DE2755976C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Werkstücks aus einer Aluminiumlegierung durch Zerstäuben der geschmolzenen Legierung zu erstarrten Teilchen, Vorwärmen der Teilchen auf eine einheitliche Temperatur und Verformen der Teilchen zum fertigen Werkstück.

In dem Maße, in dem das Gewicht von Materialien zunehmende Bedeutung erlangt, wie z. B. zur Verringerung des Gewichts von Kraftfahrzeugen, hat die Verwendung von Aluminium zugenommen. Legierungen auf Aluminiumbasis können zur Verwendung für Kolben für Verbrennungskraftmaschinen geeignet sein und sind bei einer solchen Verwendung höchsten Beanspruchungen ausgesetzt.

Die Kolben und der Motorblock können verschiedenen Wärmebedingungen ausgesetzt sein und dementsprechend unterschiedlichen Ausdehnungsgraden unterliegen, weil die Temperatur des Motorblocks niedriger sein kann als die Temperatur des Kolbens, und zwar aufgrund eines Kühlmittels, das durch den Motorblock zirkuliert. Dieses ist der Fall, wenn oder wenn nicht der Kolben und der Motorblock aus den gleichen Metallegierungen bestehen, wie z. B. aus Stahl, Gußeisen oder Aluminium. Das Problem verschärft sich jedoch, wenn der Kolben und der Motorblock aus verschiedenen Metallen bestehen. Der Kolben, der der heißeste Teil des Motors sein kann, soll Wärmeausdehungseigenschaften haben, die ihm ermöglichen, seine Maßbeständigkeit zu dem Motorblock relativ über einen Temperaturbereich hinweg über der Temperatur des Motorblocks beizubehalten. Die Festigkeit des Materials soll ebenfalls bei solchen höheren Temperaturen beibehalten werden. Es ist daher besonders erwünscht, daß solche Legierungen auf Aluminiumbasis einen relativ niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten haben und in der Lage sind, eine relativ hohe Festigkeit bei erhöhten Temperaturen für eine lange Zeitdauer beizubehalten.

Aus der US-PS 18 29 668 geht eine Gußlegierung auf Aluminiumbasis mit einem Gehalt an Silizium von 4 bis 13% und an Mangan von 4 bis 13% hervor. Außerdem sind Gußkolben bekannt, die aus silizium- und manganhaltigen Aluminiumlegierungen bestehen. So bezieht sich die US-PS 21 85 348 auf eine Aluminiumlegierung mit einem Gehalt an Silizium bis herauf zu 13%, an Mangan bis herauf zu 3% und an erheblichen Mengen Eisen, Antimon und einem Metall aus der Wolframgruppe. Aus der US-PS 23 57 451 geht ferner eine Aluminiumlegierung mit 18 bis 35% Silizium, bis herauf zu 1% Mangan, bis herauf zu 1% Magnesium und erheblichen Mengen Kupfer, Eisen, Zinn und Zink hervor.

