DE3247535C2

DE3247535C2 - Verfahren zum Herstellen eines verschleißfesten Aluminiumgußwerkstoffes

Info

Publication number: DE3247535C2
Application number: DE19823247535
Authority: DE
Inventors: Harumichi Hino; Yohsuke Miyashita; Takeshi Yokosuka Miyata; Syunsuke Suzuki
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1981-12-25
Filing date: 1982-12-22
Publication date: 1985-02-21
Also published as: JPS58110652A; GB2112813A; DE3247535A1

Abstract

Verbundmaterial auf Aluminiumbasis zum Gießen und Verfahren zu seiner Herstellung. Bei dem Basismaterial handelt es sich um eine Aluminiumlegierung zum Gießen, die 4-12 Gew.% Si enthält, in der feine Teilchen aus Aluminium oxid mit einer mittleren Teilchengröße von vorzugsweise 0,01-10 μm in einer Menge von 0,5-10 Gew.% (bezogen auf das Gewicht der Aluminiumlegierung) dispergiert sind. Das Mischen der Aluminiumoxidteilchen mit der Aluminiumlegierung wird durchgeführt, während die Temperatur der Alumi nium legierung innerhalb eines Bereiches gehalten wird, in dem die feste Phase und die flüssige Phase der Aluminiumlegierung nebeneinander vorliegen. Wärmebehandelte Gießlinge, wie z.B. Automobilmotorteile, aus diesem Verbundmaterial weisen eine hohe Verschleißfestigkeit auf.

Description

Fig.3 eine perspektivische Darstellung einer aus

60 dem Gußwerkstoff hergestellten Zylinderlaufbuchse,

Fig.4 einen schematischen Schnitt durch eine zur

Aus »Aluminium« (1976, Seiten 302 bis 305) ist es Prüfung der Verschleißfestigkeit des Gußwerkstoffes

bekannt, einige Eigenschaften von Aluminium-Guß- benutzte Prüfeinrichtung,

werkstoffen durch Einbringen und Dispergieren von F i g. 5 ein Diagramm, daß die Beziehung zwischen

Fremdstoffteilchen, wie Al₂O₃-Teilchen zu beeinflussen. 65 dem Aluminiumoxidteilchen-Gehalt des Gußwerkstof-

Zu diesem Zweck werden feinkörnige Stoffe, wie Bor- fes und der Verschleißfestigkeit des Werkstoffs erläu-

carbid, Aluminiumoxid und Graphit in einer Höchst- tert,

menge von 3% mit Hilfe eines magnetostriktiven F i g. 6 und 7 Mikrophotographien, welche das Gefü-

ge des Gußwerkstoffes vor dem Schmelzen und nach dem Gießen bzw. Wärmebehandeln zeigen,

F ι g. 8 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der mittleren Teilchengröße der Aluminiumo-vidteilchen in dem Gußwerkstoff und der Verschleißfestigkeit des Werkstoffs erläutert, und

F i g. 9 ein Diagramm, welches die Ergebnisse eines Abriebtestes erläutert, bei dem der Gußwerkstoff mit konventionellem Graugußeisen und einer AJuminiunilegierung mit hohem Siliciumgehalt verglichen wurde.

Als Ausgangslegierung dient eine Aluminiumgußlegierung, die 4 bis 12 Gew.-°/o Si enthalten muß. Der Si-Gehalt in der Aluminiumlegierung muß mindestens 4 Gew.-% betragen, weil es schwierig ist, eine gute Gießbarkeit des Verbundwerkstoffs zu erzielen bei Verwendung einer Aluminiumlegierung mit einem geringeren Si-Gehalt, der Si-Gehalt in der Aluminiumlegierung darf jedoch 12% nicht übersteigen, weil die Anwesenheit einer größeren Menge Si es unmöglich macht, eine hypoeutektische Zusammensetzung zu erzielen, die für die vorliegende Erfindung wichtig ist Wenn die Temperastur einer hypereutektischen Zusammensetzung, die mehr als 12% Si enthält, innerhalb eines Bereiches gehalten wird, in dem die feste Phase und die flüssige Phase der Aluminiumlegierung nebeneinander vorliegen, tritt eine Auskristallisation von Si in Form von Primärkristallen aus der flüssigen Phase auf und die SiIiciumkristalle schwimmen nach oben, daJas spezifische Gewicht der Siliciumkristalle (2,4 g/cm³) geringer ist als dasjenige der flüssigen Phase der Legierung (eiwa 2,7 g/cm³), so daß die Zusammensetzung der Basislegierung für den erfindungsgemäß herzustellenden Verbundwerkstoff ungleichförmig wird. Darüber hinaus werden das Aufschwimmen und die Trennung der Siliciumkristalle zu einem Hindernis für das gleichmäßige Durchmischen der nachfolgend zugegebenen Aluminiumoxidteilchen mit der Aluminiumlegierung.

