DE112009001890B4

DE112009001890B4 - Verdichterrad und Herstellungsverfahren dafür, und dieses umfassender Abgasturbolader

Info

Publication number: DE112009001890B4
Application number: DE112009001890.4T
Authority: DE
Inventors: Gerald Schall; Melanie Gabel
Original assignee: BorgWarner Inc
Current assignee: BorgWarner Inc
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2009-09-21
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2029-09-22
Also published as: DE112009001890T5; JP5520956B2; JP2012510017A; CN102149909B; US20110164988A1; CN102149909A; WO2010036598A2; KR20110057207A; WO2010036598A3

Abstract

Verdichterrad, für einen Turbolader, bestehend aus einer Aluminiumbasislegierung mit dendritischen Ausscheidungsphasen, die Einlagerungen der Elemente Lanthan und Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält:
Fe: 1 bis 15 Gew.-%,
Mn: 1 bis 12 Gew.-%,
Nb: 0,5 bis 8 Gew.-%,
V: 0,5 bis 8 Gew.-%,
Ni: 1 bis 14 Gew.-%,
Zr: 0,35 bis 8 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,13 bis 2,0 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verdichterrad für einen Turbolader, insbesondere in einem Dieselmotor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, einen Abgasturbolader mit einem Verdichterrad gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4, sowie ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verdichterrads gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 7.
Abgasturbolader sind Systeme zur Leistungssteigerung von Kolbenmotoren. Bei einem Abgasturbolader wird die Energie der Abgase zur Leistungssteigerung verwendet. Die Leistungssteigerung resultiert daraus, dass der Gemischdurchsatz pro Arbeitstakt erhöht wird.
Ein Turbolader besteht im Wesentlichen aus einer Abgasturbine mit einer Welle und einem Verdichterrad, wobei der im Ansaugtrakt des Motors angeordnete Verdichter mit der Welle verbunden ist, und die im Gehäuse der Abgasturbine und dem Verdichterrad befindlichen Schaufelräder rotieren.
Es sind Abgasturbolader bekannt, die eine mehrstufige, also mindestens zweistufige Aufladung erlauben, so dass noch mehr Leistung aus dem Abgas generiert werden kann. Solche mehrstufigen Abgasturbolader weisen einen speziellen Aufbau auf, der ein Regelorgan für hochdynamische, zyklische Beanspruchungen umfasst, das zum Beispiel einen Klappenteller, einen Hebel oder eine Spindel umfasst.
An das Verdichterrad im Abgasturbolader werden extrem hohe Materialanforderungen gestellt. Das Material, aus dem das Verdichterrad gebildet ist, muss hitzebeständig sein, also auch bei hohen Temperaturen von mindestens bis zu etwa 280°C noch eine ausreichende Festigkeit bieten. Ferner muss das Material resistent sein gegen interkristalline Korrosion und Spannungsrissbildung im sauren Medium und es soll weiterhin eine hohe Materialbeständigkeit bei niedriger Lastspielzahl aufweisen. Darüber hinaus soll die Duktilität des Materials ausreichend hoch sein, damit sich die Teile bei Überlast plastisch verformen können und nicht brechen, wodurch eine plötzliche Energiefreisetzung und daraus resultierende Schäden möglich sind.
Ein Abgasturbolader mit einem zweiflutigen Abgaseinlasskanal ist aus DE 10 2007 018 617 A1 bekannt.
Die Druckschrift EP 1 557 567 A2 offenbart ein Verdichterrad, welches aus einer Cu, Mg, Ni, Fe und andere Elemente umfassenden Aluminiumlegierung hergestellt ist.
Die Druckschrift DE 689 16 687 T2 offenbart hochfeste und hitzebeständige Aluminiumlegierungen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es nun, ein Verdichterrad für einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. einen Turbolader gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 4 zu schaffen, das verbesserte Eigenschaften, insbesondere eine verbesserte Schwingfestigkeits-performance aufweisen. Damit soll ein verschleißresistentes und dauerhaft stabiles Verdichterrad erzeugbar sein. Ferner war es Aufgabe ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Verdichterrads bereitzustellen, wobei ein Material hergestellt wird, das sich durch die oben genannten vorteilhaften Eigenschaften auszeichnet.