Es ist auch bekannt, pulvermetallurgische Techniken (P/M- Techniken) für Dispersions-gehärtete Legierungen hoher Festigkeit mit Elementen, die normalerweise ohne Schwierigkeiten nicht mit Aluminium vergossen werden können, anzuwenden. Eine erhebliche Magnesium-, Silizium- und Mangananteile enthaltende Aluminiumlegierung ist in der US-Patentschrift 22 87 251 beschrieben. Die Verwendung einer pulverförmigen Aluminiumlegierung mit einem Gehalt an erheblichen Silziumanteilen zur Herstellung von Kolben ist in der US-PS 29 78 798 beschrieben. Weiterhin geht aus der US-PS 32 82 745 ein Verfahren der eingangs erwähnten Art hervor, bei dem eine Aluminium-Kupfer-Legierung im geschmolzenen Zustand zerstäubt und dann verfestigt wird, worauf aus dem entstandenen Pulver Pellets gebildet werden, die auf 316° bis 538°C vorerwärmt und dann bei 260° bis 454°C gepreßt bzw. geschmiedet werden, wobei ein hochfestes Werkstück entsteht. Derartige Legierungen sollten eine niedrige Liquidus-Temperatur haben, d. h. einen niedrigen Legierungsschmelzpunkt aufweisen, um die Zerstäubung unter Benutzung einer wenig kostspieligen und unkomplizierten Vorrichtung zu vereinfachen. Im allgemeinen kann eine geeignete geschmolzene Legierung bei einer Temperatur über der Liquidus-Temperatur der Legierung zerstäubt werden. Eine solche höhere Temperatur wird zur Sicherstellung einer erfolgreichen Zerstäubung bei vielen Aluminiumlegierungen angewendet, die bei einer Temperatur über 885°C zerstäubt werden. In der Praxis findet ein gewisses Abkühlen des geschmolzenen Metalls während des Zerstäubens statt, und zwar aufgrund der Temperatur des Zerstäubungsgases, die im allgemeinen niedriger ist als die Liquidus-Temperatur. Wenn dieses der Fall ist, wird eine Metallzerstäubungstemperatur angewendet, die über der Liquidus-Temperatur liegt. Eine Zerstäubungstemperatur über etwa 899°C oder darüber ist jedoch vom Kostenstandpunkt aus zweckmäßig.

Bekannt ist ferner (GB 61 64 13), bei hoher Temperatur eine Aluminiumlegierung mit niedrigem Ausdehnungskoeffizienten anzuwenden, die aus 6 bis 17,9% Silizium, 1,3 bis 4,5% Mangan, 0,25 bis 5% Magnesium, 0,01 bis 1,5% Eisen und Aluminium als Rest besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs erwähnten Art anzugeben, mit dem das hochfeste Werkstück aus einer Aluminumlegierung auf einfache, kostensparende Weise herstellbar ist. Z. B. ist es erwünscht, eine Legierung zu verwenden, mit der sich die Vorteile der pulvermetallurgischen Techniken nutzen lassen und die eine relativ hohe Festigkeit bei Temperaturen über 205°C ergeben können und einen geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 19,8 × 10^-6 pro °C innerhalb eines Bereichs von -18°C bis 121°C haben und bei einer Temperatur von nur etwa 760°C zu einem feinen Pulver zerstäubt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine geschmolzene Legierung aus 10 bis 25% Silizium, 2 bis 5% Mangan, maximal jeweils 1% Magnesium, Zink und/oder Nickel und Aluminium als Rest mit unvermeidbaren Verunreinigungen bei 760°C bis 871°C zu Pulver zerstäubt und zu einem Werkstück mit einer Dichte von mindestens 99%, einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 19,8 × 10^-6 °C^-1 und einer hohen Festigkeit oberhalb 205°C verformt wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie seiner erfindungsgemäßen Anwendung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie seiner erfindungsgemäßen Anwendung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung zeichnet sich weiterhin aus durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Legierungen, die außerdem maximal 1,5% Eisen oder 2 bis 5% Kupfer enthalten. Die Anwendung kann auch auf derartige Legierungen erfolgen, die 0,25 bis 1,5% Eisen und 2 bis 4% Mangan oder die 2 bis 5% Kupfer und 2 bis 5% Mangan enthalten.

Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Verfahren auf Legierungen der genannten Art anwendbar, die außerdem maximal 0,4% jeweils von einem Element oder mehreren Elementen der aus Chrom, Vanadium, Zirkonium und Titan bestehenden Gruppe enthalten.

Die Anwendung kann auch auf Legierungen erfolgen, die 13 bis 20% Silizium und 3 bis 4% Mangan enthalten und in denen der Höchstanteil von jedem der Elemente Magnesium, Zink und Nickel 1% und der Gesamtanteil von Magnesium, Zink und Nickel maximal 2% ist.