Neben Si kann die Aluminiumlegierung gewünschtenfalls noch Hilfslegierungselemente enthalten, die zur Verstärkung der Legierungsstruktur oder zur Stabilisierung der Kristallkörnchen dienen, wie z. B. Cu, Mg, Zn, Fe, Mn, Ni, Sn und/oder Sb, in Mengen, wie sie in konventionellen Aluminiumlegierungen zum Gießen üblich sind, oder in etwas größeren oder kleineren Mengen. So ist es beispielsweise möglich, eine geeignete Legierung auszuwählen aus Aluminiumlegierungen für das Sand-, Metall- oder Schalenform-Gießen gemäß JIS (Japanese Industrial Standard) H 5202 (Aluminiumlegie/ungen der Klasse AC), die bis zu 13% Si, bis zu 4,5% Cu, bis zu 1,5% Mg und geringere Mengen Zn, Fe, Mn, Ti und manchmal Ni enthalten können, und aus Aluminiumlegierungen zum Spritzgießen bzw. Druckgießen gemäß JIS H 5302 (Aluminiumlegierungen der Klasse ADC), die bis zu 13% Si, bis zu 4% Cu und geringere Mengen Mg, Zn, Fe, Mn, Ni und Sn enthalten können.

Der Prozentsatz der erfindungsgemäß verwendeten Aluminiumoxidteilchen ist beschränkt auf einen Wert innerhalb des Bereiches von 0,5 bis 10Gew.-% der Aluminiumlegierung, weil Verbundwerkstoffe, die unter Zugabe von weniger als 0,5 Gew.-% Aluminiumoxidteilchen zu der Aluminiumlegierung hergestellt worden sind, eine unzureichende Beständigkeit gegen Verschleiß und gegen Festfressen (Blockieren) aufweisen und weil auch Verbundwerkstoffe, die unter Zugabe von mehr als 10% Aluminiumoxidteilchen hergestellt worden sind, eine unzureichende Verschleißfestigkeit aufweisen und so spröde sind, daß Schwierigkeiten bei der Fertigbearbeitung der Gießlinge auftreten.

Wie oben angegeben, werden vorzugsweise Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße innerhalb des Bereiches von etwa O₁Cl bis etwa ΙΟμίη verwendet Es ist zweckmäßig, wenn das erfindungsgemaß verwendete teilchenförmige Aluminiumoxid in Form von Λ-ΑΙ2Ο3 vorliegt, das hart und stabil ist, wenn jedoch die mittlere Teilchengröße weniger als 0,01 μπι beträgt, liegt das teilchenförmige Aluminiumoxid ais γ-AI2O3 vor, das eine geringere Härte aufweist Diesbezüglich ist es besonders bevorzugt, Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von nicht weniger als etwa 0,08 μπι zu verwenden. Andererseits führt die Verwendung von Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von mehr als etwa 10 μπι zu einer allmählichen Abnahme der Verschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffs mit zunehmender mittlerer Teilchengröße und die Verschleißfestigkeit des Verbundwerkstoffs wird schlecht wenn die mittlere Teilchengröße der Aluminiumoxidteilchen etwa 15 μπι erreicht

Der Grund dafür ist wahrscheinlich der, daß sich große Aluminiumoxidteilchen leicht von der Gleitkontaktoberfläche der als Basislegierung verwendeten Aluminiumlegierung abscheiden und auf die Kontaktoberfläche als Schleifmittel wirken.

