DE102015221643A1 - Al-Mg-Si-Legierung mit Scandium für den integralen Aufbau von ALM-Strukturen - Google Patents

Al-Mg-Si-Legierung mit Scandium für den integralen Aufbau von ALM-Strukturen Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes, ein Leichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung sowie die Verwendung der Aluminiumlegierung zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren oder für Motorkomponenten, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, warmfeste Sicherheitsbauteile, Klimaanlagenkomponenten, Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere bei Überschallflugzeugen, Triebwerksegmente, Pylone oder als Beschichtungsmaterial für Bauteile.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes, einLeichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung sowie die Verwendung der Aluminiumlegierung zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/ oder Sprühverfahren oder für Motorkomponenten, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, warmfeste Sicherheitsbauteile, Klimaanlagenkomponenten, Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere bei Überschallflugzeugen, Triebwerksegmente, Pylone oder als Beschichtungsmaterial für Bauteile.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Im Rahmen der ALM-Technologien gibt es unterschiedliche Herstellungsverfahren wie Pulverbett-, Pulverdüseverfahren oder drahtbasierte Prozesse. Derartige Prozesstechnologien bieten für hochbelastete Konstruktionen/Bauteile einen belastungsoptimierten Bauteilaufbau mit vielseitigen individuellen Gestaltungsmöglichkeiten wie beispielsweise durch integrierten und integralen Materialaufbau aus unterschiedlichen oder auch „legierungsverwandten“ Materialien. Die generativen Verfahren unterstützen eine maximale Ausnutzung von Materialien bei gleichzeitiger Bauteilkomplexität in Abhängigkeit von dem Fertigungsverfahren. Hier wird u.a. ermöglicht eine maßgeschneiderte Fertigung von endkonturnahen Bauteilen mit direkt im Prozess integrierter eventuell auch lokaler Material-Adaptation/Veränderung/Verstärkung bei Integration von mehreren oder zumindest zwei Materialpulverbehältern oder Materialdrahtführungen. Für derartige Applikationen ist es zum Teil vorteilhaft, dass Materialien mit ähnlichen Charakteristika verwendet werden, wie z. B. AlMg3Si1 oder AlMg5Si2, die jeweils mit Scandium und Zirkonium dotiert sein können. Somit lassen sich Eigenschaften einer Struktur mit ebenfalls geringeren Variationen in der Zusammenstellung oder in der Struktur gezielt steuern. Um das Potential derartigen Prozesstechnologien optimal nutzen zu können, ist die Anwendung von prozessspezifischen Werkstoffen notwendig.
  • Heutzutage werden für ALM-Prozesse hauptsächlich Standardwerkstoffe verwendet. Bei den Titanlegierungen ist es vor allem der Werkstoff Ti6Al4V und bei Aluminiumlegierungen AlSi10Mg.
  • ALM-Prozesse stellen vor allem in der Luftfahrt eine technologische Konkurrenz zu den Feingusstechnologien dar, die vor allem zu Herstellung von komplexen und in Abhängigkeit von der Legierung dann dünnwandigen, belastungsoptimierten Bauteilen für die Luftfahrt oder Medizintechnik verwendet werden. Bei den Feingussverfahren werden vor allem die Aluminumlegierungen A357(AlSi7Mg0.6) für dünnwandige Strukturen und A201/KO1 (AlCu5MgTiAg) als festere Variante für Bauteile mit dickeren Wanddicken eingesetzt. Das entscheidende Ausgangskriterium für die Materialeigenschaften der Gusslegierungen ist das Gussgefüge, das die Basis für eine nachfolgende Wärmebehandlung darstellt, da bei den Gussbauteilen wie bei den ALM-Bauteilen keine weitere thermo-mechanische Behandlung erfolgt.
  • Um die Vorteile der ALM-Prozesstechnologien in Abhängigkeit von der Anwendung der Bauteile um vollen Umfang nutzten zu können, ist es jedoch notwendig prozessoptimierte Legierungen zu designen.