Die Aluminium-Silizium-Legierungen werden vorzugsweise bei einer Temperatur von 771°C bis 843°C zerstäubt. Das Pulver wird durch Schmieden verformt und kann in einem einzigen Druckprozeß geschmiedet werden.

Vorzugsweise wird eine zum Schmieden des Werkstücks mit einer vorbestimmten Dichte erforderliche Menge losen Pulvers in einen verformbaren Behälter eingetragen sowie das Pulver auf eine im wesentlichen einheitliche Temperatur von mindestens 260°C erwärmt, um das metallurgische Binden während der plastischen Verformung zu unterstützen. Der Behälter und das darin befindliche Pulver wird dabei zu der gewünschten Schmiedeform des fertigen Werkstücks mit einer vorbestimmten Dichte von mindestens 99% geschmiedet.

Das Silizium trägt wie auch das Mangan zu der Härte der Pulverlegierung bei und unterstützt außerdem die Abnahme des Wärmeausdehnungskoeffizienten. Das Vorhandensein jedes der Elemente der aus Cr, V, Zr und Ti bestehenden Gruppe verbessert die Gesamtduktilität, ohne die Gesamtfestigkeit und die Wärmeausdehnung der aus der Pulverlegierung hergestellten Metallwerkstücke merklich zu beeinflussen, insbesondere, wenn das Pulver vor dem Vereinigen bzw. Verschmelzen bei höheren Temperaturen vorerwärmt wird. Es wird ferner angenommen, daß, obwohl diese Elemente für die Gesamtfestigkeit des Materials nicht wesentlich sind, das Vorhandensein derselben die Stabilität der höheren Festigkeit bei erhöhten Temperaturen erleichtert.

Es wird angenommen, daß der Zusatz von Fe oder Cu zu der Gesamtfestigkeit des Materials beiträgt. Obwohl Fe, wie angenommen wird, dem Material eine zusätzliche Festigkeit verleiht, beeinflußt dieses Element jedoch nachteilig die Zerstäubungstemperatur, worunter zu verstehen ist, daß sich die Zerstäubungstemperatur mit übermäßig zunehmenden Fe-Anteilen erhöht. Steigende Anteile von Mn beeinflussen gleichfalls die Zerstäubungstemperatur. Daher sollte, wenn ein Fe-Zusatz in dem Material enthalten ist, der Gesamteinfluß von Fe und Mn auf die Zerstäubungstemperatur kontrolliert werden.

Es wird angenommen, daß das Vorhandensein von Cu zur Gesamtfestigkeit beiträgt, ohne die Zerstäubungstemperatur zu beeinflussen. Es wird ferner angenommen, daß Cu eine verbesserte Festigkeit bei niedrigeren Temperaturen ergibt, als sie durch Zugabe von Fe erzielt wird.

Der Gesamtanteil von Magnesium, Zink und Nickel soll 2% oder weniger ausmachen. Es wird angenommen, daß das Vorhandensein dieser Elemente die erwünschten Eigenschaften und Kennwerte der Pulverlegierung auf Aluminiumbasis nicht wahrnehmbar beeinflußt, sofern die Gewichtsprozente dieser Elemente bei jeweils maximal 1% gehalten werden. Es kann eine gewisse Festigkeitsabnahme bei erhöhten Temperaturen auftreten, wenn die Anteile jeweils von Mg und Zn über 1% liegen. Das Vorhandensein von Ni kann jedoch zu der Gesamtfestigkeit des Werkstoffs beitragen, wenn Ni gemeinsam mit den oben angegebenen Fe-Anteilen vorhanden ist. Ni kann außerdem die Zerstäubungstemperatur des Werkstoffs nachteilig beeinflussen, ähnlich wie überhöhte Mengen von Fe oder Mn. Aus diesem Grund muß die vorhandene Ni-Menge auf einen Höchstwert von 1% begrenzt sein.

