit, die Elastizität zu erhöhen, ein, teilweise aufgrund von Problemen im Hinblick auf ihre Benetzbarkeit, wenn sie mit der Al-Matrix kombiniert wurden, was zu einer ungleichmäßigen Verteilung des CNT-Pulvers führte, wenn ein kontinuierliches Gussverfahren verwendet wurde. Daneben ist die Möglichkeit, mit derartigen Materialien zu arbeiten, aufgrund der Kosten eingeschränkt.
Dementsprechend besteht in der Wissenschaft der Bedarf nach einer Aluminiumlegierung mit einer hohen Elastizität zur Verwendung als Aluminiumgussmaterial mit verbesserter Steifigkeit und verbesserten Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-(noise, vibration, harshness, NVH-)Eigenschaften.
Zusammenfassung der Offenbarung
Die vorliegende Erfindung stellt eine Aluminiumlegierung für ein kontinuierliches Gussverfahren zur Verwendung als hochelastisches Aluminiummaterial für ein kontinuierliches Gussverfahren mit verbesserter Steifigkeit und verbesserten Geräusch-, Vibrations- und Rauheits-(noise, vibration, harshness, NVH-)Eigenschaften sowie ein Verfahren zum Herstellen derselben bereit.
Eine Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-% auf und es kann darin eine TiB₂-Verbindung gebildet werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Aluminiumlegierung Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-%, B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, Fe in einem Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.-%, Cu in einem Bereich von 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Mn in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mg in einem Bereich von 0,3 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Ni in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Zn in einem Bereich von 1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen) und weitere unumgängliche Verunreinigungen enthalten.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Aluminiumlegierung Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-%, B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, Fe in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Cu in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mg in einem Bereich von 0,25 bis 0,45 Gew.-%, Ni in einem Bereich von 0,05 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Zn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen) und weitere unumgängliche Verunreinigungen enthalten.
Das Verhältnis von B:Ti kann 1:2–2,5 betragen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen der Aluminiumlegierung das Vorbereiten einer geschmolzenen Al-Ti-basierten Legierung, die Ti in einem Bereich von 5 bis 10 Gew.-% umfasst, und einer geschmolzenen Al-B-basierten Legierung, die B in einem Bereich von 2 bis 10 Gew.-% umfasst, und das Miteinander-Vermischen der geschmolzenen Legierungen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die vorstehend angegebenen und weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Bezugnahme auf bestimmte beispielhafte Ausführungsformen derselben, die in den beigefügten Figuren veranschaulicht sind, die hierin nachfolgend lediglich zum Zwecke der Veranschaulichung angegebenen sind und die vorliegende Erfindung daher in keiner Weise einschränken sollen, ausführlich beschrieben. In den Figuren gilt:
1 ist ein Graph, der die TiB₂-Anteile der Aluminiumlegierungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung miteinander vergleicht.
Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Figuren nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind, sondern eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale zeigen, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. In den Figuren bezeichnen die Bezugszeichen jeweils gleiche oder äquivalente Teile der vorliegenden Erfindung.
Ausführliche Beschreibung
Im Folgenden wird nun ausführlich auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, die beispielhaft in den beigefügten Figuren gezeigt und nachstehend beschrieben ist. Obwohl die Erfindung anhand von beispielhaft angegebenen Ausführungsformen beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaft angegebenen Ausführungsformen einschränken soll. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaft angegebenen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente und weitere Ausführungsformen abdecken, die im Geiste und Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, enthalten sein können.
Soweit nicht ausdrücklich angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich ist, soll der Begriff „etwa”, wie er hierin verwendet wird, als innerhalb eines Bereichs mit in der Wissenschaft normalen Toleranzgrenzen liegend verstanden werden, zum Beispiel als innerhalb von 2 Standardabweichungen vom Mittelwert liegend. „Etwa” kann verstanden werden als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% vom angegebenen Wert liegend. Soweit es aus dem Kontext nicht anderweitig klar hervorgeht, gelten alle hierin angegebenen Zahlenwerte als um den Begriff „etwa” erweitert.
