DE102022119283A1 - Trace element modification of an iron-rich phase in aluminum-silicon alloys to accommodate high iron contents - Google Patents
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Abstract
Es sind Verfahren und wärmebehandelte Komponenten aus Aluminiumgusslegierung für ein Fahrzeug bereitgestellt, die aus einer Aluminiumlegierung mit einem hohen Anteil an recyceltem Aluminiumschrott hergestellt sind. Die Legierung kann Silicium mit einem Massenanteil von ≥ 5 % bis ≤ 11 %, Magnesium mit einem Massenanteil von ≤ 0,5 %, Eisen mit einem Massenanteil von ≥ 0,2 % bis ≤ 1,1 %, Kupfer mit einem Massenanteil von ≤ 0,5 %, Zink mit einem Massenanteil von ≤ 0,5 %, Titan mit einem Massenanteil von ≤ 0,2 %, Chrom mit einem Massenanteil von ≤ 0,02 %, Mangan mit einem Massenanteil von ≤ 0,05 %, Strontium mit ≤ 200 ppm, ein Legierungselement mit ≥ 50 ppm bis ≤ 500 ppm, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium, Lanthan, Samarium, Europium, Gadolinium, Terbium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thulium, Ytterbium und Kombinationen davon besteht, und einen Rest Aluminium umfassen. Die wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung ist im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen, die eine Plättchenform aufweisen, wobei mindestens ein Bereich eine Streckgrenze von ≥ 180 MPa und eine Dehnung von ≥ 7 % aufweist.Methods and heat-treated cast aluminum alloy components for a vehicle made from an aluminum alloy with a high content of recycled aluminum scrap are provided. The alloy can contain silicon with a mass fraction of ≥ 5% to ≤ 11%, magnesium with a mass fraction of ≤ 0.5%, iron with a mass fraction of ≥ 0.2% to ≤ 1.1%, copper with a mass fraction of ≤ 0.5%, zinc with a mass fraction of ≤ 0.5%, titanium with a mass fraction of ≤ 0.2%, chromium with a mass fraction of ≤ 0.02%, manganese with a mass fraction of ≤ 0.05%, strontium with ≤ 200 ppm, an alloy element with ≥ 50 ppm to ≤ 500 ppm selected from the group consisting of barium, lanthanum, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and combinations thereof , and a remainder of aluminum. The heat-treated cast aluminum alloy component is substantially free of faceted iron-containing intermetallic phases having a platelet shape, with at least one region having a yield strength of ≥ 180 MPa and an elongation of ≥ 7%.
Description
EINLEITUNGINTRODUCTION
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.This section contains background information related to the present disclosure that is not necessarily prior art.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Komponenten aus Aluminiumgusslegierung mit hoher Toleranz gegenüber Eisenverunreinigungen und insbesondere auf Fahrzeuge, die recyclingfähige Komponenten aus Aluminium-Silicium-Gusslegierung mit relativ hohem Eisengehalt umfassen, sowie auf Verfahren zur Herstellung solcher Komponenten aus Aluminiumgusslegierung.The present disclosure relates generally to cast aluminum alloy components with high tolerance to iron contamination and, more particularly, to vehicles that include recyclable aluminum-silicon cast aluminum alloy components with relatively high iron content, and to methods of making such cast aluminum alloy components.
Leichtmetallkomponenten für Fahrzeuganwendungen (z. B. in der Automobilindustrie) werden häufig aus Aluminium- und/oder Magnesiumlegierungen hergestellt. Solche Leichtmetalle können tragende Komponenten bilden, die stark und steif sind und gleichzeitig eine gute Festigkeit und Duktilität (z. B. Dehnung) aufweisen. Hohe Festigkeit und Duktilität sind besonders wichtig für Fahrzeuge, z. B. Automobile.Light metal components for vehicle applications (e.g. in the automotive industry) are often made from aluminum and/or magnesium alloys. Such light metals can form load-bearing components that are strong and stiff while exhibiting good strength and ductility (e.g., elongation). High strength and ductility are particularly important for vehicles, e.g. B. Automobiles.
Das Recycling von Komponenten aus Aluminiumlegierung ist aus Gründen der Energieeinsparung, der Verringerung der Bildung von Kohlendioxid und anderen Schadstoffen sowie der Nachhaltigkeit wünschenswert. Recyceltes Altaluminium enthält jedoch häufig einen relativ hohen Anteil an Eisen als Verunreinigung. Herkömmlicherweise wurden hohe Eisengehalte in Aluminiumlegierungen vermieden, da Eisen sich mit Silicium und Aluminium zu eisenreichen intermetallischen Phasen verbinden kann, die bei der Verformung als Rissauslöser wirken und die Bruchzähigkeit, Duktilität und Dauerhaltbarkeit von Aluminium-Silicium-Gussstücken beeinträchtigen. Bei der Herstellung von Achsschenkeln und Rädern für Fahrzeuge wird beispielsweise der Eisengehalt in einer A356-Aluminiumlegierung auf weniger als 0,15 Gew.-% geregelt. Um jedoch die Maßgabe, dass der Eisengehalt weniger als 0,15 Gew.-% betragen muss, zu erfüllen, kann nur ein sehr geringer Anteil an recyceltem Aluminiumschrott verwendet werden. Daher wäre es wünschenswert, die Eisentoleranz bei Produkten aus Aluminiumgusslegierung zu erhöhen, so dass zusätzliches recyceltes Altaluminium hinzugefügt werden kann, um die Nachhaltigkeit solcher Produkte zu verbessern, ohne dass die mechanische Leistung beeinträchtigt wird.Recycling aluminum alloy components is desirable for reasons of energy conservation, reduction in the formation of carbon dioxide and other pollutants, and sustainability. However, recycled scrap aluminum often contains a relatively high proportion of iron as a contaminant. Traditionally, high iron contents in aluminum alloys have been avoided because iron can combine with silicon and aluminum to form iron-rich intermetallic phases, which act as crack initiators during deformation and affect the fracture toughness, ductility and durability of aluminum-silicon castings. For example, in the manufacture of steering knuckles and wheels for vehicles, the iron content in an A356 aluminum alloy is controlled to less than 0.15% by weight. However, in order to meet the requirement that the iron content must be less than 0.15% by weight, only a very small proportion of recycled aluminum scrap can be used. Therefore, it would be desirable to increase iron tolerance in cast aluminum alloy products so that additional recycled scrap aluminum can be added to improve the sustainability of such products without compromising mechanical performance.
KURZDARSTELLUNGSHORT PRESENTATION
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.This section contains a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf wärmebehandelte Komponenten aus Aluminiumgusslegierung. Bei einer Abwandlung sieht die vorliegende Offenbarung beispielsweise eine wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung für ein Fahrzeug vor, die aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Die Aluminiumlegierung kann Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, ein Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 500 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, sowie einen Rest Aluminium (Al) umfassen. Die wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung ist im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen, die eine Plättchenform aufweisen, wobei mindestens ein Bereich eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 180 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 7 % aufweist.The present disclosure relates to heat treated cast aluminum alloy components. In a variation, the present disclosure provides, for example, a heat-treated cast aluminum alloy component for a vehicle formed from an aluminum alloy. The aluminum alloy may include silicon (Si) with a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to approximately 11%, magnesium (Mg) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction less than or equal to approximately 0.5 %, Titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, Chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, Manganese (Mn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0, 05%, strontium (Sr) with less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 500 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum ( La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof consists, as well as a remainder aluminum (Al). The heat treated cast aluminum alloy component is substantially free of faceted ferrous intermetallic phases having a platelet shape, with at least a portion having a yield strength of greater than or equal to about 180 MPa and an elongation of greater than or equal to about 7%.
Bei einem Aspekt umfasst die Aluminiumlegierung größer oder gleich ungefähr 70 % Altaluminium.In one aspect, the aluminum alloy comprises greater than or equal to about 70% scrap aluminum.
Bei einem Aspekt umfasst die Aluminiumlegierung Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,25 %.In one aspect, the aluminum alloy comprises iron (Fe) having a mass fraction greater than or equal to about 0.25%.
Bei einem Aspekt umfasst die Aluminiumlegierung Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 %.In one aspect, the aluminum alloy comprises iron (Fe) having a mass fraction greater than or equal to about 0.4%.
Bei einem Aspekt umfasst die Aluminiumlegierung Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % und das Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm.In one aspect, the aluminum alloy includes silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) having a mass fraction of greater than or equal to about 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.6%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1% and the alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm.
Bei einem Aspekt umfasst die Aluminiumlegierung Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % und das Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm.In one aspect, the aluminum alloy includes silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) having a mass fraction of greater than or equal to about 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.4% to less than or equal to approximately 0.8%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to about 0.1% and the alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm.
Bei einem Aspekt umfasst die wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung eine eisenhaltige intermetallische Phase, die eine nicht facettierte, abgerundete Morphologie aufweist.In one aspect, the heat treated cast aluminum alloy component includes a ferrous intermetallic phase having a non-faceted, rounded morphology.
Bei einem Aspekt umfasst die wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung eine eisenhaltige intermetallische Phase, die Eisen (Fe), Silicium (Si) und Aluminium (Al) umfasst, und nach der Wärmebehandlung ist die eisenhaltige intermetallische Phase kugelförmig und weist einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 1 Mikrometer bis kleiner oder gleich ungefähr 5 Mikrometer auf.In one aspect, the heat-treated cast aluminum alloy component includes a ferrous intermetallic phase comprising iron (Fe), silicon (Si), and aluminum (Al), and after heat treatment, the iron-containing intermetallic phase is spherical and has an average equivalent diameter of greater than or equal to about 1 micrometer to less than or equal to about 5 micrometers.