Die F i g. 1 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine beispielhafte Apparatur zum Mischen von feinen Aluminiumoxidteilchen mit einer Aluminiumlegierung zur erfindungsgemäßen Herstellung eines Verbundwerkstoffs auf Aluminiumbasis. Die Apparatur weist einen zylindrischen Behälter 10 mit einem abnehmbaren Dekkel 12 auf. Im Innern befindet sich eine zylindrische Heizplatte 16, die mit einer elektrischen Heizeinrichtung 18 unter Zwischenschaltung eines Wärmeisoliermaterials 14 zwischen der Heizplatte 16 und der Wand des Behälters 10 versehen ist. Ein Tiegel 24 ist auf der Platte 20 fest angeordnet, die auf einer Welle 22 befestigt ist die drehbar ist und in axialer Richtung nach oben und unten bewegt werden kann. Als Rührer für das Material in dem Tiegel 24 ist eine Schaufel 26 an dem unteren Ende einer Welle 28 befestigt, die sich durch eine Öffnung in dem Deckel 12 hindurch erstreckt und drehbar ist und in axialer Richtung nach unten und oben bewegt werden kann. An dem Deckel 12 ist ein Trichter 32 befestigt zur Einführung von Aluminiumoxidteilchen in die Aluminiumlegierung 30, die in dem Tiegel 24 geschmolzen wird. Der Deckel 12 ist mit einem Gaseinlaß 34 versehen zur Einführung eines inaktiven Gases, wie Stickstoff oder Argon, in das Innere der Apparatur. In dieser Apparatur wird ein Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis erfindungsgemäß wie folgt hergestellt:

Zu Beginn wird die Rührschaufel 26 oberhalb der Position des Tiegels 24 gehalten, wie durch die gestrichelte Linie in der F i g. 1 angezeigt, und aer eine abgemessene Menge einer Aluminiumlegierung zum (Ver)Gießen, die den Anforderungen der vorliegenden Erfindung entspricht, enthaltende Tiegel 24 wird auf die drehbare Platte 20 gestellt. Dann wird Stickstoffgas in die Apparatur eingeleitet, um in der Apparatur während des nachfolgenden Mischverfahrens eine inaktive Gasatmosphäre aufrechtzuerhalten. In diesem Zustand wird die Heizeinrichtung 18 eingeschaltet, um die Aluminiumlegierung 30 in dem Tiegel 24 zu erhitzen und zum Schmelzen zu bringen. Der der Heizeinrichtung 18 zugeführte Strom wird so eingestellt, daß die Temperatur der Aluminiumlegierung 30 innerhalb eines Bereiches gehalten wird, in dem die feste Phase und die flüssige Phase der Legierung 30 nebeneinander vorliegen. Dieser Temperaturbereich wird vorher durch thermische

Analyse der Aluminiumlegierung festgelegt. Vorzugsweise wird jedoch die Aluminiumlegierung 30 zuerst bis auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der Legierung erhitzt, um dadurch die Legierung 30 vollständig zum Schmelzen zu bringen, und dann wird die Temperatur der Legierung 30 auf einen Wert innerhalb des obengenannten Bereiches gesenkt. Die Rührschaufel 26 wird nach unten bewegt, so daß sie in die Aluminiumlegierung 30 eintaucht, während die Legierung im ι ι vollständig geschmolzenen Zustand vorliegt. Durch dieses Verfahren kann das Eintauchen der Rührschaufel 26 in die Legierung 30 glatter durchgeführt werden mit einem geringeren Widerstand der Legierung gegenüber der Schaufel als im Falle des Eintauchens der Schaufel 26 in die Legierung 30, die teilweise in fester Phase vorliegt Um die Aluminiumlegierung 30 in dem Tiegel 24 in einem gleichmäßig erhitzten Zustand zu halten, werden die Welle 22, welche die Platte 20 trägt, und die Welle 28 der Rührschaufel 26 kontinuierlich gedreht. Vorzugsweise wird die Rührwelle 28 in entgegengesetzter Richtung zur Drehrichtung der Trägerplatte 20 gedreht, um ein wirksames Durchrühren unter Scherung der teilweise flüssigen und teilweise festen Aluminiumlegierung 30 zu erzielen. Bei diesem Rühren nimmt die Aluminiumlegierung 30, die in dem vorstehend beschriebenen erhitzten Zustand gehalten wird, einen pastenförmigen Zustand an.

