DE102015215609B4 - Verfahren zur Herstellung von Aluminiumlegierung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung, umfassend die Schritte:separates Zubereiten einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix und eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs;Schmelzen der Matrix, und Zusetzen des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zur geschmolzenen Matrix zur Zubereitung einer Schmelze; undGießen der Schmelze.

Description

  • HINTERGRUND
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung betreffen ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung, die eine hohe Gestaltungsfreiheit und Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Gegenwärtig nimmt die Verwendung von elektronischen Steuersystemen in Automobilen zu. Somit besteht ein gewichtiges Problem darin, die Wärme, die durch elektronische Vorrichtungen, die in einem begrenzten Raum integriert sind, während des Betriebs der elektronischen Vorrichtung erzeugt wird, effizient abzuführen. Somit besteht ein erhöhter Bedarf nach Legierungswerkstoffen, die hohe Wärmeabführungseigenschaften aufweisen und die auf die oben beschriebenen elektronischen Vorrichtungen angewendet werden können. Ferner gab es in den letzten Jahren einen stetigen Bedarf nach Automobil-Strukturwerkstoffen mit geringem Gewicht und hoher Funktionalität. Darauf basierend stieg auch ein Bedarf nach Legierungswerkstoffen, die hohe Wärmeabführungseigenschaften und eine hohe Gestaltungsfreiheit aufweisen, ebenfalls an.
  • Als Kandidaten für Legierungswerkstoffe wurden aktiv Aluminiumlegierungen untersucht, die, wie oben beschrieben, in der Lage sind, ein geringes Gewicht, hohe Wärmeabführungseigenschaften und eine hohe Gestaltungsfreiheit aufzuweisen. Beispiele für herkömmliche Aluminiumlegierungen für die Wärmeabführung umfassen A6063, was ein Extrusionswerkstoff ist, und ADC12, was ein Druckgusswerkstoff ist. A6063 weist eine relativ hohe Wärmeleitfähigkeit von ungefähr 200 W/(m·K) auf, weist jedoch den Nachteil einer relativ geringen Gestaltungsfreiheit auf, was Extrusionsprozesse angeht. ADC12 weist eine relativ hohe Gestaltungsfreiheit auf, da es einem Gussprozess unterzogen wird, hat aber den Nachteil einer geringen Wärmeleitfähigkeit (ungefähr 90 W/(m·K)).
  • Die KR 10 2012 0095622 A beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Aluminium/Aluminiumnitrit-Verbundmaterialien, die JP S58- 84 936 A das Herstellen einer besonders wärmeresistenten Aluminium-Legierung, die JP H08- 3 601 A ein weiteres Verfahren zum Herstellen einer Aluminium/Aluminiumnitrit-Legierung und die US 2009/0193935 A1 ein Verfahren zum Herstellen einer besonders fein strukturierten Aluminium/Aluminiumnitrit-Verbindung.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sehen ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung vor, die eine hohe Gestaltungsfreiheit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung bereitgestellt. Das Verfahren zur Herstellung der Aluminiumlegierung umfasst die Schritte: separates Zubereiten einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix und eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs; Schmelzen der Matrix, und Zusetzen des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zur geschmolzenen Matrix zur Zubereitung einer Schmelze; und Gießen der Schmelze.
  • In einer Ausführungsform kann der Schritt der Zubereitung des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs die Schritte umfassen: Beschicken eines Ofens mit Aluminium; Zuführen von Stickstoffgas ins Innere des Ofens; und Schmelzen des Aluminiums in einer Stickstoffatmosphäre.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann der Ofen ein Lichtbogenofen sein, und der Schritt des Schmelzens des Aluminiums in der Stickstoffatmosphäre kann das Anlegen einer Spannung an den Lichtbogenofen zum Schmelzen des Aluminiums und das Nitrieren des geschmolzenen Aluminiums umfassen.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff die Form eines porösen Feststoffs aufweisen.
  • In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Schritt der Zubereitung der Schmelze umfassen: Bilden einer ersten Schmelze des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung; und Zusetzen des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zu der ersten Schmelze in einer Menge von 0,5-0,8 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Zubereitung eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine Fotografie eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs, der durch ein Zubereitungsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zubereitet wurde.
    • 4 ist Graph, der die Ergebnisse der Röntgenbeugungsanalyse eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zeigt, der durch ein Zubereitungsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zubereitet wurde.
  • BESCHREIBUNG BESTIMMTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Hiernach werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Jedoch haben die Ausführungsformen ausschließlich verdeutlichende Zwecke und sollen nicht den Erfindungsumfang beschränken.