Der Rest der Werkstoffzusammensetzung besteht aus Aluminium mit unvermeidbaren Verunreinigungen.

Das Zerstäuben der geschmolzenen Legierung wird vorzugsweise mit Luft durchgeführt, doch kann das Zerstäuben auch in anderen Gasen oder inerten Gasen durchgeführt werden. Die in Luft zerstäubte Legierung zeigt einige Oxidverunreinigungen oder etwas Sauerstoff in einer gewissen umgesetzten Form als Ergebnis der Zerstäubung. Sauerstoff in Anteilen von 0,2 bis 0,4 Gew.-% kann in Oxiden vorhanden sein, was Oxidgehalten von etwa 0,4 bis etwa 0,8% in dem Pulverwerkstoff entspricht. Es ist nicht bekannt, welche Oxide vorhanden sind, doch wird angenommen, daß die Anteile von Oxiden in solchen niedrigen Konzentrationen für die Gesamteigenschaften des Werkstoffs unschädlich sind.

Die zerstäubten feinen Pulverteilchen weisen z. B. eine irreguläre oder sphäroidische Form auf. Der mittlere Teilchendurchmesser (nachfolgend "A.P.D." genannt) des feinen Pulvers, bestimmt mit dem Feinheitsmesser unter der Siebfeinheit nach Fisher, beträgt vorzugsweise weniger als 20 µm A.P.D. bezieht sich auf einen statischen Durchmesser der Pulverteilchen und wird mit dem Feinheitsmesser mit Teilchengrößen unter der Siebfeinheit nach Fisher gemessen, indem die Strömungsgeschwindigkeit eines Gases durch ein Pulverbett unter einem eingestellten Druckunterschied bestimmt wird.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Werkstücks aus einer Aluminiumlegierung werden die Elemente der Legierung in einem geschmolzenen Zustand legiert. Die Metallzerstäubungstemperatur kann von nur etwa 760°C bis 871°C, vorzugsweise von 771°C bis 843°C reichen. Durch die Möglichkeit, die Legierung unter 871°C bis zu einer so niedrigen Temperatur wie 760°C zu schmelzen und zu zerstäuben, werden die Pulverkosten wesentlich verringert, und zwar weil sich das zur Bildung des Pulvers erforderliche Schmelzen vereinfacht. Die niedrige Zerstäubungstemperatur ermöglicht dementsprechend, daß das erfindungsgemäße Verfahren mit einer weniger umständlichen Zerstäubungsvorrichtung zur Bildung eines Pulvers durchgeführt werden kann.

Das zerstäubte Pulver kann dann in einen Behälter eingetragen werden, um die Handhabung und den Transport des Pulvers zu der Verdichtungsvorrichtung, wie z. B. Gesenken, zu erleichtern. Die benutzte Pulvermenge kann über derjenigen liegen, die zur Bildung eines Werkstücks mit einer vorbestimmten Dichte erforderlich ist. Dem Pulver brauchen keine Schmiermittel zugesetzt zu werden. Im allgemeinen werden nach der bisherigen Technik Schmiermittel in trockener Form oder als Aufschlämmung zugesetzt, um die Vereinigung bzw. Verschmelzung des Pulvers zu erleichtern, und zwar in dem Bestreben, die Reibung zwischen dem Pulver und den Werkzeugteilen, die die Vereinigung der Pulverteilchen bewerkstelligen, auszuschalten bzw. vor einer solchen Reibung zu schützen. Die Tatsache, daß die Notwendigkeit entfällt, dem Pulver Schmiermittel zusetzen zu müssen, stellt einen eindeutigen Vorteil dar. Es ist jedoch erwünscht, die Verdichtungswerkzeuge wie bei der bisherigen Technik zu schmieren, um die Reibung zwischen dem Pulver und den Werkzeugteilen zu verringern.