Die Lösung der Aufgaben erfolgt durch die Merkmale der Ansprüche 1, 4 und 7. Durch die Ausbildung des Verdichterrads für einen Turbolader, bestehend aus einer Aluminiumbasislegierung mit dendritischen Ausscheidungsphasen, die Einlagerungen der Elemente Lanthan und Zirkonium enthält, wird erreicht, dass sich das Material, das final das Verdichterrad im Abgasturbolader ergibt, durch eine besonders gute Warmfestigkeit, Temperaturfestigkeit und Stabilität auszeichnet. Die Stabilität und Temperaturbeständigkeit des Materials wird insbesondere dadurch erzielt, dass die dendritischen Ausscheidungsphasen durch Wechselwirkung der intermetallischen Phasen eine starke Verästelung im Material ausbilden. Die starke Verästelung der intermetallischen Phasen im Mikrogefüge des Materials ist ausschlaggebend für die Stützwirkung der Mikrostruktur und damit auch für die Resistenz gegen Gittergleiten, wodurch das Material in sich gefestigt wird und gegenüber mechanischer, sowohl statischer als auch zyklischer Belastung resistent ist. Durch die spezifische Materialkombination für das erfindungsgemäße Verdichterrad sind zudem die Adhäsions- und Kohäsionskräfte in der Werkstoffmatrix erhöht. Es wurde gefunden, dass für die Stabilität des Materials eine Kombination der Elemente Lanthan und Zirkonium in der Aluminiumbasislegierung essentiell ist. Die Kombination dieser Elemente in der Legierung führt dazu, dass die Stabilität des Materials sehr hoch ist, da sich durch die dendritischen Verästelungen eine besonders gute Mikrostruktur ausbildet.
Es wurde ferner gefunden, dass Lanthan in einer Aluminiumbasislegierung eine deutlich festigkeitssteigernde Wirkung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Bauteiltemperaturen von bis zu 280°C bewirkt. Es wird vermutet, dass sich thermisch stabile Al₃La-Phasen bilden, die auch in Bezug auf die Kriechfestigkeit des Materials eine positive Wirkung entfalten. Lanthan erhöht damit die Warmfestigkeit und auch Beständigkeit gegenüber Materialermüdung bei niedrigen Lastspielzahlen und damit die Stabilität des erfindungsgemäßen Materials für das Verdichterrad.
Auch das Element Zirkonium bildet in der Legierung Phasen aus, nämlich Al₃Zr-Phasen, wodurch eine Vernetzungsstruktur, eine sogenannte „Chainingcharakteristik“, in der Mikrostruktur erzielt wird. Es wurde gefunden, dass sich durch die Kombination von Aluminium und Zirkonium Ausscheidungsphasen innerhalb des Legierungsmaterials bilden. Hierdurch werden die mechanischen Eigenschaften des Materials signifikant verbessert. Ein derart gebildetes Material bzw. ein Bauteil, das aus einem ebensolchen Material gebildet ist, zeichnet sich durch eine sehr gute Temperaturbeständigkeit und Warmfestigkeit bis zu 280°C aus, ist korrosionsstabil und unempfindlich im Hinblick auf Spannungsrissbildung.
Gerade aber die Kombination der Elemente Zirkonium und Lanthan in der Aluminiumbasislegierung ist wesentlich um ein Material für das erfindungsgemäße Verdichterrad bereitzustellen, das durch die Ausbildung feiner, starker Verästelungen der intermetallischen Phasen, eine sehr gute Materialbeständigkeit bei niedriger Lastspielzahl aufweist, eine hohe Warmfestigkeit bis zu 280°C und darüber hinaus eine für einen solchen Werkstoff ausreichende Duktilität zeigt. Ohne an die Theorie gebunden zu sein wird vermutet, dass die Kombination der Elemente Lanthan und Zirkonium in der Aluminiumbasislegierung gerade deshalb ein extrem stabiles, hochwarmfestes Material und damit Bauteil ergibt, weil die sich ausbildenden Al₃La-Phasen bzw. Al₃ZrPhasen ineinander übergreifende Strukturen im Mikrogefüge bilden, die aufgrund ihrer strukturellen Ähnlichkeit zueinander einen verbesserten Verbund innerhalb des Materials bedingen.
Ferner hat sich gezeigt, dass das erfindungsgemäße Verdichterrad, das aus dem eben beschrieben Material hergestellt wurde resistent ist gegenüber Korrosion und Spannungsrissbildung auch in sauren Medien. Unter einem sauren Medium im Sinne der Erfindung ist dabei ein Medium zu verstehen, das einen pH-Wert von etwa 3,5 bis 6 und insbesondere von etwa 4 bis 5,5 aufweist. Durch Kondenswasser und Chloride aus der Umgebung des Motorraumes herrschen auch im Abgasturbolader „saure“ Bedingungen. Das erfindungsgemäße Material ist hiergegen resistent und damit auch beständig gegen interkristalline Korrosion. Dadurch wird die Neigung zu Spannungsrissbildung unter Zugspannung deutlich reduziert.