Die hierin angegebenen Bereiche sollen als verkürzte Angabe aller Werte, die in diesem Bereich liegen, verstanden werden. Zum Beispiel soll ein Bereich von 1 bis 50 so verstanden werden, dass er jede Zahl, jede Kombination von Zahlen oder jeden Teilbereich der Gruppe umfasst, die aus 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49 oder 50 besteht, sowie jede dazwischenliegende Dezimalzahl zwischen den vorstehend angegebenen ganzen Zahlen, wie zum Beispiel 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 1,6, 1,7, 1,8 und 1,9. Als Teilbereiche werden insbesondere „ineinander verschachtelte Teilbereiche”, die an dem jeweiligen Endpunkt des Bereichs beginnen, in Betracht gezogen. Zum Beispiel kann ein ineinander verschachtelter Teilbereich eines beispielhaft angegebenen Bereichs von 1 bis 50 in einer Richtung 1 bis 10, 1 bis 20, 1 bis 30 und 1 bis 40 umfassen oder – in der anderen Richtung – 50 bis 40, 50 bis 30, 50 bis 20 und 50 bis 10.
Es soll verstanden werden, dass der Begriff „Fahrzeug” oder „Fahrzeug-” oder ein weiterer ähnlicher Begriff, wie er hierin verwendet wird, Kraftfahrzeuge allgemein, wie beispielsweise Personenkraftwagen, einschließlich Geländewagen (sports utility vehicles, SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Flugzeuge und dergleichen sowie Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, umsteckbare Hybrid-Elektro-Fahrzeuge, mit Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und weitere Fahrzeuge, die mit alternativen Kraftstoffen betrieben werden (z. B. Kraftstoffen, die aus einer anderen Quelle als Erdöl stammen), einschließt. Wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das über zwei oder mehr Antriebsquellen verfügt, wie zum Beispiel ein Fahrzeug, das sowohl mit Benzin als auch mit Strom betrieben wird.
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden nun im Folgenden eine Aluminiumlegierung und ein Verfahren zum Herstellen derselben gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Die Aluminiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Zusammensetzung auf, die umfasst: Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5–13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2–7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1–3 Gew.-%, so dass eine TiB₂-Verbindung gebildet wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein hochelastisches Aluminiumgussmaterial mit einer verbesserten Steifigkeit und verbesserten NVH-Eigenschaften bereit. Herkömmlicherweise, wenn nur Si für die hohe Elastizität verwendet wird, gab es aufgrund der groben Si-Partikel Probleme bezüglich einer nur eingeschränkten Verbesserung der Elastizität und der Verarbeitbarkeit. Eine metallbasierte Verbindung oder eine verstärkte Phase, wie beispielsweise CNT, wurden in Form eines Pulvers gegossen, aufgrund der Tatsache, dass das Material unbotmäßig teuer war und aufgrund von Problemen im Hinblick auf die Benetzbarkeit der Al-Matrix und der daraus resultierenden Probleme hinsichtlich der Verteilung, die auftraten, wenn das Material in einem kontinuierlichen Gussverfahren in Form eines Pulvers eingesetzt wurde, war deren Nutzen jedoch nur äußerst beschränkt.
In der vorliegenden Erfindung wird eine Borverbindung eingesetzt, um eine Aluminiumlegierung mit einer hohen Elastizität bereitzustellen, so dass die Gleichmäßigkeit und die Elastizität der Legierung maximal verbessert werden können. Insbesondere ermöglicht eine beispielhafte Ausführungsform der Erfindung die Verwendung eines allgemein bekannten Gussverfahrens, wie zum Beispiel eines Hochdruckgussverfahrens.