  • Es wäre somit wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen. Ferner ist es wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, die in eine lokale oder integrale Bauteilfertigung direkt im Herstellungsprozess integriert werden kann. Ausserdem ist es wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, durch die aufwändige thermo-mechanische Behandlung vermieden und somit weitere kosten- und zeitintensive Prozessschritte eingespart werden können. Ferner ist es wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, die eine Wärmebehandlung ohne Materialschädigung bzw. thermischen Spannungen/Verzug ermöglicht.
  • Darüber hinaus ist es wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, mit der auf aufwändiges Bauteilrichten verzichtet und ferner die Bauteilreproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gesteigert werden kann. Insbesondere ist es daher wünschenswert eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, die zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken, insbesondere durch ALM-Prozesstechnologien und/oder Sprühverfahren, geeignet ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Aluminiumlegierung zur Verfügung zu stellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aluminiumlegierung in eine lokale oder integrale Bauteilfertigung direkt im Herstellungsprozess integriert werden kann. Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass durch die Aluminiumlegierung aufwändige thermo-mechanische Behandlung vermieden und somit weitere kosten- und zeitintensive Prozessschritte eingespart werden können. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aluminiumlegierung eine Wärmebehandlung ohne Materialschädigung bzw. thermischen Spannungen/Verzug ermöglicht. Ferner ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, dass durch die Verwendung der Aluminiumlegierung auf aufwändiges Bauteilrichten verzichtet und ferner die Bauteilreproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gesteigert werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aluminiumlegierung zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken, insbesondere durch ALM-Prozesstechnologien und/oder Sprühverfahren, geeignet ist.
  • Diese Aufgaben werden durch die in den Ansprüchen definierten Gegenstände gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein erster Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist dementsprechend eine Aluminiumlegierung bestehend aus
    3.0 bis 6.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg),
    > 1.0 bis 4.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silicium (Si),
    0.005 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti),
    0.1 bis 0.75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc),
    0.01 bis 0.375 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zirkonium (Zr),
    0 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V),
    0 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn),
    0 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Chrom (Cr),
    0 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Kupfer (Cu),
    0 bis 0.05 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zink (Zn),
    0 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe),
    0 bis 0.004 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Beryllium (Be),
    sowie Aluminium als Rest mit weiteren Verunreinigungen einzeln max. 0.1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, und insgesamt max. 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung,
    wobei die Menge des Zirkoniums (Zr) und des Titans (Ti) in Summe maximal der halben Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  • Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann in eine lokale oder integrale Bauteilfertigung direkt im Herstellungsprozess integriert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aufwändige thermo-mechanische Behandlung vermieden und somit weitere kosten- und zeitintensive Prozessschritte eingespart werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung eine Wärmebehandlung ohne Materialschädigung bzw. thermischen Spannungen/Verzug ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Verwendeung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung auf aufwändiges Bauteilrichten verzichtet und ferner die Bauteilreproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gesteigert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist insbesondere, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken, insbesondere durch ALM-Prozesstechnologien und/oder Sprühverfahren, geeignet ist.
  • Beispielsweise enthält die Legierung 3.5 bis 5.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg) und/oder 1.1 bis 4.0 Gew.-%, insbesondere 1.1 bis 3.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silizium (Si).
  • Beispielsweise enthält die Legierung 0.01 bis 0.2 Gew.-%, insbesondere 0.05 bis 0.15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti) und/oder 0.2 bis 0.75 Gew.-%, insbesondere 0.25 bis 0.7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc).
  • Beispielsweise ist die Menge des Zirkoniums (Zr) < 50 % der Menge von Scandium (Sc).
  • Beispielsweise enthält die Legierung Zirkonium (Zr) in einer Menge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) [Gew(Sc)/Gew(Zr)] von 2:0.9 bis 10:1, insbesondere von 2:0.9 bis 5:1, ist.
  • Beispielsweise enthält die Legierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Gesamtmenge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) [Gew(Sc)/(Gew(Zr) + Gew(Ti))] von 2:1 bis 10:1, insbesondere von 2:1 bis 5:1, ist.
  • Beispielsweise enthält die Legierung ≥ 0.001 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vanadium (V), Gadolinium (Gd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu) und Zink (Zn).
  • Beispielsweise entspricht die Menge von Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb) einzeln maximal ¼ der Menge von Scandium (Sc).