Durch diese hervorragenden Materialeigenschaften ist das erfindungsgemäße Verdichterrad für einen Abgasturbolader insbesondere auch für zweistufige Turbolader geeignet und ganz besonders für solche, die in LKWs eingesetzt werden und hier insbesondere für hochzyklische Busanwendungen, die eine hohe Laufleistung von bis zu 1,6 Millionen Lauf-Kilometern im Feld aufweisen.
Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Aluminiumbasislegierung die Elemente Lanthan und Zirkonium mit einem Gehalt von 0,08 bis 1,0 Gew.-% und mehr bevorzugt von 0,2 bis 0,5 Gew.-% für Lanthan und 0,35 bis 8 Gew.-% und mehr bevorzugt mit 1 bis 5 Gew.-% für Zirkonium bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung. Zirkonium ist essentiell für die Entstehung und Verteilung der Ausscheidungsphasen in der Aluminiumbasislegierung. Aluminium bildet dabei, wie bereits ausgeführt, mit dem Zirkonium Al₃Zr-Phasen, die sich separat abscheiden und eine zusätzliche Stabilisierung des Materials auch in Bezug auf die Warmfestigkeit und Schwingungsfestigkeit der Legierung und damit des erfindungsgemäßen Verdichterrads bewirken. Diese bedeutsamen Materialeigenschaften treten besonders stark zu Tage, wenn der Mengenanteil von Zirkonium in einem Bereich von 1 bis 5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt. Ein höherer Gehalt an Zirkonium, mit anderen Worten ein Gehalt von mehr als 8 Gew.-% bezogen auf die Legierung führt wiederum zu einer Erniedrigung der Warmfestigkeit des Materials verbunden mit einer geringeren Zeitstandfestigkeit.
Beimengungen von Lanthan zur Aluminiumbasislegierung steigern die Festigkeit des Werkstoffes und damit des Bauteils. Auch Lanthan bildet, wie bereits ausgeführt, mit Aluminium sich separat abscheidende Al₃La-Phasen, die zudem einen positiven Einfluss auf die Kriechbeständigkeit des Materials aufweisen. Gleichzeitig erhöht sich mit dem Einbringen dieser Phasen die Warmfestigkeit des Materials und die Beständigkeit gegenüber Materialermüdung bei niedriger Lastspielzahl wird verbessert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn Lanthan mit einem Mengenanteil von 0,08 bis 1,0 Gew.-% und besonders bevorzugt mit einem Mengenanteil von 0,2 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumbasislegierung eingesetzt wird. Wie bereits ausgeführt ist gerade die Kombination von Lanthan und Zirkonium in der Aluminiumbasislegierung wichtig, um die wie vorstehend beschriebenen Stabilitätsparameter des Materials zu erzielen. Ein Gehalt von mehr als 1 Gew.-% an Lanthan in der Legierung führt zur Reduktion der Warmfestigkeit und reduziert ferner die Zeitstandfestigkeit.
Die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Materials und damit des Verdichterrads können noch weiter optimiert werden. In einer bevorzugten Ausführungsform zeichnet sich das erfindungsgemäße Verdichterrad dadurch aus, dass die Aluminiumbasislegierung weitere Elemente wie Eisen und/oder Mangan und/oder Vanadium und/oder Nickel und/oder Niob und/oder Scandium enthält. Das Eigenschaftsprofil eines jeden Elements ist dem Fachmann prinzipiell bekannt.
Zum Beispiel trägt eine Beimischung der Elemente Mangan und Eisen zu einer Legierung dazu bei, dass sich durch Ausbildung von dispersoiden Phasen, aufgrund ihrer Verkettungseigenschaften, die Warmfestigkeit des Materials erhöht. Besonders vorteilhaft ist hierfür, wenn der Eisengehalt in einem Bereich von 1 bis 15 Gew.-% und bevorzugt 3 bis 11 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und der Mangangehalt 1 bis 12 Gew.-% und bevorzugt 3 bis 9,5 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung beträgt.
Ein Zusatz von Vanadium zu einer Legierung führt in der Regel zu einer Verbesserung der Kornverteilung der intermetallischen Komposition. Hier wirkt Vanadium gleichzeitig im gesamten Legierungsverbund verfestigend auf die Dispersoidausscheidungen. Vanadium erhöht die Adhäsions- und Kohäsionskräfte im Mikrogefüge des Werkstoffes und stabilisiert somit die hergestellte Struktur. Bevorzugt wird Vanadium in einem Gehalt von 0,5 bis 8 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und besonders bevorzugt in einem Gehalt von 1,5 bis 6 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung eingesetzt. In diesem Konzentrationsbereich bewirkt Vanadium eine besonders ausgeprägte Verbesserung der Adhäsion und Kohäsion im Legierungsgefüge und trägt damit erheblich zur Optimierung der Stabilität des erfindungsgemäßen Verdichterrads bei.