Die Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung bildet ein Grundsystem einer Legierung, indem der Si-Anteil auf einen Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, um sowohl die Gießbarkeit als auch die Elastizität zu verbessern, und der Ti-Anteil auf einen Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und der B-Anteil auf einen Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, um die Borverbindung (TiB₂: 541 GPa) zu bilden, die die zum Verbessern der Elastizität effektivste Verbindung ist, eingeschränkt werden.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der Erfindung kann neben der Aluminiumlegierung auch eine Legierungsstruktur hergestellt werden, indem Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-% zu herkömmlichem ADC12, AC4CH, AC2B, die die für Hochdruckguss und Schwerkraft-/Niederdruckguss am häufigsten verwendeten Legierungssysteme darstellen, gegeben werden, und es können auch ähnliche Ergebnisse bezüglich einer Verbesserung der Elastizität erzielt werden.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung wird, um die Erzeugung von Borid in dem Material zu maximieren, das Verhältnis von Ti zu B auf einen Bereich von 2 bis 2,5 eingestellt. Um das Verhältnis von Ti zu B zu steuern, wird kein Pulver injiziert; stattdessen wird das Verhältnis auf natürliche Weise in dem geschmolzenen Metall hergestellt, indem Master- oder Ausgangsaluminiumlegierungen aus Al-(im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%)Ti und Al-(im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%)B verwendet werden, so dass eine Gleichmäßigkeit des Materials sichergestellt wird.
Durch diese Aluminiumlegierung werden die Elastizität und weitere Eigenschaften (wie z. B. die Festigkeit, die Abriebbeständigkeit, die Verarbeitbarkeit und dergleichen) durch eine gleichmäßige Verteilung der mikrofeinen TiB₂-Phase und durch eine maximale Erzeugung von Borid verbessert.
Der allgemeine Elastizitätskoeffizient einer Aluminiumlegierung liegt üblicherweise bei 75 GPa. Im Gegensatz dazu ist der Elastizitätskoeffizient der 1Ti-1B(1,45% mikrofeines TiB₂)-Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung signifikant auf 92,8 GPa erhöht. Bei 2,3Ti-1B (3,34% mikrofeines TiB₂) ist der Elastizitätskoeffizient ferner auf 103,8 GPa erhöht.
Daneben ist hypereutektisches Aliminium, das eine in der herkömmlichen Wissenschaft als Material für eine Massenproduktion verwendete Legierung darstellt, auf Niederdruckgussverfahren beschränkt. Die Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist jedoch keine solche Einschränkung bezüglich des Gussverfahrens auf.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Aluminiumlegierung eine Zusammensetzung aufweisen, die umfasst: Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-%, B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, Fe in einem Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.-%, Cu in einem Bereich von 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Mn in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mg in einem Bereich von 0,3 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Ni in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Zn in einem Bereich von 1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen) und weitere unumgängliche Verunreinigungen.
Als weitere beispielhafte Ausführungsform kann die Aluminiumlegierung ferner eine Zusammensetzung aufweisen, die umfasst: Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-%, B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, Fe in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Cu in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Mg in einem Bereich von 0,25 bis 0,45 Gew.-%, Ni in einem Bereich von 0,05 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen), Zn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger (0 nicht eingeschlossen) und weitere unumgängliche Verunreinigungen.
Tabelle 1 ist eine Tabelle, die die chemischen Zusammensetzungen der herkömmlichen Aluminiumlegierung aus dem Vergleichsbeispiel und der Aluminiumlegierung gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung miteinander vergleicht. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt ist, weist die Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung eine Zusammensetzung auf, die umfasst: Al als Hauptbestandteil, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%, so dass darin eine TiB₂-Verbindung gebildet wird und als Folge davon, da der allgemeine Elastizitätskoeffizient einer Aluminiumlegierung 75 GPa beträgt, der Elastizitätskoeffizient der 1Ti-1B(1,45% mikrofeines TiB₂)-Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung signifikant auf 92,8 GPa erhöht ist.
Das Verhältnis von B:Ti kann andererseits 1:2 bis 2,5 betragen, da die Erzeugung von TiB₂ entsprechend der Zunahme des Ti/B-Verhältnisses ansteigt.
Beim Verfahren zur Herstellung der Aluminiumlegierung kann die Aluminiumlegierung zum anderen hergestellt werden, indem eine geschmolzene Al-Ti-basierte Legierung, die Ti in einem Bereich von 5 bis 10 Gew.-% umfasst, und eine geschmolzene Al-B-basierte Legierung, die B in einem Bereich von 2 bis 10 Gew.-% umfasst, miteinander vermischt werden, da zur Steuerung des Verhältnisses von Ti und B kein Pulver injiziert wird, sondern eine natürliche Bildung in einem geschmolzenen Metall induziert wird, wobei Master- oder Ausgangsaluminiumlegierungen von Al-(im Bereich von 5 bis 10 Gew.-%)Ti und Al-(im Bereich von 2 bis 10 Gew.-%)B verwendet werden, um so eine Gleichmäßigkeit des Materials sicherzustellen.