  • Beispielsweise enthält die Legierung 0.05 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe).
  • Beispielsweise enthält die Legierung ≤ 0.15 Gew.-% oder 0.4 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn).
  • Beispielsweise liegt die Legierung als Pulver vor, insbesondere als Pulver umfassend Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße d50 von ≤ 100 µm, vorzugsweise 20 bis 70 µm.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes dar, das Verfahren umfassend
    • a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung wie hierin definiert,
    • b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren,
    • c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10 000 000 K/sec beträgt, und
    • d) Wärmebehandeln des Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  • Ebenso betrifft die vorliegende Erfindung ein Leichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung wie hierin definiert.
  • Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Aluminiumlegierung, wie hierin definert, zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren. Ausserdem betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der Aluminiumlegierung, wie hierin definert, für Motorkomponenten, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, warmfeste Sicherheitsbauteile, Klimaanlagenkomponenten, Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere bei Überschallflugzeugen, Triebwerksegmente, Pylone oder als Beschichtungsmaterial für Bauteile.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung.
  • Die Aluminiumlegierung besteht aus
    3.0 bis 6.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg),
    > 1.0 bis 4.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silicium (Si),
    0.005 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti),
    0.1 bis 0.75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc),
    0.01 bis 0.375 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zirkonium (Zr),
    0 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V),
    0 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn),
    0 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Chrom (Cr),
    0 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Kupfer (Cu),
    0 bis 0.05 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zink (Zn),
    0 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe),
    0 bis 0.004 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Beryllium (Be),
    sowie Aluminium als Rest mit weiteren Verunreinigungen einzeln max. 0.1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, und insgesamt max. 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, wobei die Menge des Zirkoniums (Zr) und des Titans (Ti) in Summe maximal der halben Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  • Ein Erfordernis der vorliegenden Erfindung ist demnach, dass die Aluminiumlegierung Magnesium in einer Menge von 3.0 bis 6.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, enthält. Vorzugsweise enthält die Aluminiumlegierung Magnesium in einer Menge von 3.5 bis 5.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Ein weiteres Erfordernis der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aluminiumlegierung Silicium in einer Menge von > 1.0 bis 4.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, enthält. Vorzugsweise enthält die Aluminiumlegierung Silicium in einer Menge von 1.1 bis 4.0 Gew.-%, insbesondere von 1.1 bis 3.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Die Aluminiumlegierung soll insbesondere zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken geeignet sein. Zur Verbesserung der Warmfestigkeit ist es daher wesentlich, dass die Aluminiumlegierung Titan und Scandium enthält.
  • Die Aluminiumlegierung enthält daher Titan in einer Menge von 0.005 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Vorzugsweise enthält die Aluminiumlegierung Titan in einer Menge von 0.01 bis 0.2 Gew.-%, insbesondere 0.05 bis 0.15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Zusätzlich senkt Titan die elektrische Leitfähigkeit.
  • Ferner enthält die Aluminiumlegierung Scandium in einer Menge von 0.1 bis 0.75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Vorzugsweise enthält die Aluminiumlegierung Scandium in einer Menge von 0.2 bis 0.75 Gew.-%, insbesondere 0.25 bis 0.7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Ein weiterer wesentlicher Bestandteil der vorliegenden Aluminiumlegierung ist Zirkonium. Wie Titan und Scandium bewirkt auch Zirkonium eine Verbesserung der Warmfestigkeit.
  • Die Aluminiumlegierung enthält Zirkonium in einer Menge von 0.01 bis 0.375 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Vorzugsweise enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium in einer Menge von 0.02 bis 0.35 Gew.-%, insbesondere 0.05 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass die Aluminiumlegierung hohe Mengen an Scandium im Vergleich zu Titan und Zirkonium enthält, insbesondere sind die Scandiummengen höher als in herkömmlichen Aluminiumlegierungen.
