DE102017113216A1 - Monotektische Aluminium-Gleitlagerlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung und damit hergestelltes Gleitlager - Google Patents

Monotektische Aluminium-Gleitlagerlegierung und Verfahren zu seiner Herstellung und damit hergestelltes Gleitlager Download PDF

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Abstract

Eine monotektische Aluminium-Gleitlagerlegierung mit Bismut-Einschlüssen, die für eine plastische Verformung geeignet ist, besteht aus
1 bis 20 Gew.% Bismut
wenigstens einem Element ausgewählt aus
0,05 bis 7 Gew.% Kupfer
0,05 bis 15 Gew.% Silizium
0,05 bis 3 Gew.% Mangan
0,05 bis 5 Gew.% Zink als Hauptlegierungselement und in Kombination 0,005 bis 0,4 Gew.% Titan
0,005 bis 0,7 Gew.% Zirkonium
0,001 bis 0,1 Gew.% Bor als Zusatzlegierungselemente sowie optional einem oder mehreren weiteren Zusatzelementen, Rest Aluminium. Die Gleitlagerlegierung ist ultrafeinkörnig und weist superplastischähnliche Eigenschaften auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine monotektische Aluminium-Gleitiagerlegierung mit Bismut-Einschlüssen, die für eine plastische Verformung geeignet ist.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer monotektischen Aluminium-Gleitlagerlegierung mit Bismut-Einschlüssen.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein mit der Gleitlagerlegierung hergestelltes Gleitlager.
  • Hochbeanspruchte Gleitlager werden aus mehreren Schichten aufgebaut, um der Vielfalt der an die Lager gestellten und zum Teil gegenläufigen Anforderungen zu genügen. Es werden vielfach Stahl-Aluminium-Verbundwerkstoffe eingesetzt.
  • Während die Stahistützschale die Aufnahme der mechanischen Beanspruchung und den Festsitz gewährleistet, müssen die Gleitlagerwerkstoffe den vielfältigen tribologischen Beanspruchungen widerstehen und ermüdungsfest sein. Um diese Anforderung zu erfüllen, enthalten die Gleitlagerwerkstoffe in der Aluminium-Matrix einerseits harte Phasen, wie etwa Silizium und intermetallische Ausscheidungen, und andererseits weiche Phasen, wie zum Beispiel Blei oder Zinn. Hochbelastbare Mehrschicht Gleitlager besitzen häufig zusätzlich eine auf der Funktionsschicht galvanisch aufgebrachte Gleitschicht. Diese weiche Gleitschicht sorgt für die guten Notlaufeigenschaften des Lagers. Sie kann Abriebpartikel einbetten und so von der Gleitfläche entfernen.
  • Eine umweltfreundliche Alternative zu bleihaltigen Aluminiumgleitlagerlegierungen stellen Gleitlager auf Basis Aluminium-Zinn dar, die ohne zusätzliche Gleitschicht eingesetzt werden. Den mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen, zum Beispiel der Ermüdungsfestigkeit und Warmfestigkeit, sind jedoch Grenzen gesetzt. Der verhältnismäßig hohe Zinngehalt führt beim Gießen zur Bildung eines an den Korngrenzen zusammenhängenden Zinn-Netzes, das die Belastbarkeit dieser Legierungen speziell bei höheren Temperaturen erheblich beeinträchtigt.
  • Im Vergleich zum Zinn besitzt Bismut als weiche Phase in der Aluminium-Matrix einige Vorteile. So weist Bismut einen höheren Schmelzpunkt auf und kann bei höheren Temperaturen eingesetzt werden. Darüber hinaus ist es möglich, durch spezielle Gieß- und Wärmebehandlungsmaßnahmen eine massive Anreicherung des Bismuts an den Korngrenzen der Gleitlagerlegierungen zu vermeiden und eine hinreichend gleichmäßige und feine Verteilung der Bismut-Tröpfchen im Gefüge zu erhalten, was im Endeffekt zur Verbesserung ihrer Belastbarkeit und der tribologischen Eigenschaften im Vergleich zu Aluminium-Zinn-Legierungen führt.
  • So wurde in der DE 4003018 A1 vorgeschlagen, dass eine Aluminiumlegierung eine oder mehrere der Komponenten 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Blei, 3 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 30 Gew.-% Bismut und 15 bis 50 Gew.-% Indium sowie zusätzlich eine oder mehrere der Komponenten 0,1 bis 20 Gew.-% Silizium, 0,1 bis 20 Gew.-% Zinn, 0,1 bis 10 Gew.-% Zink, 0,1 bis 5 Gew.-% Magnesium, 0,1 bis 5 Gew.-% Kupfer, 0,05 bis 3 Gew.-% Eisen, 0,05 bis 3 Gew.-% Mangan, 0,05 bis 3 Gew.-% Nickel und 0,001 bis 0,30 Gew.-% Titan enthalten kann. Diese aus DE 4003018 A1 bekannte Legierung wird im Strangguss vertikal zu einem Band oder Draht von 5 bis 20 mm Dicke bzw. Durchmesser vergossen, wobei die Schmelze mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von 300 bis 1500 K/s gegossen wird. Durch die rasche Abkühlungsgeschwindigkeit soll verhindert werden, dass in der Zeit zwischen dem Unterschreiten der Entmischungstemperatur und der vollständigen Erstarrung des Matrixmetalls großvolumige Ausscheidungen einer Minoritätsphase gebildet werden. Aus der Praxis des Stranggießens von Aluminiumlegierungen ist jedoch bekannt, dass in Folge der sehr hohen Abkühlungsgeschwindigkeiten eine erhebliche Gefahr der Rissbildung besteht und die für die Serienfertigung erforderliche Prozessstabilität nur schwer zu gewährleisten hat.