Das Element Nickel ist ein Element, das ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf die Warmfestigkeit des erfindungsgemäßen Verdichterrads ausübt. Gerade die Kombination aus Aluminium und Nickel erhöht dabei die Adhäsions- und Kohäsionskräfte des Werkstoffes insbesondere auch im sauren Medium, also in einem pH-Bereich von 3,5 bis 6, und bevorzugt von 4 bis 5,5 entscheidend. Bevorzugt wird Nickel mit einem Gehalt von 1 bis 14 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und besonders bevorzugt mit einem Gehalt von 3 bis 10 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung, eingesetzt. Hier treten die die Stabilität im sauren pH-Bereich verbessernden Eigenschaften besonders gut zu Tage.
Niob ist ein Element, dessen Verwendung in Aluminiumbasislegierungen ungewöhnlich ist. Es wurde nun gefunden, dass Niob wie auch Zirkonium die Entstehung und Verteilung der Ausscheidungsphasen in der Legierung optimiert. Dadurch werden die mechanischen Eigenschaften sowohl bei Raumtemperatur als auch in einem Temperaturbereich von bis zu 280°C positiv beeinflusst. Der Werkstoff für das erfindungsgemäße Verdichterrad zeichnet sich somit durch eine Warmfestigkeit von bis zu 280°C aus. Ferner werden die Kriechfestigkeit und die Schwingfestigkeit der Legierung noch um ein Vielfaches verbessert. Bevorzugt wird Niob mit einem Gehalt von 0,5 bis 8 Gew.-% und besonders bevorzugt mit einem Gehalt von 1,5 bis 6 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung eingesetzt. In diesem Konzentrationsbereich trägt Niob besonders stark zur Steigerung der Warmfestigkeit und Schwingfestigkeit des erfindungsgemäßen Verdichterrads bei.
Scandium hat eine ähnliche Wirkung auf Legierungsmaterialien wie Lanthan. Es trägt zur Erhöhung der Festigkeit des Materials bei. Es wurde gefunden, dass auch Scandium mit Aluminium besondere Phasen bildet, nämlich Al₃Sc Aushärtungsphasen, die sich ebenfalls positiv auf die Kriechbeständigkeit bzw. Kriechfestigkeit des Materials auswirken. Zudem wird auch die Warmfestigkeit gesteigert und ferner auch die Resistenz in Bezug auf Materialermüdung bei niedrigen Lastspielzahlen. Die bevorzugten Wirkungen treten insbesondere dann zu Tage, wenn Scandium in einem Mengenanteil von 0,05 bis 1,0 Gew.-% und bevorzugt in einem Mengenanteil von 0,1 bis 0,4 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Aluminiumbasislegierung eingesetzt wird.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird eine Kombination der Elemente Lanthan und Scandium in der Aluminiumbasislegierung eingesetzt, wobei die Aluminiumbasislegierung die Elemente Lanthan und Scandium mit einem Summenanteil von 0,13 bis 2,0 Gew.-% und bevorzugt 0,3 bis 0,9 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung enthält. Gerade dann zeichnet sich das Material durch eine besonders hohe Warmfestigkeit und Resistenz in Bezug auf Materialermüdung bei niedrigen Lastspielzahlen aus.
Das erfindungsgemäße Verdichterrad zeichnet sich durch eine Aluminiumbasislegierung aus, die die folgenden Elemente bzw. Komponenten mit nachstehenden Mengenanteilen enthält, wobei sich die Mengenanteile jeweils auf das Gesamtgewicht der Legierung beziehen: Fe: 1 bis 15 Gew.-%, Mn: 1 bis 12 Gew.-%, Nb: 0,5 bis 8 Gew.-%, V: 0,5 bis 8 Gew.-%, Ni: 1 bis 14 Gew.-%, Zr: 0,35 bis 8 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,13 bis 2,0 Gew.-% und Al. Gerade die Kombination dieser Elemente in den angegebenen Mengenanteilen führt zu einem Material, das, wenn es zu einem Verdichterrad für einen Abgasturbolader verarbeitet wird, diesem eine besonders hohe Stabilität gegenüber Korrosion verleiht und sich ferner durch eine sehr gute Warmfestigkeit und Resistenz gegen Materialermüdung bei niedriger Lastspielzahl auszeichnet. Das Verdichterrad zeigt eine verbesserte Kriechfestigkeit und ausgezeichnete Schwingfestigkeitsperformance. Die vorgenannten Eigenschaften treten insbesondere zu Tage, wenn das erfindungsgemäße Verdichterrad die nachfolgenden Elemente in den angegebenen Mengenanteilen enthält: Fe: 3 bis 11 Gew.-%, Mn: 3 bis 9,5 Gew.-%, Nb: 1,5 bis 6 Gew.-%, V: 1,5 bis 6 Gew.-%, Ni: 3 bis 10 Gew.-%, Zr: 1 bis 5 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,3 bis 0,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.
Ein Verdichterrad aus einer Aluminiumbasislegierung enthaltend die oben genannten Elemente zeichnet sich durch besonders guten Eigenschaften aus.