  • Ein Erfordernis der vorliegenden Aluminiumlegierung ist daher, dass die Menge des Zirkoniums (Zr) und des Titans (Ti) in Summe maximal der halben Menge von Scandium (Sc) entspricht. Anders ausgedrückt, enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Menge die ≤ 50 % der Menge von Scandium (Sc) entspricht. Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Menge die < 50 % der Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  • Zusätzlich oder alternativ enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Gesamtmenge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) [Gew(Sc)/(Gew(Zr) + Gew(Ti))] von 2:1 bis 10:1 ist. Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Gesamtmenge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) [Gew(Sc)/(Gew(Zr) + Gew(Ti))] von 2:1 bis 5:1 ist.
  • Eine vorteilhafte Aluminiumlegierung enthält Scandium und Zirkonium in einem bestimmten Gewichtsverhältnis.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Menge des Zirkoniums (Zr) < 50 % der Menge von Scandium (Sc). Beispielsweise ist die Menge des Zirkoniums (Zr) in der Aluminiumlegierung < 40 % der Menge von Scandium (Sc).
  • Zusätzlich oder alternativ enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) in einer Menge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) [Gew(Sc)/Gew(Zr)] von 2:0.9 bis 10:1 ist. Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung Zirkonium (Zr) in einer Menge, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) [Gew(Sc)/Gew(Zr)] von 2:0.9 bis 5:1 ist.
  • Die Aluminiumlegierung besteht daher vorzugsweise aus
    3.5 bis 5.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg),
    1.1 bis 4.0 Gew.-%, vorzugsweise 1.1 bis 3.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silicium (Si),
    0.01 bis 0.2 Gew.-%, vorzugsweise 0.05 bis 0.15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti),
    0.2 bis 0.75 Gew.-%, vorzugsweise 0.25 bis 0.7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc),
    0.02 bis 0.35 Gew.-%, vorzugsweise 0.05 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zirkonium (Zr),
    0 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V),
    0 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn),
    0 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Chrom (Cr),
    0 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Kupfer (Cu),
    0 bis 0.05 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zink (Zn),
    0 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe),
    0 bis 0.004 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Beryllium (Be),
    sowie Aluminium als Rest mit weiteren Verunreinigungen einzeln max. 0.1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, und insgesamt max. 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung,
    wobei die Menge des Zirkoniums (Zr) und des Titans (Ti) in Summe maximal der halben Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  • Zusätzlich können der Aluminiumlegierung mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V) beigefügt werden. Insbesondere kann die Aluminiumlegierung 0 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V) beigefügt werden.
  • In einer Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V). Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), und Vanadium (V).
  • In einer Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb). In einer Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-% (in Summe), bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Hafnium (Hf) und Terbium (Tb). Alternativ enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Hafnium (Hf) oder Terbium (Tb).
  • Enthält die Aluminiumlegierung Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb), entspricht die Menge von Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb) einzeln maximal ¼ der Menge von Scandium (Sc). In anderen Worten, enthält die Aluminiumlegierung Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb) einzeln in einer Menge die ≤ 25 % der Menge von Scandium (Sc) entspricht. Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb) einzeln in einer Menge die < 25 % der Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  • Ferner kann die Aluminiumlegierung 0 bis 0.8 Gew.-% Mangan (Mn), 0 bis 0.3 Gew.-% Chrom (Cr), 0 bis 1.0 Gew.-% Kupfer (Cu), 0 bis 0.05 Gew.-% Zink (Zn), 0 bis 0.6 Gew.-% Eisen (Fe) und 0 bis 0.004 Gew.-% Beryllium (Be) enthalten. Die Gew.-% sind jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Besonders vorteilhaft ist jedoch, wenn die Aluminiumlegierung ≥ 0.001 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vanadium (V), Gadolinium (Gd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu) und Zink (Zn) enthält. Beispielsweise kann die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-% Vanadium (V), 0.001 bis 0.5 Gew.-% Gadolinium (Gd), 0.001 bis 0.3 Gew.-% Chrom (Cr), 0.001 bis 1.0 Gew.-% Kupfer (Cu) und/oder 0.001 bis 0.05 Gew.-% Zink (Zn) enthalten. Die Gew.-% sind jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • In einer Ausführungsform enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-% Vanadium (V) oder 0.001 bis 0.5 Gew.-% Gadolinium (Gd) oder 0.001 bis 0.3 Gew.-% Chrom (Cr) oder 0.001 bis 1.0 Gew.-% Kupfer (Cu) oder 0.001 bis 0.05 Gew.-% Zink (Zn). Alternativ enthält die Aluminiumlegierung 0.001 bis 0.5 Gew.-% Vanadium (V) und 0.001 bis 0.5 Gew.-% Gadolinium (Gd) und 0.001 bis 0.3 Gew.-% Chrom (Cr) und 0.001 bis 1.0 Gew.-% Kupfer (Cu) und 0.001 bis 0.05 Gew.-% Zink (Zn). Die Gew.-% sind jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung.