Bei einem Aspekt ist das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt, die aus Barium (Ba), Samarium (Sm), Europium (Eu), Erbium (Er) und Kombinationen davon besteht.In one aspect, the alloying element is selected from the group consisting of barium (Ba), samarium (Sm), europium (Eu), erbium (Er), and combinations thereof.
Bei einem Aspekt handelt es sich bei der wärmebehandelten Komponente aus Aluminiumgusslegierung um ein Fahrzeugteil.In one aspect, the heat-treated cast aluminum alloy component is a vehicle part.
Bei einem Aspekt ist die Streckgrenze größer oder gleich ungefähr 210 MPa. In one aspect, the yield strength is greater than or equal to approximately 210 MPa.
Bei einem Aspekt handelt es sich bei der wärmebehandelten Komponente aus Aluminiumgusslegierung um ein Fahrzeugteil, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Komponente für eine Brennkraftmaschine, einem Ventil, einem Kolben, einer Turboladerkomponente, einer Felge, einem Rad, einem Hilfsrahmen, einem Achsschenkel, einem Querlenker, einem Ring und Kombinationen davon besteht.In one aspect, the heat-treated cast aluminum alloy component is a vehicle part selected from the group consisting of an internal combustion engine component, a valve, a piston, a turbocharger component, a rim, a wheel, a subframe, a Steering knuckle, a wishbone, a ring and combinations thereof.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung, die das Schmelzen eines Aluminiumlegierungsvorläufers umfasst, der Altaluminium mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 70 % umfasst, um eine geschmolzene Legierung zu bilden. Der Aluminiumlegierungsvorläufer weist eine Zusammensetzung auf, die Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm und einen Rest Aluminium (Al) umfasst Das Verfahren umfasst außerdem das Einbringen einer Vorlegierung in die geschmolzene Legierung. Die Vorlegierung umfasst ein Matrixelement, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Silicium (Si) und Kombinationen davon besteht, sowie ein Legierungselement, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht. Das Verfahren umfasst das Gießen durch Erstarren der geschmolzenen Legierung mit einer maximalen Abkühlgeschwindigkeit von kleiner oder gleich ungefähr 20 °C/Sekunde, um eine Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand zu bilden. Das Verfahren umfasst außerdem das Wärmebehandeln der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand, so dass diese im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen ist, die eine Plättchenform aufweisen, und dass mindestens ein Bereich eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 180 MPa und eine Dehnung von größer oder gleich ungefähr 7 % aufweist.The present disclosure also relates to a method of producing a recycled aluminum alloy component comprising melting an aluminum alloy precursor comprising scrap aluminum having a mass fraction greater than or equal to about 70% to form a molten alloy. The aluminum alloy precursor has a composition that includes silicon (Si) with a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11%, magnesium (Mg) with a mass fraction of less than or equal to about 0.5%, iron (Fe ) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of less or equal to about 0.05%, strontium (Sr) less than or equal to about 200 ppm and a balance of aluminum (Al). The method further includes introducing a master alloy into the molten alloy. The master alloy includes a matrix element selected from the group consisting of aluminum (Al), magnesium (Mg), silicon (Si), and combinations thereof, and an alloying element selected from the group consisting of barium (Ba ), Lanthanum (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb ) and combinations thereof. The method includes casting by solidifying the molten alloy at a maximum cooling rate of less than or equal to about 20°C/second to form an as-cast recycled aluminum alloy component. The method further includes heat treating the as-cast recycled aluminum alloy component so that it is substantially free of faceted ferrous intermetallic phases having a platelet shape and at least one region has a yield strength of greater than or equal to about 180 MPa and an elongation of greater than or equal to approximately 7%.
Bei einem Aspekt liegt das Legierungselement in der Vorlegierung mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 30 % vor.In one aspect, the alloying element is present in the master alloy at a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 30%.
Bei einem Aspekt wird die Vorlegierung der geschmolzenen Legierung mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,01 % bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 % zugesetzt.In one aspect, the master alloy is added to the molten alloy at a mass fraction of greater than or equal to about 0.01% to less than or equal to about 2.5%.
Bei einem Aspekt umfasst das Verfahren ferner: (i) Schmelzraffinieren der geschmolzenen Legierung und Entgasen vor dem Einbringen der Vorlegierung, (ii) Schmelzraffinieren der geschmolzenen Legierung und Entgasen nach dem Einbringen der Vorlegierung und vor dem Gießen oder sowohl (i) als auch (ii).In one aspect, the method further comprises: (i) melt refining the molten alloy and degassing prior to introducing the master alloy, (ii) melt refining the molten alloy and degassing after introduction of the master alloy and before casting, or both (i) and (ii).
Bei einem Aspekt umfasst das Wärmebehandeln das Anlassen der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 500 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 550 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In one aspect, heat treating includes tempering the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 500°C to less than or equal to about 550°C for greater than or equal to about 1 hour to less than or equal to about 10 hours.
Bei einem Aspekt umfasst das Wärmebehandeln das Altern der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 130 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 190 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In one aspect, heat treating includes aging the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 130°C to less than or equal to about 190°C for greater than or equal to about 1 hour to less than or equal to about 10 hours.
Bei einem Aspekt umfasst das Verfahren ferner nach dem Wärmebehandeln das Abschrecken mit Wasser bei einer Temperatur im Bereich von größer oder gleich ungefähr 30 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 100 °C.In one aspect, the method further comprises, after heat treating, quenching with water at a temperature ranging from greater than or equal to about 30°C to less than or equal to about 100°C.
Bei einem Aspekt umfasst das Wärmebehandeln das Anlassen der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 530 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 550 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden und das anschließende Abschrecken nach dem Wärmebehandeln mit Wasser bei einer Temperatur im Bereich von größer oder gleich ungefähr 30 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 100 °C und danach das Altern der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 130 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 190 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In one aspect, heat treating includes tempering the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 530°C to less than or equal to about 550°C for greater than or equal to about 1 hour to less than or equal to about 10 hours, and the subsequently quenching after heat treating with water at a temperature ranging from greater than or equal to about 30°C to less than or equal to about 100°C and thereafter aging the recycled aluminum alloy component at a temperature greater than or equal to about 130°C to less or equal to approximately 190°C for greater than or equal to approximately 1 hour to less than or equal to approximately 10 hours.
Bei bestimmten Aspekten weist die Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 210 MPa auf.In certain aspects, the recycled aluminum alloy component has an as-cast yield strength greater than or equal to approximately 210 MPa.
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.Further areas of application result from the description given here. The description and specific examples in this summary are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausführungsformen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
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1 zeigt einen herkömmlichen Wachstumsmechanismus einer eisenreichen (Fe-reichen) Phase in einer Aluminium-Silicium-Legierung, der ein facettiertes Wachstum entlang einer klar definierten und einheitlichen Richtung beinhaltet, die eine plättchenförmige eisenhaltige intermetallische Phase bildet. -
2 zeigt einen nicht facettierten Wachstumsmechanismus einer eisenreichen (Fe-reichen) Phase in einer Aluminium-Silicium-Legierung, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung so modifiziert wurde, dass sie Spuren von Legierungselementen aufweist, um eine nicht facettierte intermetallische faserige Morphologie zu erzeugen, die den Eisengehalt erhöht und gleichzeitig eine angemessene Streckgrenze und Duktilität bereitstellt. -
3 zeigt eine mikroskopische Aufnahme einer Aluminium-Silicium-Legierung mit einer eisenreichen (Fe-reichen) Phase, die durch facettiertes Wachstum mit plättchenförmigen eisenhaltigen intermetallischen Phasen gebildet wurde. Der Maßstab beträgt 20 Mikrometer. -
4 zeigt eine mikroskopische Aufnahme einer Aluminium-Silicium-Legierung mit einer eisenreichen (Fe-reichen) Phase, die gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung durch nicht facettiertes Wachstum mit nicht facettierten intermetallischen, faserigen, eisenhaltigen intermetallischen Phasen gebildet wurde. Der Maßstab beträgt 20 Mikrometer.
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1 shows a conventional growth mechanism of an iron-rich (Fe-rich) phase in an aluminum-silicon alloy, which involves faceted growth along a well-defined and uniform direction that forms a platelet-shaped iron-containing intermetallic phase. -
2 shows a non-faceted growth mechanism of an iron-rich (Fe-rich) phase in an aluminum-silicon alloy that has been modified in accordance with certain aspects of the present disclosure to have trace alloying elements to produce a non-faceted intermetallic fibrous morphology that increases iron content while providing adequate yield strength and ductility. -
3 shows a micrograph of an aluminum-silicon alloy with an iron-rich (Fe-rich) phase formed by faceted growth with platelet-shaped iron-containing intermetallic phases. The scale is 20 micrometers. -
4 shows a micrograph of an aluminum-silicon alloy having an iron-rich (Fe-rich) phase formed by non-faceted growth with non-faceted intermetallic, fibrous, iron-containing intermetallic phases in accordance with certain aspects of the present disclosure. The scale is 20 micrometers.
Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Da beispielhafte Ausführungsformen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.Because exemplary embodiments are provided, this is a careful disclosure that will convey its full scope to those skilled in the art. Numerous specific details are provided, such as examples of specific compositions, components, devices, and methods, to provide a comprehensive understanding of embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be used, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and that none of them should be construed as limiting the scope of the disclosure. In some example embodiments, known processes, known device structures, and known technologies are not described in detail.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausführungsformen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z. B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausführungsform, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausführungsformen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausführungsform alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausführungsform ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausführungsform eingeschlossen sein können.The terminology used herein is intended to describe certain exemplary embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the", "the", "the" may also include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. The terms “comprise,” “comprising,” “including,” and “comprising” are inclusive and therefore specify the presence of specified features, elements, compositions, steps, integers, operations and/or components, but exclude the presence or addition one or more other features, integers, steps, operations, elements, components and/or groups thereof. Although the open term "comprising" is to be understood as a non-limiting term intended to describe and claim various embodiments set forth herein, in certain aspects the term may alternatively be understood as a more limiting and restrictive term, such as: . B. “consisting of” or “essentially consisting of”. Therefore, for any given embodiment specifying compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or method steps, the present disclosure expressly includes embodiments consisting of such specified compositions, materials, components, elements, features, integers Numbers, processes and/or procedural steps consist or essentially consist of them. In the case of “consisting of,” the alternative embodiment excludes all additional compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or process steps, while in the case of “consisting essentially of” all additional compositions, materials, components , elements, features, integers, operations and/or process steps that significantly impact the fundamental and novel properties are excluded from such embodiment, but all compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or or process steps that do not significantly impact the basic and novel properties may be included in the embodiment.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.All procedures, processes and operations described herein should not be construed to necessarily be performed in the particular order explained or illustrated, unless they are expressly identified as the order of performance. It is also understood that additional or alternative steps may be applied unless otherwise stated.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.When a component, element or layer is described as being “on” or “engaged with” another element or layer or as “connected” or “coupled” to it, it can be directly on or in engagement with or connected or coupled to the other component, element or layer, or there may be intervening elements or layers. However, if an element is described as being "directly on" or "directly engaged with" another element or layer, or as being "directly connected" or "directly coupled" to that or the same, no intervening elements or layers may be present be. Other words used to describe the relationship between elements should be construed in a similar manner (e.g. "between" versus "directly between," "adjacent" or "adjacent" versus "directly adjacent" or "immediately adjacent") etc.). As used herein, the term “and/or” includes any combination of one or more of the associated listed items.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden erörtert werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.Although the terms "first", "second", "third", etc. may be used herein to describe various steps, elements, components, areas, layers and/or sections, such steps, elements, components, areas, layers and/or sections are not limited by these terms unless otherwise stated. These terms may only be used to describe one step, element, component, area, layer or section from another step, element, component, area, layer or section differentiate. Terms such as “first,” “second,” and other numerical terms, when used herein, do not imply any sequence or order unless the context clearly indicates so. Thus, one could consider a first step, a first element, a first component, a first region, a first layer or a first section, which are discussed below, as a second step, a second element, a second component, a second region, a second layer or a second Refer to Section without departing from the teachings of the exemplary embodiments.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.Spatially or temporally relative terms such as "before", "after", "inner", "outer", "below", "below", "lower", "above", "upper" and the like may be used herein for convenience to describe the relationship of an element or feature to a or several other elements or features as illustrated in the figures. Spatial or temporal relative terms may be intended to include different orientations of the device or system in use or operation in addition to the orientation shown in the figures.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausführungsformen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z. B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie bei bestimmten Ausführungsformen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht, während sie bei anderen Ausführungsformen präzise oder genau dem angegebenen Wert oder Parameter entsprechen. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen. Ist beispielsweise angegeben, dass ein Bereich größer oder gleich ungefähr A bis kleiner oder gleich ungefähr B ist, umfasst dies nicht nur den angegebenen Bereich, sondern auch einen Bereich, der größer oder gleich genau A bis kleiner oder gleich genau B sowie bei anderen Ausführungsformen größer genau A bis kleiner genau B umfasst.Throughout this disclosure, the numerical values represent approximate measurements or limits for ranges to include slight variations from the stated values and embodiments that are approximately the stated value as well as those values that are exactly the stated value. Other than in the working examples at the end of the Detailed Description, all numerical values of parameters (e.g., quantities or conditions) in this specification, including the appended claims, are to be understood as being, in certain embodiments, represented by the term "approximately." " are modified regardless of whether or not "approximately" actually appears before the numerical value, while in other embodiments they correspond precisely or exactly to the specified value or parameter. “Approximately” means that the given numerical value allows for a slight inaccuracy (with some approximation to the precision of the value, approximately or fairly close to the value, almost). If the inaccuracy represented by "approximately" is not otherwise understood in the art with this ordinary meaning, then "approximately" as used herein means at least variations resulting from ordinary methods of measuring and using such parameters can. For example, "approximately" may mean a deviation of less than or equal to 5%, optionally less than or equal to 4%, optionally less than or equal to 3%, optionally less than or equal to 2%, optionally less than or equal to 1%, optionally less than or equal to 0.5 % and optionally less than or equal to 0.1% in certain aspects. For example, if it is stated that a range is greater than or equal to approximately A to less than or equal to approximately B, this includes not only the specified range, but also a range that is greater than or equal to A to less than or equal to B and, in other embodiments, greater exactly A to smaller exactly B.
Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.In addition, the disclosure of ranges includes the disclosure of all values and further subdivided ranges within the entire range, including the endpoints and the subranges specified for the ranges.
Sofern nicht anders angegeben, sind Mengen, wie sie hierin verwendet in Gewicht und Masse ausgedrückt sind, austauschbar, sind aber so zu verstehen, dass sie die Masse einer gegebenen Komponente wiedergeben.Unless otherwise specified, amounts expressed in weight and mass as used herein are interchangeable but are to be understood as representing the mass of a given component.
Wie hierin verwendet, werden die Begriffe „Zusammensetzung“ und „Material“ austauschbar verwendet, um sich allgemein auf eine Substanz zu beziehen, die mindestens die bevorzugten chemischen Bestandteile, Elemente oder Verbindungen enthält, die aber auch zusätzliche Elemente, Verbindungen oder Substanzen, einschließlich Spuren von Verunreinigungen, enthalten kann, sofern nicht anders angegeben. Eine „X-basierte“ Zusammensetzung oder ein „X-basiertes“ Material bezieht sich im weitesten Sinne auf Zusammensetzungen oder Materialien, in denen „X“ der größte Einzelbestandteil auf einer Massenanteilbasis (%) ist. Dies kann sowohl Zusammensetzungen oder Materialien mit einem Massen-/Gewichtsanteil von größer 50 % X als auch solche mit einem Gewichtsanteil von kleiner 50 % X umfassen, solange X der größte Einzelbestandteil der Zusammensetzung oder des Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht, ist.As used herein, the terms "composition" and "material" are used interchangeably to generally refer to a substance that contains at least the preferred chemical constituents, elements or compounds, but also contains additional elements, compounds or substances, including trace amounts of impurities, unless otherwise stated. An “X-based” composition or material broadly refers to compositions or materials in which “X” is the largest single ingredient on a mass fraction (%) basis. This can include compositions or materials with a mass/weight fraction of greater than 50% X as well as those with a weight fraction of less than 50%
Es werden nun beispielhafte Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Aluminiumlegierungen umfassen Aluminium (Al) sowie andere Legierungselemente wie Silicium (Si), Magnesium (Mg) und Eisen (Fe), um nur einige zu nennen. Der hierin verwendete Begriff „Aluminiumlegierung“ bezieht sich auf ein Material, das einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 87 % Aluminium (Al) und ein oder mehrere andere Elemente (als „Legierungselemente“ bezeichnet) umfasst, die so ausgewählt sind, dass sie dem Material bestimmte erwünschte Eigenschaften verleihen, die reines Aluminium nicht aufweist. Die hierin beschriebenen Aluminiumlegierungen können durch eine Abfolge chemischer Symbole für das Basiselement (z. B. Al) und seine wichtigsten Legierungselemente (z. B. Si, Mg und Fe) mit nominativen Bezeichnungen dargestellt werden, bei denen die Legierungselemente in der Reihenfolge abnehmender Massenanteile (oder alphabetisch, wenn die Prozentsätze ähnlich oder gleich sind) nach der primären Al-Matrix, z. B. einer Al-Si-Mg-Fe-Legierung, angeordnet sind. Steht vor dem chemischen Symbol für eines oder mehrere der Legierungselemente eine Zahl, so stellt diese den durchschnittlichen Massenanteil dieses Elements in der Legierungszusammensetzung dar. Zum Beispiel kann eine Aluminiumlegierung, die in Massenanteilen 7 % Silicium (Si), 0,25 % Eisen (Fe) und als Rest Al umfasst, als AI-7Si-0,25Fe dargestellt oder bezeichnet werden.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Aluminum alloys include aluminum (Al) as well as other alloying elements such as silicon (Si), magnesium (Mg) and iron (Fe), to name a few. As used herein, the term “aluminum alloy” refers to a material comprising a mass fraction greater than or equal to approximately 87% aluminum (Al) and one or more other elements (referred to as “alloy elements”) selected to conform to the Give the material certain desirable properties that pure aluminum does not have. The aluminum alloys described herein can be represented by a sequence of chemical symbols for the base element (e.g. Al) and its major alloying elements (e.g. Si, Mg and Fe) with nominative names in which the alloying elements are in order of decreasing mass fraction (or alphabetically if the percentages are similar or equal) according to the primary Al matrix, e.g. B. an Al-Si-Mg-Fe alloy. If there is a number in front of the chemical symbol for one or more of the alloying elements, this represents the average mass fraction of this element in the alloy composition. For example, an aluminum alloy that contains 7% silicon (Si), 0.25% iron (Fe ) and the remainder comprises Al, represented or referred to as AI-7Si-0.25Fe.