  • Durch das in der EP 0 940 474 A1 beschriebene Verfahren kann eine gießtechnisch schwierig zu beherrschende monotektische Aluminiumgleitlagerlegierung mit bis zu 15 Gew.-% Bismut und mit zumindest einem Element aus der Gruppe Silizium, Zinn, Blei in Summe von 0,5 bis 15 Gew.-% sowie möglichen Zusätzen aus der Gruppe Kupfer, Mangan, Magnesium, Nickel, Chrom, Zink und Antimon in einem Ausmaß von in Summe bis zu 3 % in reproduzierbarer Qualität durch Bandgießen vergossen werden. Eine homogene Verteilung der Minoritätsphase wird in diesem Fall durch intensives Rühren der Schmelze im elektromagnetischen Feld erreicht. Durch Zugabe von Kornfeinungsmitteln wird darüber hinaus das Gefüge dieser Legierung gefeint. Das wirkt sich unter anderem auch vorteilhaft auf die Größe der tropfenförmigen Bismut-Ausscheidungen aus, die im Gusszustand einen Durchmesser von maximal 40 µm aufweisen. Die Zugabemenge der Kornfeinungsmittel wird nach EP 0 940 474 A1 mit einer Formel berechnet, die den Bismutgehalt in der Schmelze berücksichtigt. Diese Erfindung enthält keine Hinweise auf die Art der eingesetzten Kornfeinungszusätze, die zu den im Patent beschriebenen Resultaten führen.
  • Aus der EP 0 190 691 A1 ist eine Legierung mit 4 bis 7 Gew.-% Bismut, 1 bis 4,5 Gew.- % Silizium, 0 bis 1,7 Gew.-% Kupfer, 0 bis 2,5 Gew.-% Blei und zumindest einem Element aus der Gruppe Nickel, Mangan, Chrom in einem Ausmaß von in Summe bis zu 1 % sowie zusätzlich zumindest einem Element aus der Gruppe Zinn, Zink, Antimon von in Summe bis zu 5 Gew.-% bekannt. Hohe Siliziumanteile verstärken zwar die Aluminiummatrix, haben jedoch einen negativen Einfluss auf die Größe der Minoritätsphase und führen zu einer deutlichen Verschlechterung der Tropfenverteilung im Strang. Beim Walzen eines solchen Gussgefüges wird die ursprünglich kugelförmige Blei - bzw. Bismutphase zu sehr dicken Fäden verformt, die die mechanische Belastbarkeit und die tribologischen Eigenschaften des Werkstoffs erheblich herabsetzen.
  • Eine mögliche Lösung zur Einstellung der gewünschten Werkstoffeigenschaften ist die Umbildung der langgestreckten Ausscheidungen der Minoritätsphase zu kompakten Gefügeformen durch eine nachfolgende Wärmebehandlung. Zum Beispiel wird nach der DE 4014430 A1 eine monotektische Aluminium-Silizium- Bismut-Legierung bei Temperaturen von 575 °C bis 585 °C wärmebehandelt, um eine feine Verteilung der nach dem Walzen plattenförmig gestreckten Bismutphase zu erreichen.
  • Als weiteren Vorteil bietet die Wärmebehandlung die Möglichkeit, die Festigkeitswerte der Aluminiumgleitlagerlegierung durch Aushärtungseffekte zu verbessern. Die zum Erzielen der möglichen Aushärtungseffekte geeigneten Elemente sind beispielsweise Silizium, Magnesium, Zink und Zirkonium. Die Zugabe von Kupfer erhöht die Aushärtungsrate und kann in Kombination mit diesen Elementen eingesetzt werden. Aus der US 5,286,445 ist eine Aluminiumgleitlagerlegierung mit einem Bismutgehalt von 2 bis 15 Gew.-%, 0,05 bis 1 Gew.-% Zirkonium sowie einem Kupfergehalt und/oder Magnesiumgehalt bis zu 1,5 % bekannt. Zusätzlich enthält diese Legierung zumindest ein Element aus der Gruppe Zinn, Blei und Indium in Summe von 0,05 bis 2 Gew.-% oder zumindest ein Element aus der Gruppe Silizium, Mangan, Vanadium, Antimon, Niob, Molybdän, Kobalt, Eisen, Titan, Chrom in Summe von 0,05 bis 5 Gew.-%. Die Zusätze an Zinn, Blei und Indium unterstützen die Rekoagulation von gestreckten Bismuttropfen zu feineren Ausscheidungen bei Temperaturen von 200 °C bis 350 °C. Die Elemente Zirkonium, Silizium und Magnesium bewirken nach dem Glühen im Temperaturbereich 480 °C bis 525 °C, das nach der US 5,286,445 kurz vor dem Walzplattiervorgang durchgeführt wird, den eigentlichen Härtungseffekt. Die Übergangselemente sollen eine zusätzliche Steigerung der mechanischen Belastbarkeit des Werkstoffs gewährleisten.
  • Die ungünstige Wirkung von Silizium auf die Größe und Verteilung der Minoritätsphase ist bereits erwähnt worden. Die Zugabe von Magnesium bringt zusätzlich den Nachteil mit sich, dass Magnesium mit Bismut bevorzugt die intermetallische Verbindung Mg3Bi2 bildet. Diese lagert sich in den Bismut tropfen ein und setzt die Einbettfähigkeit der Bismuttropfen für Abriebpartikel deutlich herab. Durch Zinnzugabe wird die mechanische Belastbarkeit des Gleitlagerwerkstoffs bei höheren Temperaturen erheblich beeinträchtigt. Außerdem führen die in der DE 4014430 A1 und in der US 5,286,445 vorgeschlagenen Temperaturen der Wärmebehandlung von über 480 °C, zur Bildung spröder intermetallischer Phasen zwischen der Stahlstützschale und dem Aluminium.
  • Die vorstehend beschriebenen Bismut haltigen Legierungen haben bisher sämtlich keine praktische Bedeutung erlangt, da die bei ihrer Herstellung durch Stranggießen und nachfolgender Weiterverarbeitung zur Gleitlagerschale ablaufenden komplexen Vorgänge bis jetzt nicht in ausreichendem Maße beherrscht wurden. Als Voraussetzung für ein optimales Eigenschaftsprofil der Aluminiumgleitlagerlegierungen gilt neben einer feinen Verteilung der Minoritätsphase im Gusszustand besonders die Möglichkeit, auch nach den notwendigen Umform- und Walzplattiervorgängen eine feine Verteilung der Minoritätsphase beibehalten zu können. Weitere Anforderungen sind eine hohe Festigkeit, mechanische Belastbarkeit - unter anderem auch bei hohen Temperaturen - Verschleißbeständigkeit der Aluminiummatrix sowie eine gute Umformbarkeit.
  • Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, durch entsprechende Kombination der Legierungselemente eine Legierung zu bilden, die durch ein spezifisch ultrafeinkörniges Gefüge mit kleinen Bismut-Einschlüssen gekennzeichnet ist und es ermöglicht, eine gleichmäßige und feine Verteilung der Bismutphase zu erreichen und diese während der nachfolgenden Weiterverarbeitung der Bänder, beispielsweise in der Fertigungsphase zu einer Gleitlagerschale, beizubehalten.
  • Diese Aufgabe wird durch eine monotektische Aluminium-Gleitlagerlegierung mit Bismut-Einschlüssen gelöst, die besteht aus 1 bis 20 Gew.% Bismut, wenigstens einem Element ausgewählt aus 0,05 bis 7 Gew.% Kupfer, 0,05 bis 15 Gew.% Silizium, 0,05 bis 3 Gew.% Mangan und 0,05 bis 5 Gew.% Zink als Hauptlegierungselemente und 0,005 bis 0,4 Gew.% Titan, 0,005 bis 0,7 Gew.% Zirkonium und 0,001 bis 0,1 Gew.% Bor als Zusatzelemente sowie optional einem oder mehreren weiteren Zusatzelementen, Rest Aluminium.
  • Die erfindungsgemäße Aluminium-Gleitlagerlegierung ist ultrafeinkörnig und weist eine gleichmäßige und feine Verteilung der Bismutphase auf. Sie hat verbesserte technologische Eigenschaften, wie Walzbarkeit, Schweißbarkeit mit Stahl und Dauerfestigkeit des Gleitlagermetalls. Diese Eigenschaften werden durch die Besonderheiten der Wechselwirkung von Aluminium mit Mangan, Silizium, Zink und/oder Kupfer sowie mit der Kombination von Titan, Zirkonium und Bor in flüssigem Zustand und im Prozess der Kristallisation erreicht. Die Kombination der Zusatzelemente Titan, Zirkonium und Bor bewirkt in überraschender Weise die ultrafeinkörnige Struktur, die auch in einer anschließenden Nachverarbeitung beibehalten wird. Die Kombination der genannten Zusatzlegierungselement führt in einer Aluminium-Bismut-Mangan (Kupfer, Silizium oder Zink) Legierung zur Bildung eines spezifischen ultrafeinkörnigen Gefüges von ca. 100 bis 20 µm mit kleinen Bismut-Einschlüssen von 50 bis 1 µm. Dieses Gefüge ist geeignet für eine hochgradige plastische Umformung. Nach einer derartigen Umformung zeigt die erfindungsgemäße Legierung ein Verhalten, das einem superplastischen Verhalten ähnelt und erhöhte mechanische und tribologische Eigenschaften gewährleistet, nämlich ein gutes Ermüdungsverhalten, eine niedrige Fressgrenze, einen niedrigen relativen Verschleiß und eine hohe spezifische Tragfähigkeit. Die Kombination von Titan, Zirkonium und Bor bewirkt die Kornfeinung von Aluminiumlegierungen, die Kupfer, Zink, Silizium oder Mangan oder eine Kombination dieser Elemente als Hauptlegierungselemente enthalten. Die erfindungsgemäße Gleitlagerlegierung hat superplastische Eigenschaften. Superplastische Eigenschaften von Aluminiumlegierung sind grundsätzlich bekannt.
  • Durch T.Ruspaev, U. Draugelates und B. Bouaifi; Einflus der Al2Cu - Phase auf die Superplastizität der AlCuMn Legierung, Mat-wiss. u. Werkstofftech. 34, 219-224, 2003.) sind Legierungen mit superplastischer Umformbarkeit bekannt. Als Beispiele sind angegeben: AlZn5,7Mg1,6Zr0,4; AlZn6,1Mg3,1Cu1,5MnCrTi; AlCu6Zr0,5; AlCu6Mn0,4Zr0,2.
  • Durch US 3,841,919 A ist bekannt, dass Legierungszusammensetzungen im begrenzten Konzentrationsbereich: Punkt A (89.8%, Al, 9.7% Si und 0.5% Mg), Punkt B (78.6% Al, 14.1 % Si und 7.3% Mg), Punkt C (78.5% Al, 16.6% Si und 4.9% Mg) und Punkt D (86.3% Al, 13.2% Si und 0.5% Mg) Superplastizität zeigen.
  • Durch EP 0 297 035 B1 ist bekannt, dass Legierungen mit 0,8 - 2,5%Si, 3,5 - 6,0% Mg, 0,1-0,6% Mn, 0,05-0,5% Zr, max. 6,0% Zn, max. 3,0% Cu, 0,3% Si, 0,05 %Ti, 0,05%Cr, Rest Aluminium zur superplastischen Umformbarkeit geeignet sind.
  • WO/1983/001629 zeigt eine superplastische Aluminiumlegierungsplatte, die 1,5 bis 9,0% Magnesium, 0,5 bis 5,0% Silicium, 0,05 bis 1,2% Mangan, 0,05 bis 0,3% Chrom und den Rest aus Aluminium enthält und ein Verfahren zur Herstellung einer superplastischen Aluminiumlegierungsplatte durch kontinuierliches Gießen einer geschmolzenen Aluminiumlegierung, die 1,5 bis 9,0% Magnesium, 0,5 bis 5,0% Silicium, 0,05 bis 1,2% Mangan und 0,05 bis 0,3% Chrom enthält, um einen 3 bis 20 mm dicken Streifen zu bilden, wobei er einer Homogenisierung unterworfen wird. Die Verarbeitung bei 430 bis 550 °C und das Kaltwalzen auf ein Walzverhältnis von 60% oder mehr.
  • Durch die Habilitationsschrift zur Erlangung der Lehrbefugnis im Fach Werkstofftechnik von Dr.-Ing. Dipl.-Phys. Ralph Jörg Hellmig, TU Clausthal, 2008 „Hochgradige plastische Umformung durch Equal Channel Angular Pressing (ECAP)“ ist bekannt, dass Legierungen mit superplastischer Umformbarkeit durch spezifische, ultrafeinkörnige Gefüge gekennzeichnet sind und folgende Eigenschaften haben:
    • - deutliche Steigerung der Festigkeit gegenüber konventionellen Werkstoffen
    • - einstellbare Zustände hoher Festigkeit und Duktilität durch geeignete Kombination mit Wärmebehandlungen
    • - extreme Superplastizität
    • - verbessertes Ermüdungsverhalten.