  • Die Zugabe von Eisen und/oder Mangan vermindert die Klebewirkung. Es ist daher vorteilhaft der Aluminiumlegierung Eisen und/oder Mangan, vorzugsweise Eisen oder Mangan, beizufügen.
  • Die Aluminiumlegierung enthält daher 0 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn) und 0 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe).
  • Beispielsweise enthält die Aluminiumlegierung 0.05 bis 0.6 Gew.-%, vorzuugsweise 0.05 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe).
  • Zusätzlich oder alternativ enthält die Aluminiumlegierung ≤ 0.15 Gew.-% oder 0.4 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn).
  • Enthält die Aluminiumlegierung Eisen und Mangan, enthält die Aluminiumlegierung vorzugsweise 0.05 bis 0.6 Gew.-%, vorzuugsweise 0.05 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe) und ≤ 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn).
  • Die Aluminiumlegierung kann in Pulver- oder Drahtform vorliegen. Verfahren zur Herstellung von Legierungen in Pulver- oder Drahtform sind im Stand der Technik bekannt.
  • Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung ist insbesondere zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken durch ALM-Prozesstechnologien und/oder Sprühverfahren geeignet. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung liegt daher vorzugsweise als Pulver, Draht oder Schweißzusatzwerkstoff vor.
  • Beispielsweise liegt die Aluminiumlegierung als Pulver umfassend Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße d50 von ≤ 100 µm, vorzugsweise 10 bis 70 µm, vor.
  • In einer Ausführungsform, liegt die Aluminiumlegierung als Pulver umfassend Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße d50 von 20 µm bis 70 µm, vorzugsweise von 20 µm bis 60 µm, vor. Alternativ, liegt die Aluminiumlegierung als Draht mit einem durchschnittlichen Draht-Durchmesser von 0.8 mm bis 5 mm, bevorzugt von 0.8 mm bis 1.2 mm.
  • Die Aluminiumlegierung wird vorzugsweise als Pulver eingesetzt, wenn die Aluminiumlegierung mittels Sprühverfahren verarbeitet werden soll. Sprühverfahren sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann das Leichtmetallwerkstück via cold gas, atmospheric plasma, HVOF oder flame spraying hergestellt werden. Die durchschnittliche Partikelgröße d50 des Pulvers ist vorzugsweise ≤ 100 µm, noch bevorzugter von 50 bis 90 µm, wenn das Leichtmetallwerkstück via atmospheric plasma, HVOF oder flame spraying hergestellt wird. Wird das Leichtmetallwerkstück via cold gas hergestellt, hat das Pulver eine durchschnittliche Partikelgröße d50 von 5 bis 70 µm, vorzugsweise 5 bis 60 µm, verwendet.
  • Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung ist daher auch zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken durch Sprühverfahren geeignet. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung liegt vorzugsweise als Pulver oder Draht vor.
  • In einer Ausführungsform erfolgt zunächst die Herstellung eines Drahtes oder eines Schweißzusatzwerkstoffes aus dem Pulver der Aluminiumlegierung. Solche Herstellungsverfahren sind im Stand der Technik bekannt.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes mittels Additive Layer Manufacturing (ALM). Das Leichtmetallwerkstück wird vorzugsweise durch ein Verfahren, wie nachfolgend beschrieben, hergestellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Leichtmetallwerkstückes, umfasst mindestens die Schritte:
    • a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung,
    • b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Additive Layer Manufacturing (ALM),
    • c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10 000 000 K/sec beträgt, und
    • d) Wärmebehandeln des Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  • In einer Ausführungsform besteht das Verfahren zur Herstellung des Leichtmetallwerkstückes aus den Schritten:
    • a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung,
    • b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Additive Layer Manufacturing (ALM),
    • c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10000000 K/sec beträgt, und
    • d) Wärmebehandeln des Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  • Gemäß Schritt a) ist somit ein Erfordernis des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass eine Aluminiumlegierung bereitgestellt wird.