Aluminiumbasierte Legierungen können zur Herstellung von leichten massiven oder baulichen (z. B. tragenden) Komponenten, z. B. für Fahrzeuge, verwendet werden. Aluminiumbasierte Legierungen eignen sich besonders für die Herstellung von Komponenten für Kraftfahrzeuge oder andere Fahrzeuge (z. B. Motorrädern, Booten, Traktoren, Bussen, Motorrädern, Wohnmobilen, Wohnwagen und Panzern), sie können aber auch in einer Vielzahl anderer Industrien und Anwendungen verwendet werden, zum Beispiel (nicht einschränkend) einschließlich Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Geräte, Gebäude (z. B. Häuser, Büros, Schuppen, Lagerhallen), Büroausrüstung und -möbel und Maschinen für Industrieausrüstung, landwirtschaftliche Geräte, Landmaschinen oder Schwermaschinen. Aluminiumgusskomponenten können Karosserie-, Fahrwerks- und/oder Antriebskomponenten umfassen. Nicht einschränkende Beispiele für Kraftfahrzeugteile umfassen Motorhauben, Säulen (z. B. A-Säulen, Scharniersäulen, B-Säulen, C-Säulen und dergleichen), Karosserieteile, einschließlich baulicher Karosserieteile, Türverkleidungen und Türkomponenten, Innenböden, Bodenplatten, Dächer, Außenflächen, Unterbodenschutz, Räder, Felgen, Querlenker und andere Aufhängungselemente.Aluminum-based alloys can be used to produce lightweight solid or structural (e.g. load-bearing) components, e.g. B. for vehicles. Aluminum-based alloys are particularly suitable for the production of components components for automobiles or other vehicles (e.g., motorcycles, boats, tractors, buses, motorbikes, RVs, caravans and tanks), but they can also be used in a variety of other industries and applications, for example (not limited to) including components for aerospace, consumer goods, equipment, buildings (e.g. houses, offices, sheds, warehouses), office equipment and furniture and machinery for industrial equipment, agricultural equipment, agricultural machinery or heavy machinery. Cast aluminum components may include body, chassis and/or powertrain components. Non-limiting examples of automotive parts include hoods, pillars (e.g., A-pillars, hinge pillars, B-pillars, C-pillars, and the like), body panels, including structural body panels, door panels and door components, interior floors, floor panels, roofs, exterior surfaces, underbody protection , wheels, rims, wishbones and other suspension elements.
Wie oben beschrieben, können aluminiumbasierte bauliche Legierungsgussstücke, die aus hochreinem Aluminium (z. B. 100 % primärem Rein-/Rohaluminium) gebildet sind, mehrere Nachteile aufweisen, wie z. B. einen beträchtlichen Kohlendioxidfußabdruck (CO2-Fußabdruck) bei der Herstellung von Primär-/Rohaluminium aus Aluminiumoxid (Al2O3) über den Elektrolyseprozess (z. B. Erzeugung von 8 bis 22 kg CO2 pro kg Aluminium, je nach Art der verwendeten Elektrizität), Bedenken hinsichtlich der Nachhaltigkeit beim Abbau von Aluminiumoxid (Al2O3) und relativ hohe Kosten. Aluminium ist ein in hohem Maße recyclingfähiges Produkt, weshalb es von Vorteil wäre, den Anteil an recyceltem Altaluminium in aluminiumbasierten baulichen Legierungsgusskomponenten zu erhöhen. Altaluminium ist jedoch eine Mischung aus verschiedenen Arten von recycelten Aluminiumquellen und weist einen relativ hohen Eisengehalt für die Verwendung in tragenden baulichen Komponenten auf. In festem Zustand ist Eisen (Fe) in Aluminium unlöslich und kann eine Vielzahl von eisenhaltigen intermetallischen Phasen bilden. Beispielsweise verbindet sich Eisen (Fe) als Verunreinigung mit Aluminiumatomen (AI-Atomen) und Siliciumatomen (Si-Atomen) zu eisenhaltigen intermetallischen Phasen, die bei der Verformung als Rissauslöser wirken und die Bruchzähigkeit, Duktilität und Dauerhaltbarkeit von Gussstücken aus Aluminium-Silicium-Legierungen beeinträchtigen. Folglich kann sich Eisen negativ auf die endgültigen mechanischen Eigenschaften einer Aluminiumlegierung auswirken. Die eisenhaltigen intermetallischen Verbindungen weisen eine Plattenmorphologie auf, die zur Bildung von Rissebenen führen kann und somit die Zähigkeit, Duktilität und Ermüdungsbeständigkeit verringert. Darüber hinaus können die eisenhaltigen intermetallischen Verbindungen als Rissauslöser wirken und einen Rissverlauf mit geringerem Widerstand bereitstellen. Wie oben erwähnt, ist der Eisengehalt bei baulichen Gussstücken aus aluminiumbasierten Legierungen somit auf niedrige Werte beschränkt, z. B. auf einen Massenanteil von kleiner oder gleich 0,15 %. Ist der Eisengehalt auf diese Weise eingeschränkt, kann nur ein sehr geringer Anteil an recyceltem Aluminiumschrott verwendet werden.As described above, aluminum-based structural alloy castings formed from high purity aluminum (e.g., 100% primary pure/raw aluminum) can have several disadvantages, such as: B. a significant carbon dioxide footprint (CO 2 footprint) in the production of primary/raw aluminum from aluminum oxide (Al 2 O 3 ) via the electrolysis process (e.g. production of 8 to 22 kg CO 2 per kg aluminum, depending on the type the electricity used), concerns about the sustainability of mining aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and relatively high costs. Aluminum is a highly recyclable product, so it would be beneficial to increase the proportion of recycled scrap aluminum in aluminum-based structural alloy casting components. However, scrap aluminum is a mixture of various types of recycled aluminum sources and has a relatively high iron content for use in load-bearing structural components. In the solid state, iron (Fe) is insoluble in aluminum and can form a variety of iron-containing intermetallic phases. For example, iron (Fe) as an impurity combines with aluminum atoms (Al atoms) and silicon atoms (Si atoms) to form iron-containing intermetallic phases, which act as crack triggers during deformation and increase the fracture toughness, ductility and durability of castings made of aluminum-silicon alloys affect. Consequently, iron can have a negative impact on the final mechanical properties of an aluminum alloy. The iron-containing intermetallic compounds have a plate morphology that can lead to the formation of crack planes, thus reducing toughness, ductility and fatigue resistance. In addition, the iron-containing intermetallic compounds can act as crack initiators and provide a crack path with lower resistance. As mentioned above, the iron content in structural castings made from aluminum-based alloys is therefore limited to low values, e.g. B. to a mass fraction of less than or equal to 0.15%. If the iron content is restricted in this way, only a very small proportion of recycled aluminum scrap can be used.
Wenn die eisenreiche (Fe-reiche) Phase/intermetallische Verbindung so angepasst werden kann, dass sie weniger schädlich ist, kann ein höherer Gehalt an verunreinigtem Eisen (Fe) in der aluminiumbasierten Legierung, aus der die gegossenen baulichen Komponenten bestehen, toleriert werden. Durch die Zugabe von Chrom (Cr) und Mangan (Mn) kann eine eisenreiche (Fe-reiche) Phase von einer unerwünschten Al-Fe-Si-Phase in eine AI-(M, Fe)-Si-Phase umgewandelt werden, wobei M für Cr oder Mn steht, was sich weniger nachteilig auf die Duktilität und Dauerhaltbarkeit auswirkt, aber leider nimmt das Gesamtvolumen der eisenreichen (Fe-reichen) intermetallischen Phase im Mechanismus zu, was sich bei bestimmten Anwendungen nachteilig auf die mechanische Leistungsfähigkeit auswirken kann. Verlässt man sich also auf den Cr/Mn-Neutralisierungseffekt, liegt der maximale Eisengehalt (Fe-Gehalt), der ohne Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften toleriert werden kann, somit bei bestimmten Anwendungen in der Regel bei weniger als 0,25 %. Um die Obergrenze für verunreinigtes Eisen (Fe) weiter zu erhöhen, z. B. auf viel höhere Werte, wie z. B. auf 0,4 % oder noch höher, ist ein neuer Mechanismus erforderlich, um den Eisengehalt in der aluminiumbasierten Legierung zu erhöhen, ohne die gewünschte mechanische Leistung zu beeinträchtigen.If the iron-rich (Fe-rich) phase/intermetallic compound can be tailored to be less damaging, higher levels of contaminated iron (Fe) can be tolerated in the aluminum-based alloy from which the cast structural components are made. By adding chromium (Cr) and manganese (Mn), an iron-rich (Fe-rich) phase can be converted from an undesirable Al-Fe-Si phase to an Al-(M, Fe)-Si phase, where M represents Cr or Mn, which is less detrimental to ductility and durability, but unfortunately the overall volume of the iron-rich (Fe-rich) intermetallic phase in the mechanism increases, which can adversely affect mechanical performance in certain applications. If one relies on the Cr/Mn neutralization effect, the maximum iron content (Fe content) that can be tolerated without affecting the mechanical properties is generally less than 0.25% for certain applications. To further increase the upper limit for contaminated iron (Fe), e.g. B. to much higher values, such as. B. to 0.4% or even higher, a new mechanism is required to increase the iron content in the aluminum-based alloy without compromising the desired mechanical performance.