  • Es versteht sich, dass, wenn irgendein Element als „an“, „oberhalb“, „unterhalb“ oder an der „Seite“ eines anderen Elements in den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wird, diese Beschreibung die relative Positionsbeziehung zwischen den Elementen bezeichnet und nicht einen Fall definiert, in dem die Elemente sich in unmittelbaren Kontakt miteinander befinden, oder in dem andere Elemente zwischen den zwei Elementen angeordnet sind. Es versteht sich des Weiteren, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es unmittelbar mit dem Element verbunden oder gekoppelt sein kann, oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Über die gesamte Offenbarung hinweg bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche Teile über die verschiedenen Figuren und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hinweg.
  • 1 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Nimmt man Bezug auf 1, wird in Schritt S110 eine Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix und ein Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff separat zubereitet.
  • Das Aluminium in der Matrix kann reines Aluminium sein. Des Weiteren kann die Aluminiumlegierung in der Matrix beispielsweise eine der Aluminium-Knetlegierungen der 1000er Gruppe, 2000er Gruppe, 3000er Gruppe, 4000er Gruppe, 5000er Gruppe, 6000er Gruppe, 7000er Gruppe oder 8000er Gruppe oder eine der Aluminium-Gusslegierungen der 100er Gruppe, 200er Gruppe, 300er Gruppe, 400er Gruppe, 500er Gruppe und 700er Gruppe sein. Die oben beschriebenen Aluminiumlegierungen erfüllen die Normen der Aluminum Association of America, die gegenwärtig in nahezu allen Ländern übernommen wurden. Beispielsweise zeigt die unten stehende Tabelle 1 die Hauptlegierungselemente der Legierungsgruppen nach den Normen. Tabelle 1
    Legierungsgruppe Hauptlegierungselemente
    1000er Gruppe Aluminiumlegierung Reines Aluminium
    2000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf AI-Cu-(Mg)-Basis
    3000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf Al-Mn-Basis
    4000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf Al-Si-Basis
    5000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Basis
    6000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf Al-Mg-Si-Basis
    7000er Gruppe Aluminiumlegierung Aluminiumlegierung auf AI-Zn-Mg-(CU)-Basis
    8000er Gruppe Aluminiumlegierung Andere
  • In der Tabelle 1 wird an der Position der ersten Ziffer eine Legierungsgruppe ausgedrückt, die ein Hauptlegierungselement anzeigt. Bei der Position der zweiten Ziffer wird eine Basislegierung mit 0 ausgedrückt, eine modifizierte Legierung wird mit einer ganzen Zahl ausgedrückt, die von 1 bis 9 läuft, und eine neu entwickelte Legierung wird mit N ausgedrückt. Beispielsweise ist 20xx eine Basislegierung aus AI-CU-Gruppen-Aluminium, und 21xx-29xx sind Legierungen, die durch Modifizierung der AI-CU-Gruppen-Basislegierung gewonnen werden, und 2Nxx sind neu entwickelte, nicht in den Normen der Aluminum Association of America enthaltene Legierungen. Des Weiteren zeigen die dritte und vierte Ziffer die Reinheit des Aluminiums im Falle des reinen Aluminiums an, oder zeigen die Namen von Alcoa-Legierungen an, die in der Vergangenheit verwendet wurden. Im Falle von reinem Aluminium zeigt beispielsweise 1080 an, dass die Reinheit des Aluminiums mehr als 99,80% Al beträgt.
  • Die unten stehende Tabelle 2 zeigt die detaillierte Zusammensetzung der Hauptlegierungselemente der Legierungsgruppen nach den Normen an. Tabelle 2
    Sortennummer Zugesetztes Metall (Elementsymbol) [Gew.-%]
    Si Cu Mn Mg Cr Zn Andere
    2014 0,8 4,4 0,8 0,5
    2091 2,2 1,5 Li 2,2, Zr 0,12
    2219 6,3 0,3 V 0,1, Zr 0,18, Ti 0,06
    3105 0,6 0,5
    5182 0,35 4,5
    6009 0,8 0,33 0,33 0,5
    7005 0,45 1,4 0,13 4,5 Zr 0,14
    7075 1,6 2,5 0,25 5,6
    8090 1,3 0,9 Li 2,4, Zr 0,12
  • Die Anteile an Elementen, die den Aluminiumlegierungen verschiedener Gruppen wie oben beschrieben zugesetzt werden, die auf die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet werden, können wie folgt sein: Silizium (Si): 1,5 Gew.-% oder weniger, Eisen (Fe): 1,5 Gew.-% oder weniger, Kupfer (Cu): 5 Gew.-% oder weniger, Mangan (Mn): 1 Gew.-% oder weniger, Magnesium (Mg): 2 Gew.-% oder weniger, Chrom (Cr): 1 Gew.-% oder weniger, Nickel (Ni): 1 Gew.-% oder weniger, Zink (Zn): 5 Gew.-% oder weniger, Blei (Pb): 0,5 Gew.-% oder weniger, Zinn (Sn): 0,5 Gew.-% oder weniger, Titan (Ti): 0,5 Gew.-% oder weniger, Antimon (Sb): 0,1 Gew.-% oder weniger, und Beryllium (Be) 0,1 Gew.-%.