  • Bzgl. der Aluminiumlegierung wird auf die obigen Definitionen mit Bezug auf die Aluminiumlegierung und deren Ausführungsformen verwiesen.
  • Gemäß Schritt b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Leichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) hergestellt.
  • Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) sind im Stand der Technik bekannt.
  • Gemäß Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der in Schritt b) erhaltene Leichtmetallwerkstück auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10000000 K/sec beträgt, abgekühlt.
  • Beispielsweise erfolgt die Abkühlung in Schritt c) auf ≤ 100°C, vorzugsweise auf Raumtemperatur.
  • Dem Fachmann ist bekannt, dass die Erstarrungsgeschwindigkeit an den Durchmesser des hergestellten Leichmetallbauteils/-werkstücks angepasst werden sollte bzw. abhängig ist von der Wärmeableitung des hergestellten Leichtmetallwerkstückes. Der Fachmann wird die Erstarrungsgeschwindigkeit daher an das hergestellte Leichtmetallwerkstück entsprechend anpassen, soweit es möglich ist. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Abkühlung in Schritt c) mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die 1000 bis 10000000 K/sec, und vorzugsweise 5000 bis 100000 K/sec, beträgt. Beispielsweise erfolgt die Abkühlung in Schritt c) mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die 10000 bis 100000 K/sec, vorzugsweise 25000 bis 100000 K/sec, am meisten bevorzugt 50000 bis 100000 K/sec, beträgt. Eine solche Erstarrungsgeschwindigkeit hat insbesondere den Vorteil, dass der Aluminiumlegierung höhere Mengen an Scandium beigemengt werden können.
  • Solche Verfahren zur Abkühlung von Leichtmetallwerkstücken sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann eine definierte Abkühlung des Leichtmetallwerkstückes mit Hilfe einer Kühlung an bewegter Luft oder durch Abschrecken in Wasser erfolgen.
  • Alternativ erfolgt die Abkühlung in Schritt c) an der Luft. Gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das in Schritt c) erhaltene Leichtmetallwerkstück in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C einer Wärmebehandlung unterzogen.
  • Vorzugsweise wird das in Schritt c) erhaltene Leichtmetallwerkstück einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 100 bis 350°C unterzogen.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C, beispielsweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 350°C, für eine Dauer von 10 min bis 50 h. Die Wärmebehandlung kann typischerweise bei Temperaturen zwischen 100 bis 400°C, beispielsweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 350 °C, für eine Dauer von 10 min bis 10 h erfolgen. Beispielsweise erfolgt die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 100 bis 400°C, beispielsweise in einem Temperaturbereich von 100 bis 350°C, für eine Dauer von 10 min bis 5 h oder für eine Dauer von 30 min bis 4 h.
  • Beispielsweise kann die Wärmebehandlung unter Luft, Schutzgas oder im Vakuum erfolgen. Die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auch in mehreren Stufen und/oder Schritten ausgeführt werden. Beispielsweise erfolgt die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Schutzgas, wie Stickstoff oder Argon, bei Temperaturen zwischen 100 und 400°C, beispielsweise bei Temperaturen zwischen 100 und 350°C, für eine Dauer von 30 min bis 4 h.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens direkt im Anschluss an Schritt c), d.h. die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfundungsgemäßen Verfahrens wird direkt mit dem in Schritt c) erhaltenen Leichtmetallwerkstück durchgeführt. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren wird ohne einen oder mehrere weitere Verfahrensschritte zwischen den Verfahrensschritten c) und d) durchgeführt. Alternativ erfolgt die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens im Anschluss an Schritt c) jedoch zu einem späteren Zeitpunkt, d.h. die Wärmebehandlung gemäß Schritt d) des erfundungsgemäßen Verfahrens wird mit dem in Schritt c) erhaltenen Leichtmetallwerkstück durchgeführt, jedoch nicht unmittelbar nach Schritt c). Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren wird ohne einen oder mehrere weitere Verfahrensschritte zwischen den Verfahrensschritten c) und d) durchgeführt.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das in Schritt d) erhaltene wärmebehandelte Leichtmetallwerkstück einer weiteren Abkühlung unterzogen werden.