Bei verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine gegossene massive Komponente bereit, die eine maßgeschneiderte aluminiumbasierte (Al-basierte) Legierungschemie aufweisen kann. Die Aluminiumlegierung kann eine höhere Toleranz gegenüber Eisenverunreinigungen aufweisen, als dies üblicherweise akzeptabel ist, und somit die Aufnahme hoher Anteile an recyceltem Aluminiumschrott in die Produktion ermöglichen. Wie hierin erörtert, wird dieses Ziel durch die vorliegende Offenbarung erreicht, die aluminiumbasierte Legierungen mit einem relativ hohen Eisengehalt, z. B. mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % oder höher, bereitstellt, so dass eine erhöhte Eisentoleranz (Fe-Toleranz) die Verwendung von Aluminiumschrott (Al-Schrott) aus Altprodukten in viel größerem Umfang ermöglicht, was die Kohlendioxidemissionen um bis zu ungefähr 90 % reduzieren und die damit verbundenen Materialkosten senken kann. Somit stellt die vorliegende Offenbarung eine maßgeschneiderte aluminiumbasierte (Al-basierte) Legierungschemie mit einer hohen Toleranzgrenze für Eisenverunreinigungen (in einigen Fällen mit einem Massenanteil von über 0,4 %) bereit, die unter Verwendung eines hohen Anteils an recyceltem Aluminiumschrott (AI-Schrott) hergestellt werden kann. Darüber hinaus bildet die maßgeschneiderte Aluminiumlegierung eine wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung, die eine gute mechanische Leistung aufweist, einschließlich einer hohen Streckgrenze und einer hohen Duktilität/Bruchdehnung.In various aspects, the present disclosure provides a cast solid component that may have tailored aluminum-based (Al-based) alloy chemistry. The aluminum alloy may have a higher tolerance to iron impurities than is typically acceptable, allowing high levels of recycled aluminum scrap to be incorporated into production. As discussed herein, this goal is achieved by the present disclosure, which includes aluminum-based alloys with a relatively high iron content, e.g. B. with a mass fraction greater than or equal to about 0.2% or higher, so that increased iron tolerance (Fe tolerance) enables the use of aluminum scrap (Al scrap) from end-of-life products on a much larger scale, reducing carbon dioxide emissions can reduce up to approximately 90% and reduce the associated material costs. Thus, the present disclosure provides a tailored aluminum-based (Al-based) alloy chemistry with a high Tolerance limit for iron impurities (in some cases exceeding 0.4% by mass) which can be produced using a high proportion of recycled aluminum scrap (AI scrap). In addition, the customized aluminum alloy forms a heat-treated cast aluminum alloy component, which has good mechanical performance, including high yield strength and high ductility/elongation at break.
Bei verschiedenen Aspekten ist in der vorliegenden Offenbarung ein Maßschneidern der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung auf eine solche Weise denkbar, dass eine Änderung des Wachstumsmechanismus von eisenreichen (Fe-reichen) Phasen oder intermetallischen Verbindungen, die in der Matrix der Aluminiumlegierung verteilt sind, möglich ist, während die Kristallographie der eisenreichen (Fe-reichen) Phasen erhalten bleibt. Als Hintergrundinformation ist in
Die Pfeile 76 zeigen die Wachstumsrichtung für die in der flüssigen Phase befindlichen Atome 72, die dabei sind, sich in einer einzigen Richtung auf den in der festen Phase befindlichen Atomen 70 abzulagern, was als facettierter Wachstumsmechanismus angesehen wird. Auf diese Weise erfolgt das Wachstum in einer klar definierten und einheitlichen Richtung 76. Somit bildet eine facettierte/Fest-Flüssig-Grenzfläche eine glatte Oberfläche. Auf diese Weise erzeugt der facettierte Wachstumsmechanismus 50 eine facettierte Kristallstruktur 80 mit rechteckigen und scharfen Kanten 82 und somit eine unerwünschte plattenartige Morphologie.The arrows 76 show the growth direction for the liquid phase atoms 72 which are in the process of depositing in a single direction onto the solid phase atoms 70, which is considered a faceted growth mechanism. In this way, growth occurs in a clearly defined and uniform direction 76. Thus, a faceted/solid-liquid interface forms a smooth surface. In this way, the faceted growth mechanism 50 produces a faceted crystal structure 80 with rectangular and sharp edges 82 and thus an undesirable plate-like morphology.
Die mikroskopische Aufnahme in
Eine plättchenartige Form ist in der Regel abgeflacht, z. B. eine Platte oder Schuppe, die eine polygonale (z. B. rechteckige oder trapezförmige) oder eckige Form aufweisen kann. In einem zweidimensionalen Schnitt (2D-Schnitt) kann eine plattenförmige Struktur 90 eine wichtige Rolle bei der Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften spielen, wie oben erörtert. Eine plattenartige Morphologie kann beispielsweise die Spannungskonzentration an Spitzen oder scharfen Kanten 82 der eisenreichen (Fe-reichen) Phasenstruktur erhöhen. Bei diesem Aspekt kann das Aspektverhältnis (AV) bei der Betrachtung der zweidimensionalen Querschnittsdarstellung als AV = L/H der Struktur definiert werden, wobei L die maximale Feret-Länge (hier die Hauptseitenachse) ist und H die minimale Feret-Länge ist. Eine plättchen- oder plattenartige Form definiert im Allgemeinen ein Teilchen mit einem AV von größer oder gleich ungefähr 2 bis kleiner oder gleich ungefähr 100 und kann ohne Modifikation größer oder gleich 3 bis kleiner oder gleich ungefähr 10 bei bestimmten Abwandlungen betragen.A plate-like shape is usually flattened, e.g. B. a plate or scale, which can have a polygonal (e.g. rectangular or trapezoidal) or angular shape. In a two-dimensional section (2D section), a plate-shaped structure 90 can play an important role in influencing the mechanical properties, as discussed above. For example, a plate-like morphology can increase the stress concentration at tips or sharp edges 82 of the iron-rich (Fe-rich) phase structure. In this aspect, when considering the two-dimensional cross-sectional representation, the aspect ratio (AV) can be defined as AV = L/H of the structure, where L is the maximum Feret length (here the main lateral axis) and H is the minimum Feret length. A plate-like shape generally defines a particle having an AV of greater than or equal to about 2 to less than or equal to about 100, and without modification may be greater than or equal to 3 to less than or equal to about 10 with certain modifications.
Bei bestimmten Aspekten ist in der vorliegenden Offenbarung ein Mikrogefüge in einer wärmebehandelten Komponente aus Aluminiumgusslegierung denkbar, die im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen ist, die eine plättchen- oder plattenartige Form aufweisen. Der hierin verwendete Begriff „im Wesentlichen frei“ bedeutet, dass die plattenartigen, facettierten Mikrogefüge der eisenreichen (Fe-reichen) Phase in dem Maße fehlen, dass die mit ihrem Vorhandensein einhergehenden physikalischen Eigenschaften und Einschränkungen vermieden werden. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst ein Teil oder eine Komponente aus erstarrter Aluminiumlegierung, der oder die „im Wesentlichen frei“ von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen ist, kleiner ungefähr 10 Vol.-% der facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen, optional kleiner ungefähr 5 Vol.-%, optional kleiner ungefähr 4 Vol.-%, optional kleiner ungefähr 3 Vol.-%, optional kleiner ungefähr 2 Vol.-%, optional kleiner ungefähr 1 Vol.-%, optional kleiner ungefähr 0,5 Vol.-% und bei bestimmten Ausführungsformen 0 Vol.-% der facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen.In certain aspects, the present disclosure contemplates a microstructure in a heat-treated cast aluminum alloy component that is substantially free of faceted iron-containing intermetallic phases having a platelet or plate-like shape. As used herein, the term “substantially free” means that the plate-like, faceted microstructures of the iron-rich (Fe-rich) phase are absent to the extent that the physical properties and limitations associated with their presence are avoided. In certain embodiments, a solidified aluminum alloy portion or component that is "substantially free" of faceted iron-containing intermetallic phases comprises less than about 10 vol% of the faceted iron-containing intermetallic phases, optionally less than about 5 vol%, optionally less than about 4% by volume, optionally less than about 3% by volume, optionally less than about 2% by volume, optionally less than about 1% by volume, optionally less than about 0.5% by volume, and in certain embodiments 0% by volume of the faceted iron-containing intermetallic phases.
Bei verschiedenen Aspekten ist in der vorliegenden Offenbarung das Maßschneidern der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung auf eine solche Weise denkbar, dass eine Änderung des Wachstumsmechanismus von nicht facettierten eisenreichen (Fe-reichen) Phasen oder intermetallischen Phasen, die keine plättchen- oder plattenartige Form aufweisen, möglich ist, während die Kristallographie der eisenreichen (Fe-reichen) Phase als facettierte eisenreiche (Fe-reiche) Phase erhalten bleibt.
Dann lagern sich in der flüssigen Phase befindliche Aluminium- und Eisenatome (z. B. die in der flüssigen Phase befindlichen Atome 122) an der Fest-Flüssig-Grenzfläche 130 entlang unterschiedlichen Richtungen an und können sich in einem nicht facettierten Wachstumsmechanismus weiter verzweigen. Die Pfeile 124 zeigen die Wachstumsrichtung(en) an der Fest-Flüssig-Grenzfläche 130 für die in der flüssigen Phase befindlichen Atome 122, die dabei sind, sich auf die in der festen Phase befindlichen Atome 120 abzulagern. In
Wie in der zweidimensionalen mikroskopischen Aufnahme in
Bei der vorliegenden Offenbarung ist es somit denkbar, den Wachstumsmechanismus einer eisenreichen (Fe-reichen) Phase durch Maßschneidern der Chemie der Aluminiumlegierung zu ändern, ohne die kristallographische Struktur zu verändern. Um die Morphologie der eisenreichen (Fe-reichen) Phase so zu verändern, dass sie fein und faserig wird, wie in
Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ist das Spurenlegierungselement aus der Gruppe ausgewählt, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht. Bei bestimmten Abwandlungen ist das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt, die aus Barium (Ba), Samarium (Sm), Europium (Eu), Erbium (Er) und Kombinationen davon besteht.According to various aspects of the present disclosure, the trace alloy element is selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy). , holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof. In certain variations, the alloying element is selected from the group consisting of barium (Ba), samarium (Sm), europium (Eu), erbium (Er) and combinations thereof.