  • In einer spezifischeren Ausführungsform kann die Aluminiumlegierung umfassen: 9,6-12 Gew.-% Silizium (Si), mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 1,3 Gew.-% Eisen (Fe), 1,5-3,5 Gew.-% Kupfer (Cu), mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 0,3 Gew.-% Mangan (Mn), mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 0,5 Gew.-% Nickel (Ni), mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 1,0 Gew.-% Zink (Zn), mehr als 0 Gew.-% aber nicht mehr als 0,3 Gew.-% Zinn (Sn), und der Rest Aluminium (AI). In einer weiteren Ausführungsform kann die Aluminiumlegierung umfassen: 6,5-7,5 Gew.-% Silizium (Si), 0,2 Gew.-% Eisen (Fe), 0,2 Gew.-% Kupfer (Cu), 0,1 Gew.-% Mangan (Mn), 0,1 Gew.-% Zink (Zn), 0,20 Gew.-% Titan (Ti) 0,20 Gew.-%, und der Rest Aluminium (AI).
  • Indes wird in Schritt S110 ein Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff separat zubereitet. In einer Ausführungsform kann der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff die Form eines porösen Feststoffs aufweisen. Der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff kann Aluminiumnitrid umfassen, das in der Aluminiummatrix ausgefällt wurde. Ein spezifisches Verfahren zur Zubereitung des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs wird unten unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
  • Nimmt man Bezug auf Schritt S120 in 1, wird die Matrix geschmolzen, und der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff wird zur geschmolzenen Matrix zur Zubereitung einer Schmelze zugesetzt. In einer spezifischen Ausführungsform wird das Aluminium oder die Aluminiumlegierung geschmolzen, um eine erste Schmelze zu bilden. Dann wird der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff zu der ersten Schmelze in einer Menge von 0,5-8 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung, zugesetzt. Dann wird die erste Schmelze gerührt und aufrechterhalten. Auf diese Weise kann eine Schmelze zubereitet werden, die den zu der Matrix zugesetzten Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff umfasst.
  • Wenn in einer Ausführungsform der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff die Form eines porösen Feststoffs aufweist, besteht ein Vorteil darin, dass der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff einfach gleichmäßig in der ersten Schmelze verteilt werden kann. Wenn jedoch der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff in Form eines Pulvers vorgelegt wird, wird das Pulver aufgrund seines relativ geringen spezifischen Gewichts auf der Oberfläche der ersten Schmelze konzentriert und es kann somit schwierig sein, es gleichmäßig in der ersten Schmelze zu verteilen.
  • Nimmt man Bezug auf Schritt S130 in 1, wird die Schmelze in eine Form gegossen und abgekühlt. Dann wird die verfestigte Aluminiumlegierung von der Form getrennt.
  • Ohne auf eine bestimmte Theorie beschränkt werden zu wollen, glaubt man, dass Stickstoffatome vom Aluminiumnitrid des Verbundwerkstoffs während des Schritts S120 getrennt werden, und die Stickstoffatome können als Zwischengitteratome in der Aluminiumbasis neu angeordnet werden. Solche Zwischengitteratome können die Wärmeleitfähigkeit der Aluminiumlegierung erhöhen.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm, das schematisch ein Verfahren zur Zubereitung eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Nimmt man Bezug auf 2, wird in Schritt S112 Aluminium einem Ofen zugeführt. Hierbei kann das Aluminium reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung sein. Der Ofen kann jeder Ofen sein, der bis ungefähr 2500°C oder höher aufgeheizt werden kann, was der Schmelzpunkt von Aluminium ist. Jedoch wird für eine bequeme Erläuterung die Nutzung eines Lichtbogenofens unten beispielhaft beschrieben. Der Lichtbogenofen weist einen Vorteil dahingehend auf, dass er auf eine hohe Temperatur innerhalb einer kurzen Zeit erhitzt werden kann, indem eine hohe Spannung an ihn angelegt wird, und er auf der Erhitzungstemperatur gehalten werden kann.