  • Es ist bekannt, dass metallphysikalische Ursachen der Superplastizität sind:
    • - Korngrenzgleiten (Kornform bleibt erhalten (Modell: öliger Sand), Drehung und Verschiebung der einzelnen Körner)
    • - Versetzungskriechen (durch thermisch aktivierte Prozesse werden Hindernisse wie Leerstellen oder Zwischengitteratome überwunden)
    • - Diffusionskriechen (Leerstellen diffundieren durch das Kristallgitter)
    • - Dynamischer Erholungsprozess (Erholungsvorgang, wie z.B. das Quergleiten von Schraubenversetzungen).
  • Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Kombination der Zusatzelemente Titan, Zirkonium und Bor zu einer ultrafeinkörnigen, superplastischähnlich monotektischen Aluminium-Gleitlageriegierung mit kleinen Bismut-Einschlüssen führt, die zur hochgradig plastischen Umformung geeignet ist. Allerdings führt eine Erhöhung der Elementkonzentrationen oberhalb von 7 Gew.% für Kupfer oder Zink, oberhalb von 15 Gew.% für Silizium und oberhalb von 3 Gew.% für Mangan zu einer Vergröberung der Struktur und Verschlechterung der Legierungseigenschaften. Bevorzugt liegt der Gehalt an Zink bis 2,5 Gew.%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Gew.%. Der Gehalt an Silizium liegt bevorzugt zwischen 1,2 und 15 Gew.%, wobei besonders bevorzugt die Anteile 1,5 bis 5 Gew.% und 10 bis 15 Gew.% sind.
  • Eine Erklärung für die ultrafeinkörnige Struktur der erfindungsgemäßen Gleitlagerlegierung ergibt sich aus der Bildung von speziellen Clustern mit hoher Packungsdichte.
  • Mangan hat einen nur unwesentlich kleineren Atomradius (MnAtomradius = 127 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt MnAtomradius/AlAtomradius = 0,8881 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742].
  • Das liegt sehr nahe am optimalen Verhältnis der Atomradien von 0,9 für die Bildung icosaedrischer Cluster mit der Koordinationszahl - 12.
  • Silizium hat einen nur unwesentlich kleineren Atomradius (SiAtomradius = 110 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt SiAtomradius/AlAtomradius = 0,769 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742].
  • Kupfer und Zink haben ebenfalls einen nur unwesentlich kleineren Atomradius (Cu(Zn)Atomradius = 135 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt Cu(Zn)Atomradius/AlAtomradius = 0,94 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742].
  • Das liegt sehr nahe am optimalen Verhältnis der Atomradien von 0,9 für die Bildung icosaedrischer Cluster mit der Koordinationszahl - 12.
  • Titan hat einen nur unwesentlich kleineren Atomradius (TiAtomradius = 140 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt TiAtomradius/AlAtomradius = 0,979 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742].
  • Das liegt sehr nahe am optimalen Verhältnis der Atomradien von 1,0 für die Bildung octahedraler, FCC (flächenzentriert) oder cuboktaedrischer Cluster mit der Koordinationszahl - 12.
  • Zirkonium hat einen nur unwesentlich größeren Atomradius (ZrAtomradius = 155 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt TiAtomradius/AlAtomradius = 1,08 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742].
  • Bor hat einen wesentlich kleineren Atomradius (BAtomradius = 85 pm) als Aluminium (AlAtomradius = 143 pm). Das Verhältnis der atomaren Radien beträgt TiAtomradius/AlAtomradius = 0,594 [ D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742] .
  • Das liegt sehr nahe am optimalen Verhältnis der Atomradien von 0,591 für die Bildung icosaedrischer Cluster mit der Koordinationszahl - 7.
  • Eine wohl wichtige Rolle bei der Bildung der Struktur der Legierung während der Kristallisation spielt Bor in Verbindung mit Titan und/oder Aluminium.
  • Es ist bekannt, dass icosaedrische oder decahedrische Cluster insbesondere mit der Koordinationszahl - 7 eine besondere Neigung zur starken Unterkühlung der Schmelze aufweisen. Im unterkühlten Zustand bildet sich eine ikosaedrische oder decahedrische Nahordnung heraus und es bilden sich Cluster mit einer hohen Packungsdichte. Ikosaedrische Nahordnung einerseits und der feste Körper andererseits haben deutlich unterschiedliche Packungen. Die Erhöhung der Packungsdichte bei starker Unterkühlung hemmt die Diffusion der Atome für die Kristallisation und für andere Phasenumwandlungen. Im Fall einer großen Unterkühlung weist die Schmelze einen großen Überschuss an freier Energie auf, den das System für vielfältige Erstarrungswege weit außerhalb des Gleichgewichts in mannigfachen metastabilen Phasen nutzen kann. Somit können metastabile Festkörper entstehen, die aus übersättigten Mischphasen, korngefeinten Legierungen, ungeordneten Übergitterstrukturen, metastabilen kristallographischen Phasen bestehen können. Dies führt zu einer erheblichen Verfestigung der Legierung.
  • Basierend auf diesen Berechnungen führen Mangan, Kupfer und Zink, Zirkon und Titan zur Bildung von besonders dichten und stabilen Clustern mit Aluminium mit der Koordinationszahl 12, deren Ausprägung - decahedrisch, icosaedrisch oder octahedral, FCC (flächenzentriert) oder cuboktaedrisch sein kann. Dies führt zu einer besonders wirksamen Wechselwirkung zwischen Aluminium und Kupfer und Zink, Zirkon, Titan und Mangan Atomen, wobei Kupfer und Zink, Zirkon, Titan und Mangan Initiatoren für eine dichte Packung sowohl im flüssigen als auch im festen Zustand sind.