In diesem Zustand wird eine vorgegebene Menge Aluminiumoxidteilchen unter Verwendung des Trichters 32 in die Aluminiumlegierung 30 eingeführt und das Rühren wird fortgesetzt, um die Aluminiumoxidteilchen in der teilweise geschmolzenen Aluminiumlegierung 30 gleichmäßig zu dispergieren. In dem Mischvorgang ist es zweckmäßig, daß 5 bis 65 Gew.-% der Aluminiumlegierung 30 in fester Phase vorliegen, weil dann, wenn die feste Phase weniger als 5% beträgt, die Viskosität der Legierung 30 für eine gleichmäßige Dispersion der Aluminiumoxidteilchen in der Legierung ungünstig niedrig wird, während dann, wenn die feste Phase mehr als 65% beträgt, wegen der übermäßig hohen Viskosität der Legierung 30 Schwierigkeiten beim Rühren und damit beim gleichmäßigen Mischen der Aluminiumoxidteilchen mit der Legierung 30 auftreten.

Vor dem vorstehend beschriebenen Mischen können die Aluminiumoxidteilchen gegebenenfalls einer Oberflächenbehandlung, beispielsweise einer Plattierung zur Verbesserung der Benetzbarkeil der Aluminiumoxidteilchen mit der Aluminiumlegierung, unterworfen werden.

Nach dem ausreichenden Mischen wird die Rührschaufel 26 nach oben gezogen und das Erhitzen wird beendet, so daß die Mischung aus der Aluminiumlegierung und den Aluminiumoxidteilchen abkühlen und erstarren kann. Als Ergebnis erhält man einen Block aus einem erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis. Wenn es erwünscht ist, das Gießverfahren nach der Herstellung des Verbundwerkstoffs durchzuführen, ist es erlaubt, die Temperatur der nichterstarrten Mischung aus der Aluminiumlegierung und den Aluminiumoxidteilchen zu erhöhen, um die Aluminiumlegierung in der Mischung vollständig zum Schmelzen zu bringen. Das Schmelzen kann in der Mischapparatur gemäß F i g. 1 oder alternativ in einer getrennten Apparatur, die in der Nähe einer Gießvorrichtung angeordnet ist, durchgeführt werden. Die Senkung der Temperatur der Mischung, sei sie nun beabsichtigt oder nicht während des Zeitraums zwischen dem Mischen und dem Schmelzen bringt keine Probleme mit sich. Beim Schmelzen vor dem (Ver)Gießen ist es in der Regel zweckmäßig, den erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoff bis auf eine Temperatur zu erhitzen, die um etwa 100⁰C oberhalb des Schmelzpunktes der verwendeten Aluminiumlegierung liegt, wobei es natürlich möglich ist, die Erhitzungstemperatur zum Schmelzen in Abhängigkeit von dem Typ des angewendeten Gießverfahrens und den angewendeten Gießbedingungen in geeigneter Weise festzulegen.

In dem erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoff bleiben die Aluminiumoxidteilchen auch nach dem volständigen Schmelzen der Aluminiumlegierung in der Aluminiumlegierung gleichmäßig dispergiert, unabhängig davon, ob der Verbundwerkstoff vorher erstarren gelassen worden ist oder nicht. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens. Es wurden viele Versuche durchgeführt, bei denen verschiedene Arten von Keramiken in Form von feinen Teilchen unter Anwendung des vorstehend beschriebenen Mischverfahrens in einer Aluminiumlegierung gleichmäßig dispergiert wurden, und es wurde dabei festgestellt, daß ein vollständiges Schmelzen der Aluminiumlegierung nach dem Mischen mit den Keramikteilchen zu einer Agglomeration. Sedimentation oder zum Aufschwimmen eines beträchtlichen Teils der dispergierten Keramikteilchen führt, außer wenn es sich bei den Keramikteilchen um solche aus Aluminiumoxid handelt. Wenn man berücksichtigt, daß das echte spezifische Gewicht von Λ-ΑΙ2Ο3 3,9 g/cm³ beträgt, während das spezifische Gewicht der erfindungsgemäß verwendeten Aluminiumlegierungen etwa 2,7 g/cm³ beträgt, ist es sicher, daß das Fortbestehen der gleichmäßigen Dispersion der Aluminiumoxidteilchen in einer geschmolzenen Aluminiumlegierung nicht nur auf die Werte des spezifischen Gewichts, sondern auch auf einige andere Faktoren zurückzuführen ist zu denen wahrscheinlich die Oberflächenenergie der Aluminiumoxidteilchen gehört.