So weist ein Werkstoff, der gemäß der letztgenannten spezifischen Zusammensetzung hergestellt wurde folgende Eigenschaften auf:

Mechanische Eigenschaft	Wert	Messverfahren
Zugfestigkeit Rm	> 600 MPa	ASTM E 8M/EN 10002-1; bei erhöhter Temp.: EN 10002-5
Streckgrenze R_p0,2	> 500 MPa	Standardverfahren
Bruchdehnung	> 5%	Standardverfahren
Härte	160-205 HB	ASTM E 92/ISO 6507-1
Längenausdehnungskoeffizient	16-19 1/K (20 bis 900°C)	Standardverfahren
Dichte	> 2,95 g/cm³	Standardverfahren

Zur Bestimmung der Stabilität des Werkstoffes wurden folgende Tests durchgeführt:

• Freibewitterungstests
• Warmzugversuche bis 300°C
• Kriechfestigkeit bis 300°C
• Klimawechsel im sauren Milieu: 150 Stunden bei pH 4 bis 5,5
• LCF-Test: 2 000 000 Zyklen bei 220°C, Amplitude: 170 MPa:

Die Schwingfestigkeitsversuche wurden ausschließlich unter einstufiger axialer Schwellbelastung kraftgeregelt (R=0) durchgeführt. Das Umgebungsmedium war Luft. Der Werkstoff wurde in einem Temperaturintervall von Raumtemperatur (also etwa 20°C) bis 220°C untersucht (Werkstofftemperatur).
Eine ganz besonders bevorzugte Legierung wird aus den wie nachfolgenden angeführten Elementen erhalten: Fe: 3 bis 5,3 Gew.-%, Mn: 3,2 bis 5,3 Gew.-%, Nb: 1,8 bis 3,2 Gew.-%, V: 1,5 bis 3,3 Gew.-%, Ni: 3, 7 bis 5,8 Gew.-%, Zr: 1 bis 3,1 Gew.-%, La: 0,1 bis 0,4 Gew.-% und Sc: 0,05 bis 0,3 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.
Diese erfindungsgemäße Aluminiumbasislegierung zeigte bei den vorstehenden Tests die besten Ergebnisse.
Erfindungsgemäß kann die Aluminiumbasislegierung, die dem erfindungsgemäßen Verdichterrad für einen Turbolader zu Grunde liegt, mittels geeigneter Verfahren und insbesondere mittels einem noch auszuführenden, sprühkompaktiertem Verfahren hergestellt werden. Die jeweiligen Werkstoffe sind mit herkömmlichen WIG-Plasmaverfahren und auch EB-Verfahren schweißbar. Die Wärmebehandlung erfolgt über Lösungsglühen bei etwa 640°C für 2 Stunden und anschließender Luftabkühlung. Die Ausscheidungshärtung erfolgt bei etwa 250°C für 2 Stunden unter Luftabkühlung im Kammerofen.
Die Verarbeitung der Aluminiumbasislegierung erfolgt nach herkömmlichen Prozessen über Erschmelzung der Basislegierung, RS-Verdüsung, Vorverdichten (Densal HIP-Behandlung), Strangpressen, Umformen und weiterer Bearbeitung (z. B. Fräsen).
Das erfindungsgemäße Verdichterrad wird durch ein besonderes Verfahren hergestellt, das die nachfolgenden Schritte umfasst:

- Einbringen eines geschmolzenen Materials bestehend aus einer erfindungsgemäßen Aluminiumbasislegierung in einen Spezialtigel,
- Überführen des geschmolzenen Materials in einen Vorbehälter mit nachgeschaltetem „Atomizer“ und
- Feinversprühen des geschmolzenen Materials unter Schutzgasatmosphäre auf einer rotierenden Scheibe.