Das Spurenlegierungselement kann der Aluminiumlegierung mit größer oder gleich ungefähr 50 Teilen pro Million (ppm) bis kleiner oder gleich ungefähr 500 ppm und optional mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, bezogen auf die Masse der Aluminiumlegierung, zugesetzt werden. Das Spurenlegierungselement kann beispielsweise mit ungefähr 50 ppm, optional mit ungefähr 100 ppm, optional mit ungefähr 150 ppm, optional mit ungefähr 200 ppm, optional mit ungefähr 250 ppm, optional mit ungefähr 300 ppm, optional mit ungefähr 350 ppm, optional mit ungefähr 400 ppm, optional mit ungefähr 450 ppm und optional mit ungefähr 500 ppm vorliegen. Es sei darauf hingewiesen, dass die Spurenlegierungselemente in der Regel nicht als Legierungsbestandteile in Aluminium-Silicium-Legierungen vorkommen und somit im Allgemeinen nicht als Verunreinigungen oder Verschmutzungen vorhanden sind, sondern dass es sich vielmehr um absichtlich zugesetzte Elemente handelt, um den Wachstumsmechanismus der eisenreichen (Fe-reichen) Phasen innerhalb der Matrix der Aluminium-Silicium-Legierung zu modifizieren. Indem das Spurenlegierungselement auf diese Weise der Aluminiumlegierung zugesetzt wird, ermöglicht es eine höhere Toleranz für das Zusetzen von Eisen und ermöglicht somit, dass mehr Aluminiumschrott in die Aluminiumlegierung aufgenommen und recycelt werden kann, wodurch der CO2-Fußabdruck pro hergestellter Komponente verringert und gleichzeitig die Nachhaltigkeit gefördert werden.The trace alloy element may be added to the aluminum alloy at a rate greater than or equal to about 50 parts per million (ppm) to less than or equal to about 500 ppm, and optionally at greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, based on the mass of the aluminum alloy . The trace alloy element may, for example, be at about 50 ppm, optionally at about 100 ppm, optionally at approximately 150 ppm, optionally at approximately 200 ppm, optionally at approximately 250 ppm, optionally at approximately 300 ppm, optionally at approximately 350 ppm, optionally at approximately 400 ppm , optionally at approximately 450 ppm and optionally at approximately 500 ppm. It should be noted that the trace alloying elements do not typically occur as alloying components in aluminum-silicon alloys and are therefore generally not present as impurities or contaminants, but rather are intentionally added elements to facilitate the growth mechanism of the iron-rich ( Fe-rich) phases within the matrix of the aluminum-silicon alloy to modify. By adding the trace alloy element to the aluminum alloy in this way, it allows for a higher tolerance for iron clogging and thus allows more aluminum scrap to be incorporated into the aluminum alloy and recycled, thereby reducing the carbon footprint per component manufactured while at the same time Sustainability is promoted.
Bei verschiedenen Aspekten ist bei der vorliegenden Offenbarung eine wärmebehandelte Komponente aus recycelter Aluminiumgusslegierung für ein Fahrzeug denkbar, die aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist. Die Aluminiumlegierung umfasst Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 % der Aluminiumlegierung und umfasst optional Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 % der Aluminiumlegierung.In various aspects, the present disclosure contemplates a heat-treated recycled aluminum alloy cast component for a vehicle formed from an aluminum alloy. The aluminum alloy includes silicon (Si) with a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11% of the aluminum alloy and optionally includes silicon (Si) with a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to approximately 8% of aluminum alloy.
Die oben beschriebene Modifikation des Wachstumsmechanismus zur Ermöglichung eines nicht facettierten Wachstums funktioniert für eine eutektische Reaktion in der Aluminiumlegierung, so dass der Gehalt der Aluminiumlegierung im Allgemeinen auf einen Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 1,1 % begrenzt ist, um eine eutektische Reaktion zu bleiben und eine primäreisenreiche (Primär-Fe-reiche) Phase zu vermeiden. Somit kann die Aluminiumlegierung Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,25 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,25 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 % und optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 % der Aluminiumlegierung aufweisen. Bei bestimmten Abwandlungen kann Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 % der Aluminiumlegierung, mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 % der Aluminiumlegierung oder optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 % der Aluminiumlegierung vorliegen.The modification of the growth mechanism described above to allow non-faceted growth works for a eutectic reaction in the aluminum alloy, so the content of the aluminum alloy is generally limited to a mass fraction less than or equal to about 1.1% to remain a eutectic reaction and to avoid a primary iron-rich (primary Fe-rich) phase. Thus, the aluminum alloy may contain iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1% of the aluminum alloy, optionally with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.25% to less than or equal to approximately 1.1%, optionally with a mass fraction of greater than or equal to about 0.25% to less than or equal to about 1.1% and optionally with a mass fraction of greater than or equal to about 0.4% to less than or equal to about 1.1% the aluminum alloy. In certain modifications, iron (Fe) may be at a mass fraction of greater than or equal to about 0.2% to less than or equal to about 0.8% of the aluminum alloy, optionally at a mass fraction of greater than or equal to about 0.2% to less than or equal to approximately 0.6% of the aluminum alloy, with a mass fraction of greater than or equal to about 0.4% to less than or equal to about 0.8% of the aluminum alloy, or optionally with a mass fraction of greater than or equal to about 0.4% to less than or equal to about 0 .6% of the aluminum alloy is present.
Auf diese Weise kann die Aluminiumlegierung einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 70 % Altaluminium, optional einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 75 % Altaluminium, optional einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 80 % Altaluminium, optional einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 85 % Altaluminium und optional einen Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 90 % Altaluminium umfassen. Somit kann die Aluminiumlegierung einen Massenanteil von kleiner oder gleich 30 % Rein- oder Rohaluminium, optional einen Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 25 % Rein- oder Rohaluminium, optional einen Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 20 % Rein- oder Rohaluminium, optional einen Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 15 % Rein- oder Rohaluminium und bei bestimmten Abwandlungen optional einen Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 10 % Rein- oder Rohaluminium aufweisen.In this way, the aluminum alloy may have a mass fraction of greater than or equal to about 70% scrap aluminum, optionally a mass fraction of greater than or equal to about 75% scrap aluminum, optionally a mass fraction greater than or equal to about 80% scrap aluminum, optionally a mass fraction greater than or equal to about 85 % scrap aluminum and optionally a mass fraction greater than or equal to approximately 90% scrap aluminum. Thus, the aluminum alloy can have a mass fraction of less than or equal to 30% pure or raw aluminum, optionally a mass fraction of less than or equal to approximately 25% pure or raw aluminum, optionally a mass fraction of less than or equal to approximately 20% pure or raw aluminum, optionally a mass fraction of less than or equal to approximately 15% pure or raw aluminum and, in certain modifications, optionally have a mass fraction of less than or equal to approximately 10% pure or raw aluminum.
Die Aluminiumlegierung kann Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 % der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may be magnesium (Mg) with a mass fraction of less than or equal to about 0.5% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to about 0.5% of the aluminum alloy, optionally with a mass fraction greater than or equal to about 0.3% to less than or equal to about 0.4% of the aluminum alloy.
Die Aluminiumlegierung kann Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may be copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to about 0.5% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to about 0.5% of the aluminum alloy, optionally with a mass fraction of greater than or equal to about 0% to less than or equal to about 0.1% of the aluminum alloy.
Die Aluminiumlegierung kann Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % der Aluminiumlegierung enthalten.The aluminum alloy can contain zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to approximately 0.5% of the aluminum alloy, optionally with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0% to less than or equal to approximately 0.1% of the aluminum alloy .
Die Aluminiumlegierung kann Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % der Aluminiumlegierung, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may be titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to about 0.2% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to about 0.2% of the aluminum alloy, optionally with a mass fraction greater than or equal to about 0% to less than or equal to about 0.1% of the aluminum alloy.
Die Aluminiumlegierung kann Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 % der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may have chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to approximately 0.02% of the aluminum alloy.
Die Aluminiumlegierung kann Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 % der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 % der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may contain manganese (Mn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.05% of the aluminum alloy, for example with a mass fraction of greater than 0 to less than or equal to approximately 0.05% of the aluminum alloy.
Die Aluminiumlegierung kann Strontium (Sr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 200 Teilen pro Million (ppm) der Aluminiumlegierung, zum Beispiel mit größer 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm der Aluminiumlegierung aufweisen.The aluminum alloy may include strontium (Sr) at a mass fraction of less than or equal to about 200 parts per million (ppm) of the aluminum alloy, for example, greater than 0 to less than or equal to about 200 ppm of the aluminum alloy.
Eine kumulative Menge an Verunreinigungen und Verschmutzungen kann mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 %, optional mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, optional mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 % und bei bestimmten Abwandlungen optional mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,01 % der aluminiumbasierten Legierung vorliegen. Insbesondere sind Verunreinigungen oder Verschmutzungen nicht absichtlich in die Aluminiumlegierung eingebracht, wie dies bei den oben erörterten Legierungselementen, die die Spurenlegierungselemente umfassen, der Fall ist.A cumulative amount of impurities and contaminants may have a mass fraction of less than or equal to about 0.3%, optionally a mass fraction of less than or equal to about 0.1%, optionally a mass fraction of less than or equal to about 0.05% and at In certain modifications, optionally present with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.01% of the aluminum-based alloy. In particular, impurities or contaminants are not intentionally introduced into the aluminum alloy, as is the case with the alloying elements discussed above, which include the trace alloying elements.
Ein Rest der aluminiumbasierten Legierung kann Aluminium (Al), zum Beispiel mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 87 %, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 88 %, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 89 % oder optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 90 % Aluminium (Al) umfassen.A remainder of the aluminum-based alloy may be aluminum (Al), for example with a mass fraction greater than or equal to about 87%, optionally with a mass fraction greater than or equal to about 88%, optionally with a mass fraction greater than or equal to about 89%, or optionally with a mass fraction greater than or equal to approximately 90% aluminum (Al).