  • In Schritt S114 wird dem Inneren des Ofens Stickstoffgas zugeführt. Wenn ein Lichtbogenofen als Ofen verwendet wird, kann Stickstoffgas dem Inneren des Lichtbogenofens zugeführt werden, nachdem der Druck im Inneren des Lichtbogenofens auf ein Vakuum reduziert wurde. Zur Lichtbogenerzeugung wird ein Inertgas, wie etwa Argongas, dem Inneren des Lichtbogenofens zugeführt.
  • In Schritt S116 wird das Aluminium in einer Stickstoffatmosphäre geschmolzen. In diesem Fall kann die Nitrierungsreaktion des geschmolzenen Aluminiums mit Stickstoff stattfinden. Wenn der verwendete Ofen ein Lichtbogenofen ist, kann die Lichtbogenschmelzzeit bei ungefähr 15-60 Sekunden gehalten werden.
  • Wenn der oben beschriebene Vorgang durchgeführt wird, kann der Aluminiumnitrid-Verbundwerkstoff zubereitet werden.
  • 3 ist eine Fotografie eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs, der durch ein Zubereitungsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zubereitet wurde. Genauer gesagt ist der in 3 gezeigte Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff, der in dem Lichtbogenofen gemäß dem Ablaufdiagramm aus 2 zubereitet wurde. 4 ist Graph, der die Ergebnisse der Röntgenbeugungsanalyse eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zeigt, der durch ein Zubereitungsverfahren nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zubereitet wurde.
  • Wie in 3 gezeigt, kann der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff ein poröser Feststoff sein. Es ist zu sehen, dass der äußere Teilbereich der Probe aufgrund des Lichtbogenschmelzens aufgequollen war, und Poren in der Probe gebildet wurden. Man glaubt, dass die internen Poren gebildet wurden, weil das Aluminium durch den Lichtbogen augenblicklich auf seinen Schmelzpunkt oder höher erwärmt wurde. Ferner glaubt man, dass verdampftes Aluminium mit dem Stickstoffatom des Stickstoffgases zu Aluminiumnitrid reagiert.
  • Nimmt man Bezug auf 4, ist dort das Röntgenbeugungsmuster zum Zeitpunkt des Lichtbogenschmelzens im Lichtbogenofen zu sehen. Genauer gesagt wurden bei den Lichtbogenschmelzzeiten 15 Sekunden, 30 Sekunden und 60 Sekunden nur die Peaks von Aluminium (AI) und Aluminiumnitrid (AIN) beobachtet, was suggeriert, dass ein Aluminium-Aluminiumnitrid-Verbundwerkstoff zubereitet wurde, der darin ausgefälltes Aluminiumnitrid aufwies. Indes ist zu sehen, dass der Peak des Aluminiumnitrids größer wurde, während die Lichtbogenschmelzzeit größer wurde. Mit anderen Worten ist zu sehen, dass die Produktion von Aluminiumnitrid sich mit steigender Lichtbogenschmelzzeit erhöht.
  • Im Folgenden werden die Wärmeleitfähigkeitseigenschaften von Aluminiumlegierungsproben, die durch Beispiele der vorliegenden Erfindung zubereitet wurden, detailliert ausgewertet.
  • Ausführungsform 1
  • Es wurde A356 zubereitet, was eine herkömmliche Aluminium-Gusslegierung ist. Ferner wurde ein Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff zubereitet, der wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben hergestellt wurde.
  • Die A356-Aluminiumlegierung wurde als Vergleichsbeispiel 1 verwendet. Indes wurden jeweils 0,5 g, 1 g, 1,5 g und 2 g des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs 100 g der A356-Aluminiumlegierung zugesetzt, um Schmelzen zuzubereiten, und die Schmelzen wurden gegossen, wodurch die Aluminiumlegierungen von Beispiel 1, Beispiel 2, Beispiel 3 und Beispiel 4 zubereitet wurden.