Zum (Ver)Gießen eines erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs auf Aluminiumbasis könne 1 konventionelle Gießverfahren für Aluminiumlegierung angewendet werden. Das Spritzgießen bzw. Druckgießen des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs unter dem Einfluß der Schwerkraft bringt jedoch manchmal Schwierigkeiten mit sich und liefert keine guten Gießlinge, weil das geschmolzene Metall dieses Verbundwerkstoffs eine höhere Viskosität hat als konventionelle Aluminiumiegierungen zum Gießen wegen des Vorliegens von Aluminiumoxidteilchen, die in der geschmolzenen Aluminiumlegierung dispergiert sind. Es ist daher bevorzugt ein Druckgießverfahren, ein Zentrifugalgießverfahren oder ein Vakuumgießverfahren zum (Ver)Gießen eines erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs anzuwenden.

Die Fig.2 der beiliegenden Zeichnungen zeigt ein Beispiel für einen Hauptteil einer zum (Ver)Gießen des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs geeigneten Druckgießvorrichtung. Die Druckgießvorrichtung weist eine Kombination aus einer beweglichen Metallgießform 40 und einer stationären Metallgießform 42 auf, die so geformt sind, daß ein Formhohlraum 44 entsteht In dem dargestellten Falle hat der Formhohlraum 44 eine Gestalt die einer Motor-Zylinderlaufbuchse 60 entspricht wie sie in Fig.3 dargestellt ist in Form eines Hohlzylinders, der an einem Ende mit einem Flansch versehen ist und sich etwas verjüngt, um die Trennung des Gießlings von den Metallformen zu erleichtern.

Nach dem Verschließen und Einspannen der Metallformen 40, 42 wird die erforderliche Menge geschmolzenes Metall, die durch vollständiges Schmelzen der Aluminiumlegierung in dem erfindungsgemäß hergestellten Werkstoff hergestellt worden ist, aus einem Gießfrichter 50 in eine Einspritzhülse 48 gegossen und ein Kolben 52 für die Injektion wird in der Einspritzhülse 48 nach vorne bewegt, um das geschmolzene Metall in der Hülse 48 unter Druck zu setzen und das unter Druck stehende geschmolzene Metall durch einen Kanal 46 in den Formhohlraum 44 einzuspritzen. Nach dem Erstarren des Verbundwerkstoffs auf Aluminiumbasis in dem Formhohlraum 44 wird der Formsatz durch Zurückziehen der beweglichen Metallform 40 geöffnet und dann wird der zylindrische Gießling durch Vorwärtsbewegen der Ejektionsstifte 54 von der Metallform getrennt.

Die beim (Ver)Gießen eines erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs auf Aluminiumbasis erhaltenen Gießlinge werden einer geeigneten Wärmebehandlung unterzogen. In der Regel müssen die Gießlinge einer stabilisierenden Glühung unterworfen werden, um Dimensionsänderungen der Gießlinge mit dem Ablauf der Zeit zu verhindern. So ist beispielsweise eine stabilisierende Glühung unerläßlich bei Zylinderlaufbuchsen, die durch (Ver)Gießen des erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffs auf Auminiumbasis hergestellt worden sind, weil dann, wenn die Zylinderlaufbuchsen, die einer maschinellen Fertigbearbeitung mit sehr engen Dimensionstoleranzen unterworfen werden, nicht in geeigneter Weise geglüht worden sind, sich unter dem Einfluß der sehr strengen thermischen Umgebung in den Brennkraftmaschinen möglicherweise verformen, was zu einer Erweiterung des Spielraumes zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem darin gleitenden Kolben führt. Neben der stabilisierenden Glühung müssen die Gießlinge in vielen Fällen einer bestimmten Wärmebehandlung unterworfen werden, die den Gießlingen die erforderliche Festigkeit verleiht. Die Wärmebehandlung zur Verbesserung der Festigkeit und anderer mechanischer Eigenschaften der Gießlinge wird beispielsweise in der Art der T5-, T6- oder T7-Wärmebehandlung für konventionelle Aluminiumlegierungen durchgeführt, um dadurch eine künstliche Aushärtung der Gießlinge zu erzielen.