Bei bestimmten Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, ein Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 500 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, sowie einen Rest Aluminium (Al) und optionale Verunreinigungen umfassen.In certain variations, an aluminum alloy for use in forming heat treated components from recycled cast aluminum alloy may include silicon (Si) in a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11%, magnesium (Mg) in a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, Manganese (Mn) with a mass fraction of less than or equal to about 0.05%, strontium (Sr) with less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 500 ppm, the alloying element consisting of is selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er ), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof, as well as a balance of aluminum (Al) and optional impurities.
Bei bestimmten anderen Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung im Wesentlichen aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, ein Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 500 ppm umfassen, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, sowie einem Rest Aluminium (Al) bestehen.In certain other modifications, an aluminum alloy for use in forming heat-treated recycled cast aluminum alloy components may consist essentially of silicon (Si) at a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11%, magnesium (Mg) at a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, titanium (Ti) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.05%, Strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 500 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of barium (Ba) , Lanthanum (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) and combinations thereof, optional impurities with a mass fraction of less or equal to approximately 0.3%, and a remainder of aluminum (Al).
Bei bestimmten anderen Abwandlungen besteht eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einem Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 500 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, sowie einem Rest Aluminium (Al).In certain other variations, an aluminum alloy for use in forming heat treated recycled cast aluminum alloy components is comprised of silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11%, magnesium (Mg) having a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.5%, titanium (Ti) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.05%, strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 500 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations which consists of optional impurities which are present in a mass fraction of less than or equal to approximately 0.3%, and a remainder of aluminum (Al).
Bei bestimmten Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, ein Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, einen Rest Aluminium (Al) sowie optionale Verunreinigungen umfassen.In certain variations, an aluminum alloy for use in forming heat treated components from recycled cast aluminum alloy may include silicon (Si) at a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) at a mass fraction greater than 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.6%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less or equal to about 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of less than or equal to about 0.05%, strontium (Sr) with less than or equal to about 200 ppm, an alloy element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, wherein the alloying element is selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), Holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof, a balance of aluminum (Al) and optional impurities.
Bei bestimmten Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung im Wesentlichen aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einem Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, sowie einem Rest Aluminium (Al) bestehen.In certain variations, an aluminum alloy for use in forming heat treated recycled cast aluminum alloy components may consist essentially of silicon (Si) with a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) with a Mass fraction of greater than or equal to 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.6%, copper (Cu) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.05%, strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of Barium (Ba), Lanthanum (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) and combinations thereof, optional impurities present in a mass fraction of less than or equal to approximately 0.3%, and a balance of aluminum (Al).
Bei bestimmten Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus Aluminiumgusslegierung aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einem Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, und einem Rest Aluminium (Al) bestehen.In certain variations, an aluminum alloy for use in forming heat-treated cast aluminum alloy components may include silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) having a mass fraction greater than 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.6%, copper (Cu) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.05%, Strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 200 ppm, an alloying element greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu) , gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof, optional impurities with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.3%, and a balance of aluminum (Al).
Bei noch anderen Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, ein Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium™, Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, sowie einen Rest Aluminium (Al) und optionale Verunreinigungen umfassen.In still other variations, an aluminum alloy for use in forming heat treated recycled cast aluminum alloy components may include silicon (Si) at a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) at a mass fraction of greater than 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.4% to less than or equal to approximately 0.8%, copper (Cu) with a mass fraction of less or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to about 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of less than or equal to about 0.05%, strontium (Sr) with less than or equal to about 200 ppm, an alloy element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, wherein the alloying element is selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy) , holmium (Ho), erbium (Er), thulium™, ytterbium (Yb) and combinations thereof, as well as a balance of aluminum (Al) and optional impurities.
Bei bestimmten anderen Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung im Wesentlichen aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einem Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium ™, Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, sowie einem Rest Aluminium (Al) bestehen.In certain other modifications, an aluminum alloy for use in forming heat treated recycled cast aluminum alloy components may be composed essentially of silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg). a mass fraction of greater than or equal to 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.4% to less than or equal to approximately 0.8%, copper (Cu) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal about 0.05%, strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of: from barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium ™, ytterbium (Yb) and combinations thereof, optional impurities present in a mass fraction of less than or equal to approximately 0.3%, and a balance of aluminum (Al).
Bei bestimmten weiteren Abwandlungen kann eine Aluminiumlegierung zur Verwendung bei der Bildung von wärmebehandelten Komponenten aus recycelter Aluminiumgusslegierung aus Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit größer oder gleich 0 bis kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einem Legierungselement mit größer oder gleich ungefähr 50 ppm bis kleiner oder gleich ungefähr 300 ppm, wobei das Legierungselement aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht, optionalen Verunreinigungen, die mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,3 % vorliegen, sowie einem Rest Aluminium (Al) bestehen.In certain further modifications, an aluminum alloy for use in forming heat-treated recycled cast aluminum alloy components may include silicon (Si) at a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) at a mass fraction from greater than or equal to 0.3% to less than or equal to approximately 0.4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.4% to less than or equal to approximately 0.8%, copper (Cu) with a Mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of greater than or equal to 0 to less than or equal to approximately 0 .05%, strontium (Sr) with greater than or equal to 0 to less than or equal to about 200 ppm, an alloying element with greater than or equal to about 50 ppm to less than or equal to about 300 ppm, the alloying element being selected from the group consisting of barium (Ba), Lanthanum (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) and combinations thereof, optional impurities present in a mass fraction of less than or equal to approximately 0.3%, and a balance of aluminum (Al).
Bei der vorliegenden Offenbarung ist außerdem ein Verfahren zur Herstellung einer Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung, beispielsweise einer Komponente für ein Fahrzeug oder ein Automobil, denkbar. Recycelter Aluminiumschrott kann mit Rein-/Rohaluminium kombiniert und dann als Rohmaterial für die Herstellung eines Blocks mit bestimmter Chemie verwendet werden. Der Block kann dann in einer Gießeranlage zu den gewünschten Produkten oder Komponenten verarbeitet werden. Hier umfasst ein Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 70 % des Legierungsvorläufers oder des Blocks recycelten Aluminiumschrott als Rohmaterial. Bei bestimmten Aspekten umfasst das Verfahren das Schmelzen eines Aluminiumlegierungsvorläufers. Das Verfahren kann das Schmelzen eines Aluminiumlegierungsvorläufers umfassen, der Altaluminium mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 70 % umfasst, um eine geschmolzene Legierung zu bilden. Der Aluminiumlegierungsvorläufer kann in einem Gießofen geschmolzen werden. Der Aluminiumlegierungsvorläufer kann eine Zusammensetzung aufweisen, die Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 11 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 1,1 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm und einen Rest Aluminium (Al) sowie optionale Verunreinigungen umfasst. Insbesondere fällt bei dem Aluminiumlegierungsvorläufer das Spurenlegierungselement weg, er kann aber ansonsten im Allgemeinen jede der oben beschriebenen Aluminiumlegierungszusammensetzungen aufweisen.The present disclosure also contemplates a method for producing a component made of recycled aluminum alloy, for example a component for a vehicle or an automobile. Recycled aluminum scrap can be combined with pure/raw aluminum and then used as raw material to produce an ingot with specific chemistry. The block can then be processed into the desired products or components in a foundry plant. Here includes a mass fraction of greater than or equal to approximately 70% of the alloy precursor or ingot recycled aluminum scrap as raw material. In certain aspects, the method includes melting an aluminum alloy precursor. The method may include melting an aluminum alloy precursor comprising scrap aluminum having a mass fraction greater than or equal to about 70% to form a molten alloy. The aluminum alloy precursor can be melted in a casting furnace. The aluminum alloy precursor may have a composition including silicon (Si) at a mass fraction of greater than or equal to about 5% to less than or equal to about 11%, magnesium (Mg) at a mass fraction of less than or equal to about 0.5%, iron (Fe ) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 1.1%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.5%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn) with a mass fraction of less or equal to about 0.05%, strontium (Sr) less than or equal to about 200 ppm and a balance of aluminum (Al) and optional impurities. In particular, the aluminum alloy precursor omits the trace alloy element, but may otherwise generally comprise any of the aluminum alloy compositions described above.
Bei bestimmten Aspekten umfasst der Aluminiumlegierungsvorläufer Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,6 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm und einen Rest Aluminium (Al) sowie optionale Verunreinigungen, ist aber frei von dem Legierungselement.In certain aspects, the aluminum alloy precursor includes silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) having a mass fraction of greater than or equal to about 0, 4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.6%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, manganese (Mn ) with a mass fraction of less than or equal to about 0.05%, strontium (Sr) with less than or equal to about 200 ppm and a balance of aluminum (Al) and optional impurities, but is free of the alloying element.
Bei bestimmten anderen Aspekten umfasst der Aluminiumlegierungsvorläufer Silicium (Si) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 %, Magnesium (Mg) mit einem Massenanteil von größer 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 %, Eisen (Fe) mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,4 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,8 %, Kupfer (Cu) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Zink (Zn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,1 %, Titan (Ti) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,2 %, Chrom (Cr) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,02 %, Mangan (Mn) mit einem Massenanteil von kleiner oder gleich ungefähr 0,05 %, Strontium (Sr) mit kleiner oder gleich ungefähr 200 ppm, einen Rest Aluminium (Al) sowie optionale Verunreinigungen, ist aber frei von dem Legierungselement.In certain other aspects, the aluminum alloy precursor includes silicon (Si) having a mass fraction of greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8%, magnesium (Mg) having a mass fraction of greater than or equal to about 0 .4%, iron (Fe) with a mass fraction of greater than or equal to approximately 0.4% to less than or equal to approximately 0.8%, copper (Cu) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, zinc (Zn ) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.1%, titanium (Ti) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.2%, chromium (Cr) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.02%, manganese ( Mn) with a mass fraction of less than or equal to approximately 0.05%, strontium (Sr) with less than or equal to approximately 200 ppm, a balance of aluminum (Al) and optional impurities, but is free of the alloying element.