Nur auf diese Art und Weise wird ein Legierungsmaterial erhalten, das nach weiterer Bearbeitung ein Verdichterrad ergibt, das sich durch eine extrem gute Beständigkeit gegenüber Korrosion und Spannungsrissbildung auszeichnet, eine Warmfestigkeit bis zu 280°C aufweist, eine deutlich reduzierte Materialermüdungshäufigkeit bei niedriger Lastspielzahl und sehr gute Schwingfestigkeitsperformance zeigt. Es wurde gefunden, dass durch das erfindungsgemäße Verfahren eine sehr feinkörnige, auch dispersoide Pulverausbildung im Vorfeld verarbeitet werden kann. Dabei können verschiedene Korngrößen der Einzelelemente definiert werden, was zusätzlich eine stark verbesserte Kriechfestigkeit und gute Schwingungsperformance bewirken kann.

Claims

Verdichterrad, für einen Turbolader, bestehend aus einer Aluminiumbasislegierung mit dendritischen Ausscheidungsphasen, die Einlagerungen der Elemente Lanthan und Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält: Fe: 1 bis 15 Gew.-%, Mn: 1 bis 12 Gew.-%, Nb: 0,5 bis 8 Gew.-%, V: 0,5 bis 8 Gew.-%, Ni: 1 bis 14 Gew.-%, Zr: 0,35 bis 8 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,13 bis 2,0 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.
Verdichterrad nach Anspruch 1, wobei der Turbolader ein Turbolader für einen Dieselmotor ist.
Verdichterrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält: Fe: 3 bis 11 Gew.-%, Mn: 3 bis 9,5 Gew.-%, Nb: 1,5 bis 6 Gew.-%, V: 1,5 bis 6 Gew.-%, Ni: 3 bis 10 Gew.-%, Zr: 1 bis 5 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,3 bis 0,9 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.
Abgasturbolader, umfassend ein Verdichterrad bestehend aus einer Aluminiumbasislegierung mit dendritischen Ausscheidungsphasen, die Einlagerungen der Elemente Lanthan und Zirkonium enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält: Fe: 1 bis 15 Gew.-%, Mn: 1 bis 12 Gew.-%, Nb: 0,5 bis 8 Gew.-%, V: 0,5 bis 8 Gew.-%, Ni: 1 bis 14 Gew.-%, Zr: 0,35 bis 8 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,13 bis 2,0 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.
Abgasturbolader nach Anspruch 4, wobei der Abgasturbolader ein Abgasturbolader für einen Dieselmotor ist.
Abgasturbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält: Fe: 3 bis 11 Gew.-%, Mn: 3 bis 9,5 Gew.-%, Nb: 1,5 bis 6 Gew.-%, V: 1,5 bis 6 Gew.-%, Ni: 3 bis 10 Gew.-%, Zr: 1 bis 5 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,3 bis 0,9 Gew.-% und Al.
Verfahren zur Herstellung eines Verdichterrads umfassend die Schritte: - Einbringen eines geschmolzenen Materials bestehend aus einer Aluminiumbasislegierung in einen Spezialtigel, - Überführen des geschmolzenen Materials in einen Vorbehälter mit nachgeschaltetem „Atomizer“ und - Feinversprühen des geschmolzenen Materials unter Schutzgasatmosphäre auf einer rotierenden Scheibe, dadurch gekennzeichnet, dass die Aluminiumbasislegierung folgende Komponenten enthält: Fe: 1 bis 15 Gew.-%, Mn: 1 bis 12 Gew.-%, Nb: 0,5 bis 8 Gew.-%, V: 0,5 bis 8 Gew.-%, Ni: 1 bis 14 Gew.-%, Zr: 0,35 bis 8 Gew.-%, Summe aus La und Sc: 0,13 bis 2,0 Gew.-% jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht der Legierung und Al.