Nach der Wärmebehandlung und wo erforderlich, werden die Gießlinge einer (maschinellen) Bearbeitung zum Zwecke der Oberflächenbehandlung (Fertigbearbeitung) unterworfen. So muß beispielsweise der in der Spritzgußvorrichtung gemäß F i g. 2 geformte zylindrische Gießling zur Herstellung der Zylinderlaufbuchse gemäß F i g. 3 einem Drehen oder Honen unterworfen werden, um die äußeren und inneren zylindrischen Oberflächen fertig zu bearbeiten, um so die auf die Schräge des Formhohlraums 44 zurückzuführende Verjüngung zu korrigieren. Wenn der Verbundwerkstoff der Gießlinge eine übermäßig große Menge Aluminiumoxidteilchen enthält, führt die (maschinelle) Fertigbearbeitung der Gießlinge zur Oberflächenbehandlung zu winzigen Rissen in den Gießlingen oder es tritt ein schneller Verschleiß der Fertigbearbeitungswerkzeuge auf. Es wurde jedoch experimentell bestätigt, daß diese Probleme oder Störungen bei der praktischen Fertigbearbeitung der Gießünge nur dann auftreten, wenn die Aluminiumoxidteilchen in dem Verbundwerkstoff mehr als 10 Gew.-% der Aluminiumlegierung, die als Basismetall für den Verbundwerkstoff verwendet wird, ausmachen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein.

Beispiel 1

Bei der in diesem Beispiel zum Gießen verwendeten Aluminiumlegierung handelte es sich um die Legierung ADC 12 gemäß JIS H 5302, ein Äquivalent der Aluminiumlegierung ASTM SC 114 A, die 11,8 Gew.-% Si und

ίο etwa 2,5% Cu enthielt. Das in diesem Beispiel verwendete teilcheriförmige Aluminiumoxid hatte eine mittlere Teilchengröße von 0,08 μιη und der Gew.-%-Satz der Aluminiumoxidteilchen, bezogen auf die Aluminiumlegierung, wurde über den Bereich von 0,5 bis 10,0% variiert, so daß man 11 Arten von Verbundlegierungen erhielt, die sich nur in ihrem Gehalt an Aluminiumoxidteilchen voneinander unterschieden.

Jede der Verbundlegierungen wurde hergestellt durch Zugabe der angegebenen Menge Aluminiumoxidteilchen zu der Aluminiumlegierung unter Rühren, während die Aluminiumlegierung bei 75° C gehalten wurde, bei der die feste Phase und die flüssige Phase der Legierung nebeneinander vorlagen, und die in einem pastenartigen Zustand vorlag, unter fortgesetztem Rühren, um die Aluminiumoxidteilchen in der Aluminiumlegierung gleichmäßig zu dispergieren. Nach dem ausreichenden Durchmischen wurde die erhitzte Mischung aus der Aluminiumlegierung und den Aluminiumoxidteilchen in zwei Portionen aufgeteilt. Die erste Portion der Mischung wurde abkühlen und erstarren gelassen und dann auf 686° C, d. h. auf eine Temperatur erhitzt, die höher war als der Schmelzpunkt (586° C) der Aluminiumlegierung ADC 12, wobei sie geschmolzen wurde, während die zweite Portion sofort nach Beendigung des Mischens der Aluminiumoxidteilchen mit der Aluminiumlegierung auf 686⁰C erhitzt wurde. Unter Verwendung einer Spritzgußvorrichtung (Kokillengußvorrichtung) des in der F i g. 2 der beiliegenden Zeichnungen gezeigten Typs wurde jede der so hergestellten beiden Chargen des geschmolzenen Metalls zu einem zylindrischen Körper gegossen. Die Gießbedingungen waren folgende:

Spritzdruck

Spritzgeschwindigkeit

Metalldüsentemperatur

Gießtemperatur

Formeinspannzeit

49 N/mm²
1,2 m/sec
200-250° C 685° C
12 see

Die in diesem Beispiel gegossenen zylindrischen Körper wurden einem stabilisierenden Glühen unterworfen, das bestand aus einem 3stündigem Erhitzen auf 240⁰C und einem anschließenden Abkühlen im Ofen. Danach wurden Teststücke zur Durchführung des Abriebtestes aus jedem der Gießkörper ausgeschnitten. Die Teststükke hatten die Form eines 5 mm χ 5 mm breiten und 10 mm langen quadratischen Prismas.