Das Verfahren umfasst ferner das Einbringen einer Vorlegierung in die geschmolzene Legierung. Die Vorlegierung umfasst ein Matrixelement, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Silicium (Si) und Kombinationen davon besteht. Bei bestimmten Aspekten kann ein Matrixelement der Vorlegierung Aluminium (Al) und Magnesium (Mg) umfassen. Die Vorlegierung umfasst außerdem ein Legierungselement, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Barium (Ba), Lanthan (La), Samarium (Sm), Europium (Eu), Gadolinium (Gd), Terbium (Tb), Dysprosium (Dy), Holmium (Ho), Erbium (Er), Thulium (Tm), Ytterbium (Yb) und Kombinationen davon besteht. Das Legierungselement liegt in der Vorlegierung mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 50 %, optional mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 30 % vor. Bei bestimmten Aspekten wird die Vorlegierung der geschmolzenen Legierung mit einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,01 % bis kleiner oder gleich ungefähr 2,5 % zugegeben. Das Verfahren umfasst ferner das Gießen der geschmolzenen Legierung durch Erstarren mit einer maximalen Abkühlgeschwindigkeit von kleiner oder gleich ungefähr 20 °C/Sekunde, um eine Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand zu bilden.The method further includes introducing a master alloy into the molten alloy. The master alloy includes a matrix element selected from the group consisting of aluminum (Al), magnesium (Mg), silicon (Si), and combinations thereof. In certain aspects, a matrix element of the master alloy may include aluminum (Al) and magnesium (Mg). The master alloy further includes an alloying element selected from the group consisting of barium (Ba), lanthanum (La), samarium (Sm), europium (Eu), gadolinium (Gd), terbium (Tb), dysprosium (Dy). , holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm), ytterbium (Yb) and combinations thereof. The alloying element is present in the master alloy with a mass fraction of greater than or equal to approximately 2% to less than or equal to approximately 50%, optionally with a mass fraction of greater than or equal to approximately 5% to less than or equal to approximately 30%. In certain aspects, the master alloy is added to the molten alloy at a mass fraction of greater than or equal to about 0.01% to less than or equal to about 2.5%. The method further includes casting the molten alloy by solidification at a maximum cooling rate of less than or equal to about 20°C/second to form an as-cast recycled aluminum alloy component.
Bei bestimmten Aspekten umfasst das Verfahren ferner das Wärmebehandeln der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand, so dass diese im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen ist, die eine Plättchenform aufweisen, und dass mindestens ein Bereich eine Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 180 MPa aufweist.In certain aspects, the method further includes heat treating the as-cast recycled aluminum alloy component so that it is substantially free of faceted ferrous intermetallic phases having a platelet shape and at least one region has a yield strength greater than or equal to about 180 MPa .
Bei bestimmten Aspekten können die Verfahren ferner Folgendes umfassen: (i) Schmelzraffinieren der geschmolzenen Legierung und Entgasen vor dem Einbringen der Vorlegierung, (ii) Schmelzraffinieren der geschmolzenen Legierung und Entgasen nach dem Einbringen der Vorlegierung und vor dem Gießen oder sowohl (i) als auch (ii). Das Schmelzraffinieren und Entgasen umfassen in der Regel das Zugeben von Raffinationsmitteln und das Einbringen von Stickstoffgas oder Inertgasblasen in die Schmelze, um den Wasserstoffgehalt und den Gehalt an Einschlüssen zu verringern.In certain aspects, the methods may further include: (i) melt refining the molten alloy and degassing prior to introducing the master alloy, (ii) melt refining the molten alloy and degassing after introducing the master alloy and before casting, or both (i). (ii). Melt refining and degassing typically involve adding refining agents and introducing them of nitrogen gas or inert gas bubbles into the melt to reduce the hydrogen content and the inclusion content.
Bei bestimmten Abwandlungen umfasst das Wärmebehandeln das Lösungswärmebehandeln der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 500 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 550 °C, optional von größer oder gleich ungefähr 530 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 550 C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In certain variations, heat treating includes solution heat treating the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 500°C to less than or equal to about 550°C, optionally from greater than or equal to about 530°C to less than or equal to about 550 C for greater than or equal to approximately 1 hour to less than or equal to approximately 10 hours.
Bei anderen Abwandlungen umfasst das Wärmebehandeln das Altern der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 130 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 190 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In other variations, heat treating includes aging the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 130°C to less than or equal to about 190°C for greater than or equal to about 1 hour to less than or equal to about 10 hours.
Bei noch anderen Aspekten umfasst das Verfahren ferner nach dem Wärmebehandeln das Abschrecken mit Wasser bei einer Temperatur im Bereich von größer oder gleich ungefähr 30 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 100 °C, zum Beispiel ungefähr 60 °C bei einer Abwandlung.In still other aspects, the method further includes, after heat treating, quenching with water at a temperature ranging from greater than or equal to about 30°C to less than or equal to about 100°C, for example, about 60°C in one variation.
Bei einer Abwandlung umfasst das Wärmebehandeln das Lösungswärmebehandeln der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 500 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 550 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden und das anschließende Abschrecken nach dem Wärmebehandeln mit Wasser bei einer Temperatur im Bereich von größer oder gleich ungefähr 30 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 100 °C und danach das Altern der Komponente aus recycelter Aluminiumlegierung im Gusszustand bei einer Temperatur von größer oder gleich ungefähr 130 °C bis kleiner oder gleich ungefähr 190 °C für größer oder gleich ungefähr 1 Stunde bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Stunden.In a variation, heat treating includes solution heat treating the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature of greater than or equal to about 500°C to less than or equal to about 550°C for greater than or equal to about 1 hour to less than or equal to about 10 hours, and the subsequent quenching after heat treating with water at a temperature ranging from greater than or equal to about 30 °C to less than or equal to about 100 °C and thereafter aging the as-cast recycled aluminum alloy component at a temperature greater than or equal to about 130 °C to less than or equal to approximately 190°C for greater than or equal to approximately 1 hour to less than or equal to approximately 10 hours.
Die wärmebehandelten Komponenten aus Aluminiumgusslegierung, die bei den oben beschriebenen Verfahren aus solchen Aluminiumlegierungen gebildet werden, sind im Wesentlichen frei von facettierten eisenhaltigen intermetallischen Phasen mit einer Plättchenform, und können stattdessen nicht facettierte eisenhaltige intermetallische Phasen aufweisen, die eine nicht facettierte abgerundete Morphologie aufweisen können, wie z. B. eine korallenartige Fasermorphologie. Beispielsweise umfasst die wärmebehandelte Komponente aus Aluminiumgusslegierung bei bestimmten Abwandlungen eine eisenhaltige intermetallische Phase, die Eisen (Fe), Silicium (Si) und Aluminium (Al) umfasst, wobei die eisenhaltige intermetallische Phase nach der Wärmebehandlung kugelförmig ist und einen durchschnittlichen äquivalenten Durchmesser von größer oder gleich ungefähr 1 Mikrometer bis kleiner oder gleich ungefähr 5 Mikrometer aufweist.The heat treated cast aluminum alloy components formed from such aluminum alloys in the processes described above are substantially free of faceted ferrous intermetallic phases having a platelet shape, and may instead include non-faceted ferrous intermetallic phases which may have a non-faceted rounded morphology, such as B. a coral-like fiber morphology. For example, in certain modifications, the heat-treated cast aluminum alloy component includes a ferrous intermetallic phase comprising iron (Fe), silicon (Si), and aluminum (Al), wherein the iron-containing intermetallic phase after heat treatment is spherical and has an average equivalent diameter of greater than or equal to about 1 micrometer to less than or equal to about 5 micrometers.
Die wärmebehandelte Aluminiumgusslegierung kann, wenn sie aus den oben beschriebenen Aluminiumlegierungen gemäß den nachstehenden Verfahren gebildet wird, mindestens einen Bereich mit einer Streckgrenze von größer oder gleich ungefähr 180 MPa, optional größer oder gleich ungefähr 210 MPa, und einer Dehnung oder Duktilität von größer oder gleich ungefähr 7 %, optional größer oder gleich ungefähr 8 % aufweisen.The heat treated cast aluminum alloy, when formed from the aluminum alloys described above according to the methods below, may have at least one region having a yield strength of greater than or equal to about 180 MPa, optionally greater than or equal to approximately 210 MPa, and an elongation or ductility of greater than or equal to about 7%, optionally greater than or equal to about 8%.
Bei der wärmebehandelten Komponente aus recycelter Aluminiumgusslegierung kann es sich um ein Fahrzeugteil wie die oben beschriebenen handeln. Bei bestimmten Abwandlungen handelt es sich bei der wärmebehandelten Komponente aus Aluminiumgusslegierung um ein Fahrzeugteil, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einer Komponente für eine Brennkraftmaschine, einem Ventil, einem Kolben, einer Turboladerkomponente, einer Felge, einem Rad, einem Hilfsrahmen, einem Achsschenkel, einem Querlenker, einem Ring und Kombinationen davon besteht.The heat treated recycled cast aluminum alloy component may be a vehicle part such as those described above. In certain modifications, the heat-treated cast aluminum alloy component is a vehicle part selected from the group consisting of an internal combustion engine component, a valve, a piston, a turbocharger component, a rim, a wheel, a subframe, a Steering knuckle, a wishbone, a ring and combinations thereof.
Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausführungsform verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.The foregoing description of the embodiments is for purposes of illustration and description. It does not purport to be complete or to limit the disclosure. Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but are optionally interchangeable and may be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described. The same can also be modified in many ways. Such modifications should not be considered a departure from the disclosure, and all such changes are intended to be included within the scope of the disclosure.
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