Tabelle 2 stellt den Vergleich des Phasenanteils gemäß der Berechnung des Phasengleichgewichts bei mehreren Elementen an. Tabelle 2
Wie in Tabelle 2 gezeigt ist, wird bestätigt, dass die Zusammensetzung, die einphasiges TiB₂ enthält, durch die Erhöhung des Anteils an B verändert wurde, und die Erzeugung von TiB₂ nahm mit der Erhöhung des Ti/B-Verhältnisses zu. Durch diese Zunahme an TiB₂ können die Elastizitätseigenschaften des resultierenden Materials signifikant verbessert werden.
1 ist ein Graph, der die Anteile an TiB₂ der Aluminiumlegierungen gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung miteinander vergleicht, und es wird bestätigt, dass der Phasenanteil an TiB₂ mit zunehmendem Anteil an B und Ti (TiB₂ ist der Teil, der in dem Graphen mit MB2 bezeichnet ist) zunahm.
Gemäß der Aluminiumlegierung und dem Verfahren zum Herstellen derselben, das aus der vorstehend beschriebenen Struktur besteht, werden die Elastizität und weitere Eigenschaften (wie z. B. die Festigkeit, die Abriebbeständigkeit, die Verarbeitbarkeit und dergleichen) der Aluminiumlegierung durch die gleichmäßige Verteilung der mikrofeinen TiB₂-Phase und durch eine maximale Erzeugung von Borid verbessert.
Obwohl die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, soll verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung die Erfindung nicht auf diese beispielhaft angegebenen Ausführungsformen einschränken soll. Vielmehr soll die Erfindung nicht nur die beispielhaft angegebenen Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Äquivalente sowie weitere Ausführungsformen abdecken, die im Geiste und Umfang der Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, enthalten sein können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 10-2011-0125048 [0001]

Claims

Aluminiumlegierung, umfassend Al, Si in einem Bereich von 5 bis 13 Gew.-%, Ti in einem Bereich von 2 bis 7 Gew.-% und B in einem Bereich von 1 bis 3 Gew.-%.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei in dieser eine TiB₂-Verbindung gebildet wird.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, ferner umfassend: Fe in einem Bereich von 1,0 bis 1,5 Gew.-%, Cu in einem Bereich von 1,5 bis 3,5 Gew.-%, Mn in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger, Mg in einem Bereich von 0,3 Gew.-% oder weniger, Ni in einem Bereich von 0,5 Gew.-% oder weniger und Zn in einem Bereich von 1 Gew.-% oder weniger.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 3, wobei die Menge an Mg, Mn, Ni und Zn mehr als 0 Gew.-% beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, ferner umfassend Fe in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger, Cu in einem Bereich von 0,2 Gew.-% oder weniger, Mn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger, Mg in einem Bereich von 0,25 bis 0,45 Gew.-%, Ni in einem Bereich von 0,05 Gew.-% oder weniger und Zn in einem Bereich von 0,1 Gew.-% oder weniger.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 5, wobei die Menge an Fe, Cu, Mn, Ni und Zn mehr als 0 Gew.-% beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2–2,5 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,1 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,2 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,3 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,4 beträgt.
Aluminiumlegierung nach Anspruch 7, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,5 beträgt.
Verfahren zum Herstellen einer Aluminiumlegierung gemäß Anspruch 1, umfassend: Miteinander-Vermischen einer geschmolzenen Al-Ti-basierten Legierung, die Ti in einem Bereich von 5 bis 10 Gew.-% umfasst, und einer geschmolzenen Al-B-basierten Legierung, die B in einem Bereich von 2 bis 10 Gew.-% umfasst, so dass eine Aluminiumlegierung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei eine TiB₂-Verbindung in der Aluminiumlegierung gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,1 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,2 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,3 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,4 beträgt.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Verhältnis von B:Ti 1:2,5 beträgt.