Vor dem Verdichten einer Metallpulverlegierung sind nach der bisherigen Technik Bindemittel, wie z. B. harzartige Bindemittel, dem Pulver zugesetzt worden, um die Pulverteilchen zusammenzuhalten. Das erfindungsgemäße Verfahren wird ohne Verwendung von Bindemitteln durchgeführt und ist auch in dieser Hinsicht vielen bisherigen Techniken überlegen.

Das Pulver wird vor dem Vereinigen in einem Behälter eingeschlossen und auf eine praktische gleichmäßige Temperatur vorerwärmt, um die Bindung des Pulvers während der Bedingungen der plastischen Verformung zu erleichtern. Solche Temperaturen sollten unter der Verfestigungstemperatur der Legierung liegen, so daß kein beginnendes Schmelzen stattfindet. Unter beginnendem Schmelzen ist zu verstehen, daß kein Anfangszustand des Schmelzens gegeben ist. Die Temperatur sollte wenigstens 260°C betragen und kann vorzugsweise von 343 bis 566°C reichen. Die Vorerwärmungsatmosphäre kann Luft, ein Vakuum, Stickstoff oder irgendeine andere geeignete Atmosphäre sein. Das Pulver kann in einem Behälter vorerwärmt werden, während es lose ist, d. h., nicht mehr als leicht in den Behälter eingestampft worden ist, oder kann vorerwärmt werden, nachdem das lose Pulver zu einer genügenden Dichte zur Handhabung verpreßt worden ist. Die Formen, wie z. B. Gesenke, können zum Vorerwärmen des darin eingetragenen Pulvers benutzt werden. Vorzugweise wird das Pulver außerhalb der Vorrichtung zum Vereinigen bzw. Verschmelzen des Pulvers vorerwärmt.

Das Pulver kann durch mehrere Verdichtungsstufen oder vorzugsweise in einer einzigen Operation zu dem fertig bearbeiteten Produkt mit einer vorbestimmten Dichte, die sich 100% und mindestens 99% nähert, vereinigt werden. Wenn das Vereinigen in einer Operation durchgeführt wird, muß das Pulver über einer Mindesttemperatur von mindestens 260°C gehalten werden, die zur Erleichterung der Bindung und der plastischen Verformung des Pulvers erforderlich ist. Das Pulver kann zu Zwischenformen und -dichten verdichtet werden mit abwechselnd dazwischen eingeschalteten Erwärmungsstufen, bevor die vorbestimmte Dichte von mindestens 99% bei dem fertig bearbeiteten Produkt erreicht wird.

Als eine einstufige Operation wird das Vereinigen des Pulvers vorzugsweise durch Schmieden in geschlossenen Formen durchgeführt. Die geschlossenen Formen können mit einem Grat ausgestattet sein, um überschüssiges Metall während des Schmiedevorgangs entweichen zu lassen. Das Pulver kann auch durch Extrudieren vereinigt bzw. verschmolzen und plastisch verformt werden.

Das Verschmelzen des Pulvers wird bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt, die zur Erleichterung des Bindens ausreicht, gleichgültig ob das Verschmelzen in einer einzigen Operation oder in einer mehrstufigen Operation durchgeführt wird. Eine solche Warmbearbeitung des Pulvers kann ferner durch Verwendung erwärmter Werkzeuge unterstützt werden.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß kein Sintern der Pulverlegierung in einem gesonderten Prozeß erforderlich ist, um ein Metallwerkstück mit den erwünschten Eigenschaften zu erhalten. Dementsprechend kann das Verfahren ohne Sintern durchgeführt werden, und es ist daher weniger umständlich als die bisherigen Verfahren, bei denen ein Sintern erforderlich ist.