  • Die unten stehende Tabelle 3 zeigt die Ergebnisse der Messung der Wärmeleitfähigkeiten der Aluminiumlegierungen des Vergleichsbeispiels 1 und der Beispiele 1 bis 4 bei 25°C und 50°C. Tabelle 3
    Vergleichsbeispiel 1 Beispiel 1 Beispiel 2 Beispiel 3 Beispiel 4
    Wärmeleitfähigkeit [W/(m·K) @ 25°C] 166 169 171 175 173
    Wärmeleitfähigkeit LW/(m·K) @ 50°C] 169 171 170 176 175
  • Wie aus den Testergebnissen in der oben stehenden Tabelle 3 zu sehen ist, zeigten die Aluminiumlegierungen der Beispiele 1 bis 4, die durch den Zusatz des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zur A356-Aluminiumlegierung zubereitet wurden, höhere Wärmeleitfähigkeiten bei 25°C und 50°C im Vergleich zur Aluminiumlegierung des Vergleichsbeispiels 1. Insbesondere zeigte die Aluminiumlegierung aus Beispiel 3 eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit bei 25°C von ungefähr 5,4% und eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit bei 50°C von ungefähr 4,1% im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 1.
  • Ausführungsform 2
  • Es wurde ADC12 zubereitet, was eine herkömmliche Aluminium-Gusslegierung ist. Ferner wurde ein Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff zubereitet, der wie oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben hergestellt wurde.
  • Die ADC12-Aluminiumlegierung wurde als Vergleichsbeispiel 2 verwendet. Indes wurden jeweils 1 g, 2 g und 8 g des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs 100 g der ADC12-Aluminiumlegierung zugesetzt, um Schmelzen zuzubereiten, und die Schmelzen wurden gegossen, wodurch die Aluminiumlegierungen von Beispiel 5, Beispiel 6, und Beispiel 7 zubereitet wurden.
  • Die unten stehende Tabelle 4 zeigt die Ergebnisse der Messung der Wärmeleitfähigkeiten der Aluminiumlegierungen des Vergleichsbeispiels 2 und der Beispiele 5 bis 7 bei 25°C. Tabelle 4
    Vergleichsbeispiel 2 Beispiel 5 Beispiel 6 Beispiel 7
    Wärmeleitfähigkeit [W/(m·K) @ 25°C] 92 115 130 147
  • Wie aus den Testergebnissen in der oben stehenden Tabelle 4 zu sehen ist, zeigten die Aluminiumlegierungen der Beispiele 5 bis 7, die durch den Zusatz des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zur ADC12-Aluminiumlegierung zubereitet wurden, höhere Wärmeleitfähigkeiten bei 25°C im Vergleich zur Aluminiumlegierung des Vergleichsbeispiels 2. Insbesondere zeigte die Aluminiumlegierung aus Beispiel 7 eine Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit bei 25°C von ungefähr 60,0% im Vergleich zum Vergleichsbeispiel 2.
  • Wie oben beschrieben, kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine Aluminiumlegierung hergestellt werden, indem ein Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix zugesetzt wird, die eine vorbestimmte Zusammensetzung aufweist, und die Verbundwerkstoff/Matrix-Mischung einem Gießprozess unterzogen wird. Der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff kann die Wärmeleitfähigkeit der sich ergebenden Aluminium-Gusslegierung erhöhen, und der Gießprozess kann eine hohe Gestaltungsfreiheit gewährleisten.
  • Der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff liegt nicht in der Form von Pulver vor, sondern kann die Form eines porösen Feststoffs aufweisen. Wenn der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff die Form eines porösen Feststoffs aufweist, besteht ein Vorteil darin, dass Verbundwerkstoff einfach gleichmäßig in einer Aluminiumlegierungsschmelze verteilt werden kann.
  • Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zu verdeutlichenden Zwecken offenbart. Fachleuten wird klar sein, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen offenbart ist.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung, umfassend die Schritte: separates Zubereiten einer Aluminium- oder Aluminiumlegierungsmatrix und eines Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs; Schmelzen der Matrix, und Zusetzen des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zur geschmolzenen Matrix zur Zubereitung einer Schmelze; und Gießen der Schmelze.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Zubereitung des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs die Schritte umfasst: Beschicken eines Ofens mit Aluminium; Zuführen von Stickstoffgas in ein Inneres des Ofens; und Schmelzen des Aluminiums in einer Stickstoffatmosphäre.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Ofen ein Lichtbogenofen ist, und der Schritt des Schmelzens des Aluminiums in der Stickstoffatmosphäre einen Schritt des Anlegens einer Spannung an den Lichtbogenofen zum Schmelzen des Aluminiums und das Nitrieren des geschmolzenen Aluminiums umfasst.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoff die Form eines porösen Feststoffs aufweist.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Schritt der Zubereitung der Schmelze umfasst: Bilden einer ersten Schmelze des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung; und Zusetzen des Aluminiumnitrid-Aluminium-Verbundwerkstoffs zu der ersten Schmelze in einer Menge von 0,5-0,8 Gewichtsteilen, basierend auf 100 Gewichtsteilen des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung.
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