  • Beispielsweise erfolgt die Abkühlung des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf Raumtemperatur. In einer Ausführungsform erfolgt die Abkühlung des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes in einem Schritt auf Raumtemperatur. Alternativ erfolgt die Abkühlung des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes in mehreren Schritten auf Raumtemperatur. Beispielsweise, erfolgt die Abkühlung des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf eine definierte Temperatur unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur in Schritt d), gefolgt von einer Abkühlung an Luft bis auf Raumtemperatur.
  • In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Abkühlung des des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf Raumtemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die ≥ 10 K/sec, und vorzugsweise ≥ 10 bis 20 K/sec, beträgt. Beispielsweise erfolgt die Abkühlung des wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf Raumtemperatur mit einer Abkühlgeschwindigkeit in einem Bereich von ≥ 20 K/sec oder in einem Bereich von 20 K/sec bis 1000 K/sec.
  • Solche Verfahren zur Abkühlung wärmebehandelter Leichtmetallwerkstücke sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann eine definierte Abkühlung des wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf Raumtemperatur mit Hilfe einer Kühlung an bewegter Luft oder durch Abschrecken in Wasser erfolgen.
  • Alternativ erfolgt die Abkühlung des in Schritt d) erhaltenen wärmebehandelten Leichtmetallwerkstückes auf Raumtemperatur an der Luft.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstücks mittels Sprühverfahren. Das Leichtmetallwerkstück wird vorzugsweise durch ein Verfahren, wie nachfolgend beschrieben, hergestellt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Leichtmetallwerkstückes, umfasst mindestens die Schritte:
    • a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung,
    • b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Sprühverfahren,
    • c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10000000 K/sec beträgt, und
    • d) Wärmebehandeln des Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  • In einer Ausführungsform besteht das Verfahren zur Herstellung des Leichtmetallwerkstückes aus den Schritten:
    • a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung,
    • b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Sprühverfahren,
    • c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10000000 K/sec beträgt, und
    • d) Wärmebehandeln des erhaltenen Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  • Bzgl. der Schritte a), c) und d) wird auf die obigen Definitionen mit Bezug auf die Aluminiumlegierung, das Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes mittels Additive Layer Manufacturing und deren Ausführungsformen verwiesen.
  • Verfahren zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken mittels Sprühverfahren sind im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann das Leichtmetallwerkstück via cold gas, atmospheric plasma, HVOF und flame spraying hergestellt werden.
  • Aufgrund der Vorteile, die das erfindungsgemäße Leichtmetallwerkstück bietet, betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Leichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung. Beispielsweise besteht das Leichtmetallwerkstück aus der Aluminiumlegierung.
  • Ferner ist die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der Aluminiumlegierung zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren gerichtet.
  • Ein weiterer Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch die Verwendung der Aluminiumlegierung für Motorkomponenten, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, warmfeste Sicherheitsbauteile, Klimaanlagenkomponenten, Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere bei Überschallflugzeugen, Triebwerksegmente, Pylone oder als Beschichtungsmaterial für Bauteile.
  • Wie vorstehend ausgeführt, bietet die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung den Vorteil, dass sie in eine lokale oder integrale Bauteilfertigung direkt im Herstellungsprozess integriert werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aufwändige thermo-mechanische Behandlungen vermieden und somit weitere kosten- und zeitintensive Prozessschritte eingespart werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung eine Wärmebehandlung ohne Materialschädigung bzw. thermischen Spannungen/Verzug ermöglicht. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung auf aufwändiges Bauteilrichten verzichtet und ferner die Bauteilreproduzierbarkeit und Wirtschaftlichkeit gesteigert werden kann. Ein weiterer Vorteil ist insbesondere, dass die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung zur Herstellung von Leichtmetallwerkstücken, insbesondere durch ALM-Prozesstechnologien und/oder Sprühverfahren, geeignet ist.