Ein erfindungsgemäß hergestelltes Werkstück hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 19,8 × 10^-6 °C^-1 innerhalb eines Bereichs von -18 bis 121°C und eine relativ hohe Festigkeit bei Temperaturen über 205°C und eine Dichte über 99%. Das Werkstück kann nachfolgend maschinell zu der endgültigen Form bearbeitet werden. Keine nachträgliche Wärmebehandlung ist normalerweise erforderlich. Eine nachfolgende Wärmebehandlung kann die Duktilität des fertigen Produkts erhöhen, kann aber außerdem möglicherweise die Gesamtfestigkeit verringern. Dementsprechend hat das erfindungsgemäß hergestellte Metallwerkstück den Vorteil, daß es in dem verarbeiteten Zustand verwendet werden kann, ohne daß eine weitere Behandlung erforderlich ist. Wenn ein verformbarer Behälter benutzt wird, um das Pulver während des Verdichtens einzuschließen, wie z. B. in einem einzigen Warmschmiedeprozeß, kann der Behälter anschließend von dem geformten Werkstück entfernt werden. Der Behälter kann auch ein Teil des fertig verarbeiteten Produkts sein, und ein Entfernen des Behälters entfällt dann.

Das nachfolgende Beispiel dient zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens und seiner Anwendung.

Beispiel

Die in den nachfolgenden Tabellen I und II angegebenen Legierungen werden durch Legieren der Elemente in einem geschmolzenen Zustand und dann Zerstäuben der Legierung zu einer relativ feinen Pulverteilchengröße (A.P.D. unter 20 µm) hergestellt. Die Legierungen in den Gruppen I und II werden bei einer Metalltemperatur von etwa 771 bis 788°C zerstäubt. Das Zerstäubungsgas ist Luft mit einer Temperatur von etwa 593°C. Zwei Gruppen von Pulverlegierungen werden dann in Aluminiumbehälter mit Außendurchmessern von 15,24 cm, Innendurchmesser von 13,79 cm und Innenhöhen von 10,16 oder 17,78 cm eingetragen und praktisch gleichmäßig auf eine Temperatur von 371°C für die Gruppe I und 538°C für die Gruppe II vorerwärmt. Das Vorerwärmen wird in einer Atmosphäre von strömendem Stickstoff (N₂) durchgeführt. Jeder einzelne Behälter wird dann in erwärmten Werkzeugen in einer einzigen Operation bei 517,25 zu einem dickwandigen schalenförmigen Werkstück mit einer Höhe von 14,22 cm, einer Schalenwanddicke von 3,18 cm und einer Tiefe des Schalenhohlraums von 7,62 cm warmpreßgeschmiedet. Die Proben werden in dem so geschmiedeten Zustand getestet, d. h. ohne weitere Wärmebehandlung nach dem Schmieden.

Tabelle I

Tabelle II

Die Tabellen I und II zeigen die außergewöhnlichen Kombinationen von hoher Festigkeit bei erhöhten Temperaturen und geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Werkstücken, die aus der Pulverlegierung auf Aluminiumbasis hergestellt worden sind. Die mechanischen Eigenschaften dieser Legierungen wurden bei 316°C nach 100stündiger Aussetzungsdauer bei 316°C und bei 205°C nach 100stündiger Aussetzungsdauer bei 205°C verglichen. Es wird darauf hingewiesen, daß alle Legierungen eine überlegene Festigkeit bei beiden Temperaturen und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten niedriger als die Gußlegierung A zeigen, welche häufig zum Gießen von Kraftfahrzeugkolben verwendet wird. Außerdem sind die Legierungen im allgemeinen fester als die Legierung B, die nach pulvermetallurgischen Techniken hergestellt worden ist und einer Zerstäubungstemperatur über 871°C hat. Die Zusammensetzung der Legierung B entspricht den Zusammensetzungen der mit dem Verfahren hergestellten Werkstoffe mit der Ausnahme, daß wesentliche Anteile von Mn fehlen und daß überschüssiges Fe in der Legierung B vorhanden ist. Die in der Tabelle II angegebenen Werte für einige mechanische Eigenschaften einer Standardknetlegierung 6061 TG stellen eine Grundlage für den Vergleich von Eigenschaften dar. Diese Legierung besteht aus 0,4 bis 0,8% Si, bis 0,7% Fe, 0,15 bis 0,4% Cu, bis 0,15% Mn, 0,8 bis 1,2% Mg, 0,04 bis 0,35% Chrom, bis 0,25% Zn, bis 0,15% Ti, anderen Elementen bis 0,05% einzeln, bis 0,15% zusammen und Aluminium als Rest und wurde lösungsgeglüht, abgeschreckt und warmausgelagert.