  • Die decahedrische oder icosaedrische Packung einerseits und der feste Körper andererseits haben deutlich unterschiedliche Packungen. Die Erhöhung der Packungsdichte bei starker Unterkühlung hemmt die Diffusion der Atome für die Kristallisation und für andere Phasenumwandlungen. Im Fall einer großen Unterkühlung weist die Schmelze einen großen Überschuss an freier Energie auf, den das System für vielfältige Erstarrungswege weit außerhalb des Gleichgewichts in mannigfachen metastabilen Phasen nutzen kann. Somit können metastabile Festkörper entstehen, die aus übersättigten Mischphasen, korngefeinten Legierungen, ungeordneten Übergitterstrukturen, metastabilen kristallographischen Phasen bestehen können. Die durch die Clusterbildung erzielte Kornfeinung führt zu einer Änderung der Morphologie von einem grobkörnigen dendritischen Gefüge zu einem equiaxialen korngefeinten Gefüge mit einer typischen Korngröße kleiner als 100 Mikrometer. Dies führt auch zu einer wesentlichen Feinung einer Bismutphase bis zur mittleren Größe von 20 Mikrometern.
  • Zu große Mengen an zusätzlichen Legierungselemente können das Kristallisationsintervall vergrößern und die optimale Wechselwirkung zwischen Aluminium und Kupfer, Silizium, Mangan, Zink, Titan, Zirkon, Bor behindern. Dies trägt zur Entwicklung von Seigerungen und zur Vergrößerung der Bismuteinschlüsse bei, wodurch sich die Eigenschaften der Legierung verschlechtern. Um den positiven Einfluss von Kupfer und Zink, Zirkon, Titan und Mangan zu gewährleisten, ist es sinnvoll, dass die Menge zusätzlicher Elemente kleiner als 1,0 Gew.% ist.
  • Bei der erfindungsgemäßen Gleitlagerlegierung dient Bismut als einziger Weichphasenbildner, d. h. es liegt zu diesem Zweck keine Kombination von Bismut mit Blei und/oder Zinn vor. Blei und/oder Zinn sollen in der erfindungsgemäßen Gleitlagerlegierung nicht oder allenfalls in geringen Mengen mit einem Gesamtanteil von unter 0,5 Gew.% vorkommen.
  • Mit weiteren Zusatzlegierungselementen ist es möglich, die Eigenschaft der erfindungsgemäßen Legierung auf einen bestimmten Verwendungszweck speziellen anzupassen.
  • Die infrage kommenden Zusatzlegierungselemente sind unterteilt in fünf Gruppen:
    • Gruppe 1:
      • Tantal, Niob, Hafnium, Vanadium, Wolfram, Molybdän, Antimon, Scandium, Cer, Calcium mit einem Gesamtanteil von maximal 0,5 Gew.%.
    • Gruppe 2:
      • Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom mit einem Gesamtanteil von maximal 1 Gew.%.
    • Gruppe 3:
      • Kohlenstoff, Stickstoff mit einem Gesamtanteil von maximal 0,1 Gew.%.
    • Gruppe 4:
      • Silber, Germanium, Lithium mit einem Gesamtanteil von maximal 1,0 Gew.%.
    • Gruppe 5:
      • Zinn, Blei mit einem Gesamtanteil von maximal 0,5 Gew.%.
  • In den einzelnen Gruppen sind untere Grenzen jeweils 0,001 Gew.%, also im Wesentlichen die Nachweisbarkeitsgrenze.
  • Die Zusatzlegierungselemente der Gruppe 1 zeigen zwei Wirkungsmechanismen. Diese Mechanismen wirken im Allgemeinen gleichzeitig, aber in einigen Fällen wird der eine vom anderen dominiert.
  • Wirkungsmechanismus 1:
  • Die Elemente Tantal, Niob, Hafnium, Vanadium, Wolfram, Molybdän, Antimon, Scandium, Cer haben einen größeren oder zumindest nicht wesentlich kleineren Atomradius als Aluminium und führen zur Bildung von besonders dichten und stabilen Clustern der Koordinationszahl 12 - decahedrische oder octahedrale und cuboktaedrische Cluster. Die decahedrische Packung einerseits und der feste Körper andererseits haben deutlich unterschiedlich Packungen. Die Erhöhung der Packungsdichte bei starker Unterkühlung hemmt die Diffusion der Atome für die Kristallisation und für andere Phasenumwandlungen. Im Fall einer großen Unterkühlung weist die Schmelze einen großen Überschuss an freier Energie auf, den das System für vielfältige Erstarrungswege weit außerhalb des Gleichgewichts in mannigfachen metastabilen Phasen nutzen kann. Somit können metastabile Festkörper entstehen, die aus übersättigten Mischphasen, korngefeinten Legierungen, ungeordneten Übergitterstrukturen, metastabilen kristallographischen Phasen bestehen können. Die durch die Clusterbildung erzielte Kornfeinung führt zu einer Änderung der Morphologie von einem grobkörnigen dendritischen Gefüge zu einem equiaxialen korngefeinten Gefüge mit einer typischen Korngröße kleiner als 100 Mikrometer. Dies führt auch zu einer wesentlichen Feinung der Bismut Phase bis zur mittleren Größe von 20 Mikrometern. Während der Bildung des octahedralen und cuboctahedralen Clusters dominiert das Kristallwachstum. Die Packungen der octahedralen und cuboctahedralen Cluster einerseits und des festen Körpers andererseits weisen Ähnlichkeiten auf. In diesem Fall entsteht nur eine sehr geringe Unterkühlung vor der Erstarrungsfront und es bildet sich ein transkristallines Gefüge mit einer typischen Korngröße kleiner als 500 Mikrometer mit kleinen Einschlüssen von Bismut bis zu einer mittleren Größe von 10 Mikrometern innerhalb der transkristallinen Körner aus.
  • Wirkungsmechanismus 2:
  • Die Elemente Tantal, Niob, Hafnium, Vanadium, Wolfram, Molybdän, Scandium reagieren peritektisch mit Aluminium und führen zur Bildung zusätzlicher Kristall-keime aus einer AlxM1-Phase, wobei M1 eines der genannten Metalle ist. Die zusätzlichen Kristallisationskeime führen zur Feinung der Matrix (αAl). Dies führt auch zu einer Feinung der Bismut Phase bis zur mittleren Größe von 40 Mikrometern. Die zusätzlichen Kristallisationskeime können Al3V, Al3Nb, Al3Ta-Phase Art sein. Die Kornfeinung durch Keimbildung ändert die Morphologie von einem grobkörnigen dendritischen Gefüge zu einem feinkörnigen dendritischen Gefüge mit einer typischen Korngröße größer als 100 Mikrometer. Im Falle einer starken Dominanz des zweiten Mechanismus, was oft der Fall ist, wenn eine hohe Konzentration von Zusatzlegierungselementen der Gruppe 1 eine grobe intermetallische Phase bilden, wird die Bismutphase bis zu einer Korngröße von 100 Mikrometern vergröbert. Da auch hier die Erhöhung der AlxM1 - Phase zur Senkung der Plastizität und Vergröberung der Bismutphase führen kann, soll der Summenanteil (Gesamtanteil) nach oben mit 0,5 Gew.% begrenzt werden.