Claims (15)

  1. Aluminiumlegierung bestehend aus 3.0 bis 6.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg), > 1.0 bis 4.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silicium (Si), 0.005 bis 0.2 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti), 0.1 bis 0.75 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc), 0.01 bis 0.375 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zirkonium (Zr), 0 bis 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Hafnium (Hf), Molybdän (Mo), Terbium (Tb), Niob (Nb), Gadolinium (Gd), Erbium (Er) und Vanadium (V), 0 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn), 0 bis 0.3 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Chrom (Cr), 0 bis 1.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Kupfer (Cu), 0 bis 0.05 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Zink (Zn), 0 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe), 0 bis 0.004 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Beryllium (Be), sowie Aluminium als Rest mit weiteren Verunreinigungen einzeln max. 0.1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, und insgesamt max. 0.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, wobei die Menge des Zirkoniums (Zr) und des Titans (Ti) in Summe maximal der halben Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, wobei die Legierung 3.5 bis 5.5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Magnesium (Mg) und/oder 1.1 bis 4.0 Gew.-%, insbesondere 1.1 bis 3.0 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Silizium (Si) enthält.
  3. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Legierung 0.01 bis 0.2 Gew.-%, insbesondere 0.05 bis 0.15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Titan (Ti) und/oder 0.2 bis 0.75 Gew.-%, insbesondere 0.25 bis 0.7 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Scandium (Sc), enthält.
  4. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Menge des Zirkoniums (Zr) < 50 % der Menge von Scandium (Sc) ist.
  5. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Legierung Zirkonium (Zr) in einer Menge enthält, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) [Gew(Sc)/Gew(Zr)] von 2:0.9 bis 10:1, insbesondere von 2:0.9 bis 5:1, ist.
  6. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Legierung Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) in einer Gesamtmenge enthält, so dass das Gewichtsverhältnis von Scandium (Sc) zu Zirkonium (Zr) und Titan (Ti) [Gew(Sc)/(Gew(Zr) + Gew(Ti))] von 2:1 bis 10:1, insbesondere von 2:1 bis 5:1, ist.
  7. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Legierung ≥ 0.001 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, mindestens eines Elements ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Vanadium (V), Gadolinium (Gd), Chrom (Cr), Kupfer (Cu) und Zink (Zn) enthält.
  8. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Menge von Hafnium (Hf) und/oder Terbium (Tb) einzeln maximal ¼ der Menge von Scandium (Sc) entspricht.
  9. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Legierung 0.05 bis 0.6 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Eisen (Fe) enthält.
  10. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Legierung ≤ 0.15 Gew.-% oder 0.4 bis 0.8 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, Mangan (Mn) enthält.
  11. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Legierung als Pulver vorliegt, insbesondere als Pulver umfassend Partikel mit einer durchschnittlichen Partikelgröße d50 von ≤ 100 µm, vorzugsweise 20 bis 70 µm.
  12. Verfahren zur Herstellung eines Leichtmetallwerkstückes, das Verfahren umfassend a) Bereitstellen einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, b) Herstellen eines Leichtmetallwerkstückes umfassend die Aluminiumlegierung aus Schritt a) mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren, c) Abkühlen des in Schritt b) erhaltenen Leichtmetallwerkstückes auf ≤ 200°C mit einer Erstarrungsgeschwindigkeit, die ≤ 10000000 K/sec beträgt, und d) Wärmebehandeln des Leichtmetallwerkstückes aus Schritt c) in einem Temperaturbereich von 100 bis 400°C.
  13. Leichtmetallwerkstück umfassend die Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
  14. Verwendung der Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 zur Herstellung von warmfesten Leichtmetallwerkstücken mittels Additive Layer Manufacturing (ALM) und/oder Sprühverfahren.
  15. Verwendung der Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 für Motorkomponenten, Zylinderköpfe, Kurbelgehäuse, warmfeste Sicherheitsbauteile, Klimaanlagenkomponenten, Flugzeugstrukturbauteile, insbesondere bei Überschallflugzeugen, Triebwerksegmente, Pylone oder als Beschichtungsmaterial für Bauteile.
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