Tabelle III

Tabelle IV

Die Tabellen III und IV erläutern den Effekt der Zusätze von Elementen Cr, V, Zr und Ti auf den Werkstoff, wie z. B. einen solchen, der 20% Si und 4,5% Mn enthält. Die in kleineren Anteilen enthaltenen Elemente scheinen einen relativ geringen Einfluß auf die Festigkeit bei 316°C nach 100stündigem Aussetzen und bei 205°C nach 100stündigem Aussetzen zu haben. Die in kleineren Anteilen enthaltenen Elemente können zu einer besseren Duktilität führen, insbesondere bei Materialien, die bei höheren Temperaturen vorerwärmt werden. Die Zerstäubungstemperatur für Legierungen C, D und E beträgt etwa 771°C bis 816°C.

Claims (11)

1. Verfahren zur Herstellung eines hochfesten Werkstücks aus einer Aluminiumlegierung durch Zerstäuben der geschmolzenen Legierung zu erstarrten Teilchen, Vorwärmen der Teilchen auf eine einheitliche Temperatur und Verformen der Teilchen zum fertigen Werkstück, dadurch gekennzeichnet, daß eine geschmolzene Legierung aus 10 bis 25% Silizium, 2 bis 5% Mangan, maximal jeweils 1% Magnesium, Zink und/oder Nickel und Aluminium als Rest mit unvermeidbaren Verunreinigungen bei 760°C bis 871°C zu Pulver zerstäubt und zu einem Werkstück mit einer Dichte von mindestens 99%, einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von weniger als 19,8 × 10^-6 pro °C und einer oberhalb von 205°C hohen Festigkeit verformt wird.

2. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen die außerdem maximal 1,5% Eisen oder 2 bis 5% Kupfer enthalten.

3. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen nach Anspruch 2, die 0,25 bis 1,5% Eisen und 2 bis 4% Mangan enthalten.

4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen nach Anspruch 2, die 2 bis 5% Kupfer und 2 bis 5% Mangan enthalten.

5. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die außerdem maximal 0,4% jeweils von einem Element oder mehreren Elementen der aus Chrom, Vanadium, Zirkonium und Titan bestehende Gruppe enthalten.

6. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die 13 bis 20% Silizium und 3 bis 4,5% Mangan enthalten.

7. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 1 auf Legierungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in denen der Höchstanteil von jedem der Elemente Magnesium, Zink und Nickel 1% ist und der Gesamtanteil von Magnesium, Zink und Nickel maximal 2% ist.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminium-Silizium-Mangan-Legierungen bei einer Temperatur von 771°C bis 843°C zerstäubt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver durch Schmieden verformt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in einem einzigen Druckprozeß geschmiedet wird.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Schmieden des Werkstücks mit einer vorbestimmten Dichte erforderliche Menge losen Pulvers in einen verformbaren Behälter eingetragen sowie das Pulver auf eine im wesentlichen einheitliche Temperatur von mindestens 360°C erwärmt wird, um das metallurgische Binden während der plastischen Verformung zu unterstützen, und daß der Behälter und das darin befindliche Pulver zu der gewünschten Schmiedeform des fertigen Werkstücks mit einer vorbestimmten Dichte von mindestens 99% geschmiedet wird.