  • Sc, Hf, Nb, Zr, Ti, V, Mn bilden übersättigte α-Mischkristalle, besonders, bei hohen Erstarrungsgeschwindigkeiten. Durch eine anschließende Wärmebehandlung wird das gelöste Sc, Zr, Ti, V, Mn gezielt als sekundäre Al3XYZ, wo XYZ - Sc, Hf, Nb, Zr, Ti, V, wie zum Beispiel: Al3(Sc, Zr) oder Al3(Ti,Zr) Al12Mn2CU Nanophasen. Die hohe Dichte dieser nano-strukturierten Phasen bewirkt signifikante Festigkeitssteigerungen bei gleichzeitig hoher Zähigkeit. Diese nano-strukturierten Phasen bewirken eine Hemmung des Rekristallisationsprozesses und führen zur Bildung und Erhaltung ultrafeinkörniger Kornstrukturen. Letztlich führen diese zu den besonderen Eigenschaften der ultrafeinkörnigen Superplastisch-ähnlichen monotektischen Aluminium-Gleitlagerlegierung mit kleinen Bismut Einschlüssen, die zu hochgradiger plastischer Umformung geeignet ist.
  • Die Zusatzlegierungselemente der Gruppe 2, nämlich Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom, die einen wesentlich kleineren Atomradius als Aluminium haben, führen zur Bildung von besonders dichten und stabilen Clustern der Koordinationszahlen 12, 11, 10, 9 vom ikosaedrischen Clustertyp, die mit Aluminium eine eutektische Umwandlung zeigen. Die Zusatzlegierungselemente der Gruppe 2 nämlich Silizium, Zink, Kupfer, Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom, bilden mit Aluminium das Eutektikum e(αAl + AlxM2y), wobei M2 eines der Elemente aus dieser Gruppe ist. Das Eutektikum besteht somit aus zwei Phasen, nämlich αAl-Mischkristall und der intermetallische Phase AlxM2y. In den aAl-Mischkristallen gelöste Legierungsatome bewirkten die sogenannte Mischkristallhärtung. In der Matrix feindispers eingelagerte Teilchen AlxM2y stellen Hindernisse für die wandernden Versetzungen dar und bewirken eine Teilchenhärtung. Es ist bekannt, dass eutektische Legierungen eine besondere Neigung zur starken Unterkühlung aufweisen. Im unterkühlten Zustand bildet sich eine ikosaedrische Nahordnung heraus und es entstehen Cluster mit einer hohen Packungsdichte. Ikosaedrische Nahordnung einerseits und der feste Körper andererseits haben deutlich unterschiedliche Packungen. Die Erhöhung der Packungsdichte bei starker Unterkühlung hemmt die Diffusion der Atome für die Kristallisation und für andere Phasenumwandlungen. Im Fall einer großen Unterkühlung weist die Schmelze einen großen Überschuss an freier Energie auf, den das System für vielfältige Erstarrungswege weit außerhalb des Gleichgewichts in mannigfachen metastabilen Phasen nutzen kann. Somit können metastabile Festkörper entstehen, die aus übersättigten Mischphasen, korngefeinten Legierungen, ungeordneten Übergitterstrukturen, metastabilen kristallographischen Phasen bestehen können. Dies führt zu einer erheblichen Verfestigung der Legierung. Da ein hoher Anteil an Eutektikum zur Senkung der Plastizität beitragen kann, soll der Summenanteil mit 1,0 Gew.% nach oben begrenzt sein.
  • Durch die Elemente Kohlenstoff und Stickstoff der Gruppe 3, oder einer Kombination von Kohlenstoff, Stickstoff mit Titan, Zirkonium, Tantal, Niob, Vanadium werden hauptsächlich zusätzliche Kristallisationskeime gebildet. Diese zusätzlichen Kristallisationskeime können AlTiC, AlTiB, TaC, TiC-Phase sein. Da die Erhöhung der genannten Phasen zur Senkung der Plastizität betragen kann, wird der Gesamtanteil dieser Legierungselemente nach oben mit 0,1 Gew.% begrenzt.
  • Die Zusatzlegierungselemente der Gruppe 4 nämlich Silber, Germanium, Lithium sind in der Aluminiummatrix löslich und bilden αAl-Mischkristalle. Dadurch wird die Mischkristallhärtung bewirkt. Der Summenanteil soll mit 1,0 Gew.% begrenzt werden.
  • Es wurde festgestellt, dass die Zugabe von Titan und Bor auch durch die Anwendung des handelsüblichen Kornfeinungsmittel AlTi5B1 oder AlTi3C0,15 in Zugabemengen von ca. 0,3 bis 2 Gew.-% erfolgen kann. Dadurch wird eine starke kornfeinende Wirkung auf die erfindungsgemäße Legierung ausgeübt und die Bildung von Warmrissen beim Stranggießen mit verschiedenen Abkühlungsgeschwindigkeiten sicher unterbunden. Die Zugabe der erwähnten Kornfeinungsmittel bewirkt darüber hinaus eine deutliche Reduzierung der Größe der Minoritätsphase. Der maximale Durchmesser der Bismuttropfen konnte durch Einsatz von Kornfeinungszusätzen im Gusszustand sogar bei relativ kleinen Abkühlungsgeschwindigkeiten von ca. 5 K/s auf weniger als 30 Mikrometer reduziert werden.
  • Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumgleitlagerlegierung unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusammensetzung wie oben beschrieben. Bevorzugt werden die Legierungsbestandteile in einem Gießverfahren zu einer Legierung verbunden, bei weichem die Abkühlungsgeschwindigkeit 5 bis 300 K/s beträgt. Die Abkühlgeschwindigkeit kann auf bis zum 1000 K/s bei Zugabe der oben erwähnten Kornfeinungsmittel erhöht werden. Die Legierung kann ansonsten auch mit anderen üblichen Produktionsverfahren hergestellt werden, insbesondere durch andere Gießverfahren. Derzeit wird die Herstellung durch Stranggießen bevorzugt. Die Konditionen sind dann so anzupassen, dass vorzugsweise tropfenförmige Bismuteinlagerungen entstehen. Beim Stranggießen beträgt die Abzugsgeschwindigkeit vorzugsweise 2 bis 15 mm/s. Die durch Gießen gewonnene Legierung wird gemäß bevorzugter Ausführung dieser Erfindung im Zuge nachfolgender Umformungsprozesse wenigstens einer Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen ca. 230 und 400 °C unterzogen. Eine solche Wärmebehandlung folgt vorzugsweise auf einen Walz- und/oder Walzplattiervorgang, wobei innerhalb des Fertigungsprozesses zwischen dem Gießen der Legierung und dem Endprodukt mehrere Walz- und/oder Plattiervorgänge durchgeführt werden können und sich wenigstens eine Wärmebehandlung an den letzten Walz- und/oder Walzplattiervorgang oder aber an mehrere oder alle dieser Vorgänge anschließen.
  • Für die Bereitstellung eines Halbzeugs oder im Verlaufe der Produktion von Produkten wie u.a. Gleitlagern kann die gegossene Legierung mit wenigstens einer Stützschicht versehen werden. Die Stützschicht kann insbesondere eine Stahlschicht sein. Weitere Schichten, z.B. Haftvermittlerschichten oder Beschichtungen können hinzukommen.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin eine Gleitlagerschale, die als eines der darin verwendeten Materialien eine erfindungsgemäße Legierung enthält oder aus dieser besteht. Schließlich umfasst die Erfindung ein Gleitlager mit einer solchen Gleitlagerschale bzw. die Verwendung der erfindungsgemäßen Legierung in einem Gleitlager.
  • Die Erfindung ist im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Zur Herstellung des Gleitlagerwerkstoffes werden in diesem Beispiel an einer Stranggießanlage Gussbänder mit einem Querschnitt 10 mm ×130 mm erzeugt. Bei der Herstellung der Bänder liegt die Abzugsgeschwindigkeit bei 8 mm/s sowie die Abkühlungsgeschwindigkeit bei 100 K/s. Zunächst werden die Stränge an den Breitseiten auf eine Dicke von etwa 8 mm horizontalgefräst. Anschließend wird ein gebürsteter und entfetteter Haftvermittler aus einer Aluminiumlegierung mit dem ersten Walzstich auf die ebenfalls gebürstete und entfettete AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0,005-, AlBi7Mn2,3Cu1,6Cr0,35Ti0,15Zr0,15B0,003-, AlBi5Cu1,5Mn0,45Ti0,25Zr0,23B0,004, AlBi5Cu2,5Zn2Si1Mn0,45Ti0,25Zr0,25B0,002- oder AlSil1Bi7Cu0,5Ti0,17Zr0,22B0,009 -Legierung im Walzgerüst aufplattiert. Um die Plattierfähigkeit des Aluminium-Lager-Werkstoffbandes zu verbessern, wird dieses einer Erholungsglühung bei 370 °C von bis zu 3 Stunden Dauer unterzogen. Die Dicke des plattierten Vormaterialbandes liegt bei 4 mm. Dieses wird anschließend auf 1,3 mm in nur einem Walzstich abgewalzt und auf Stahlband auf einem Plattierwalzwerk miteinander verbunden.
  • Anschließend wird die erzeugte Werkstoffverbindung einer 3 Stunden dauernden Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 360 °C unterzogen, wobei die Bindung zwischen dem Stahl und dem Aluminium-Lagerwerkstoff durch einen Diffusionsprozess gesteigert wird und die nach dem Plattieren in der Aluminium-Zink-Kupfer-Matrix stark gestreckten Bismutfäden überwiegend zu feinen bis zu 20 µm großen kugelförmigen Tropfen umgebildet werden. Die ebenfalls aus der Wärmebehandlung resultierende hohe Härte von wenigstens 55 HB (2,5/62,5/30) für AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0,005, 62 HB für AlBi7Mn2,3Cu1,6Cr0,35Ti0,15Zr0,15B0,003, 60 HB für AlBi5Cu1,5Mn0,45Ti0,25Zr0,23B0,004, 63 HB für AlBi5Cu2,5Zn2Si1Mn0,45Ti0,25Zr0,025B0,002 und 82 HB für AlSi11Bi7Cu0,5Ti0,17Zr0,22B0,009 (Tabelle 1) ist vorteilhaft. Nach dieser Wärmebehandlung kann das plattierte Band unterteilt und zu Lagerschalen eingeformt werden.
  • Der Vergleich der technologischen und mechanischen Eigenschaften (Tabelle 1) der AlZn5Cu3Bi7-Legierung gemäß WO2006131129A1 und der entwickelten Legierungen AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0,005 und AlBi7Mn2,3Cu1,6Cr0,35Ti0,15Zr0,15B0,003; AlBi5Cu1,5Mn0,45Ti0,25Zr0,23B0,004; AlBi5Cu2,5Zn2Si1Mn0,45Ti0,25Zr0,23B0,002, AlSi11Bi7Cu0,5Ti0,17Zr0,22B0,009 zeigt, dass die entwickelten Legierungen über die höheren technologischen und mechanischen Eigenschaften verfügen. Tabelle 1. Vergleich der technologischen und mechanischen Eigenschaften (Tabelle 1).der Legierung AlZn5Cu3Bi7-Legierung gemäß WO2006131129A1 und der entwickelten Legierungen
    Legierung Härte 2,5/62,5/30 nach Wärmebehandlung 3h, 360°C notwendige Walzstiche zur erreichen 1,3 mm nach Plattierung
    AlZn5Cu3Bi7, von WO2006131129A1 43 5
    AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0, 005 55 1
    AlBi7Mn2,3Cu1,6Cr0,35Ti0,15 Zr0,15B0,003 62 1
    AlBi5Cu1,5Mn0,45Ti0,25 Zr0,23B0,004 60 1
    AlBi5Cu2,5Zn2Si1Mn0,45Ti0,25 Zr0,25B0,002 63 1
    AlSi11Bi7Cu0,5Ti0,17Zr0,22 B0,009 72 1
  • Die erfindungsgemäße Gleitlagerlegierung wird vorzugsweise stranggegossen und zeichnet sich im Gusszustand bereits durch eine feine Verteilung der Bismutphase aus, die weitgehend unabhängig von der Abzug- und Abkühlgeschwindigkeit ist. Im Zuge einer weiteren Behandlung beim Walzen und Walzplattieren entstandene lange Bismutplatten können nachfolgend durch eine Wärmebehandlung bei Temperaturen von 270 °C bis 400 °C zu fein verteilten kugelförmigen Tropfen vollständig rekoaguliert werden, die bei entsprechender Verfahrensführung kleiner als 20 µm vorliegen. Vorzugsweise enthält die Legierung zwischen ca. 7 und 12 Gew.-% Bismut. Der Anteil an Mangen liegt zwischen 1 und 5 Gew.-%, insbesondere zwischen ca. 1,3 und 4,5 Gew.-%. Die Anteile der verschiedenen Elemente sind unabhängig voneinander im Rahmen der gegebenen Grenzen variierbar.
  • Die beigefügten Gefügeabbildungen verdeutlichen die Struktur von Ausführungsbeispielen.
  • Die 1 und 2 zeigt das Gefüge der AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0,005 und AlBi7Mn2,3Cu1,6Cr0,35Ti0,15Zr0,15B0,003 Legierungen nach dem Gießen und nach dem Plattieren auf Stahlband. Dunkel abgebildet ist die Bismutphase.
  • Die 3 zeigt, das Gefüge der AlBi7Mn1,4Cu0,5Ti0,15Zr0,3B0,005-Legierung (geätzt) plattiert auf Stahlband.
  • Die 4 zeigt das Gefüge der AlSi11Bi7Cu0,5Ti0,17Zr0,22B0,009-Legierung (geätzt).
  • Es soll erwähnt werden, dass die Beispiele allein der Illustration dienen und die Erfindung nicht beschränken. Dem Fachmann ist auch bekannt, wie Gleitlager und Lagerschalen hergestellt werden und wie somit die Herstellung der erfindungsgemäßen Legierung in die üblichen Lager-Herstellungsprozesse einbezogen werden kann.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4003018 A1 [0008]
    • EP 0940474 A1 [0009]
    • EP 0190691 A1 [0010]
    • DE 4014430 A1 [0011, 0013]
    • US 5286445 [0012, 0013]
    • US 3841919 A [0019]
    • EP 0297035 B1 [0020]
    • WO 1983/001629 [0021]
    • WO 2006131129 A1 [0059]
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • Durch T.Ruspaev, U. Draugelates und B. Bouaifi; Einflus der Al2Cu - Phase auf die Superplastizität der AlCuMn Legierung, Mat-wiss. u. Werkstofftech. 34, 219-224, 2003 [0018]
    • D.B. Miracle, Candidate Atomic Cluster Configurations in Metallic Glass Structures. Materials Transactions, Vol. 47, No. 7 (2006) pp. 1737 to 1742 [0026, 0028, 0029, 0031, 0033, 0034]

Claims (12)

  1. Monotektische Aluminium-Gleitlagerlegierung mit Bismut-Einschlüssen, die für eine plastische Verformung geeignet ist, bestehend aus 1 bis 20 Gew.% Bismut wenigstens einem Element ausgewählt aus 0,05 bis 7 Gew.% Kupfer 0,05 bis 15 Gew.% Silizium 0,05 bis 3 Gew.% Mangan 0,05 bis 5 Gew.% Zink als Hauptlegierungselement und in Kombination 0,005 bis 0,4 Gew.% Titan 0,005 bis 0,7 Gew.% Zirkonium 0,001 bis 0,1 Gew.% Bor als Zusatzlegierungselemente sowie optional einem oder mehreren weiteren Zusatzelementen, Rest Aluminium.
  2. Gleitlagerlegierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Zusatzlegierungselemente aus den nachstehenden Gruppen enthalten sind: Gruppe 1: Tantal, Niob, Hafnium, Vanadium, Wolfram, Molybdän, Antimon, Scandium, Cer, Calcium mit einem Gesamtanteil von maximal 0,5 Gew.%. Gruppe 2: Nickel, Kobalt, Eisen, Chrom mit einem Gesamtanteil von maximal 1 Gew.% Gruppe 3: Kohlenstoff, Stickstoff mit einem Gesamtanteil von maximal 0,1 Gew.% Gruppe 4: Silber, Germanium, Lithium mit einem Gesamtanteil von maximal 1,0 Gew.% Gruppe 5: Zinn, Blei mit einem Gesamtanteil von maximal 0,5 Gew.%.
  3. Gleitlagerlegierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil Bismut 4,5 bis 15,5 Gew.%, bevorzugt 5 bis 8 Gew.% beträgt.
  4. Gleitlagerlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil Mangan und/oder Kupfer und/oder Silizium und/oder Zink 0,5 bis 2,8 Gew.%, bevorzugt 0,7 bis 1,5 Gew.% beträgt.
  5. Gleitlagerlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung bis zu 3 Gew.% Al-Ti-B oder Al-Ti-C Kornfeinungsmittel enthält.
  6. Verfahren zur Herstellung einer Aluminium-Gleitlagerlegierung mit der in einem der Ansprüche 1 bis 4 angegebenen Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierungselemente in einem Gießverfahren zu der Legierung verbunden werden, bei dem die Abkühlgeschwindigkeit zwischen 5 und 300 K/s liegt.
  7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Gießverfahren ein Stranggießverfahren verwendet wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung für die Bereitstellung eines Halbzeugs mit wenigstens einer Stützschicht versehen wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung im Zuge nachfolgender Umformprozesse wenigstens einer Wärmebehandlung bei Temperaturen von 200°C bis 400°C unterworfen wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebehandlung auf einen Walz- und/oder Walzplattiervorgang erfolgt.
  11. Gleitlagerelement mit einer Stützschicht und einer darauf aufgebrachten Gleitlagerlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
  12. Gleitlager gebildet mit wenigstens einem Gleitlagerelement nach Anspruch 11.
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