Die F i g. 4 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine Abriebstestvorrichtung, wie sie in diesem Beispiel verwendet wurde. Diese Abriebstestvorrichtung war eine solche vom Stift- und -Scheibentyp, wie er häufig zum Testen von Legierungen für Automobilmotorteile, wie z. B. Zylinderlaufbuchsen und Kolbenringe, verwendet wird. Vier identische Teststücke 70 wurden fest in einen scheibenförmigen Halter 72 eingesetzt, der auf einer drehbaren Platte 74 fest montiert war. Eine Metailscheibe 76, die eine Hartchromplattierung aufwies und an einem Halter 78 befestigt war, wurde gegen die Stirnflä-

chen (Endflächen) der Teststücke 70 gepreßt durch Aufbringen einer Belastung auf einen Kompressionsstab 80. Die Ziffer 82 zeigte einen hohlen oder öldurchgang, durch welchen Schmieröl den Kontaktoberflächen der Metallscheibe 76 und der Teststücke 70 zugeführt wurde. Die Platte 74 wurde so gedreht, daß die Geschwindigkeit der Gleitbewegung jedes Teststückes 70 über die Stirnfläche der Metallscheibe 76 in einem Falle 3 m/sec, jedoch im anderen Falle 8 m/sec betrug, und in jedem Falle wurde die Drehung fortgesetzt, bis die von jedem Teststück 70 zurückgelegte Gesamtgleitdistanz 100 km erreichte. Der Druck an den Kontaktoberflächen wurde bei 4,9 N/mm² gehalten und als Schmieröl wurde den Kontaktoberflächen auf 80° C erhitztes Motoröl Nr. 30 mit einer Geschwindigkeit (Rate) von 350—400 ml/min zugeführt.

Zum Vergleich wurden 6 Arten von Verbundlegierungen auf allgemein ähnliche Weise wie die Verbundlegierungen dieses Beispiels hergestellt, wobei diesmal jedoch der Prozentsatz der Aluminiumoxidteilchen, bezogen auf die Aluminiumlegierung ADC 12, 11%, 12%, 13%, 14%, 15% bzw. 16% betrug. Diese modifizierten Verbundlegierungen wurden einzeln vergossen und auf die Vorstehend beschriebene Weise einer stabilisierenden Glühung unterworfen und aus den Gießkörpern ausgeschnittene Teststücke wurden dem vorstehend beschriebenen Abriebstest unterworfen. Daneben wurde die Aluminiumlegierung ADC 12 selbst dem gleichen Test unterworfen.

Die Fig. 5 der beiliegenden Zeichnungen zeigte Ergebnisse des Abriebstest für die Verbundwerkstoffe des Beispiels 1 und die zu Vergleichszwecken zusätzlich hergestellten Werkstoffe.

Der Test der Aluminiumlegierung ADC 12 ohne Zugabe von Aluminiumoxidteilchen bei einer Gleitgeschwindigkeit von 3 m/sec führte zum Auftreten einer Blockierung (eines Festfressens) zwischen den Teststükker. 70 und der mit Chrom plattierten Scheibe 76 während der Anfangsstufe des Tests, bevor der Druck an den Kontaktoberflächen bis auf den vorgesehenen Wert von 4,9 N/mm² angestiegen war, und die gleiche Legierung unterlag beim Test mit der Gleitgeschwindigkeit von 8 m/sec einem starken Verschleiß (Abrieb). Im Gegensatz dazu wiesen die durch Zugabe von 0,5 — 10% Aluminiumoxidteilchen zu der Aluminiumlegierung hergestellten Verbundwerkstoffe eine ausgezeichnett Abriebsbeständigkeit (Verschleißfestigkeit) auf. Die Zugabe von noch größeren Mengen Aluminiumoxidteilchen führte jedoch zu einer Abnahme der Abriebsbeständigkeit (Verschleißfestigkeit) bis zu einem solchen Ausmaß, daß der Abrieb (Verschleiß) des durch Zugabe von 16% Aluminiumoxidteilchen hergestellten Verbundwerkstoffs fast gleich demjenigen der Aluminiumlegierung ADC 12 wurde. Wenn 20% Aluminiumoxidteilchen der Aluminiumlegierung zugesetzt wurden, um diese Tendenz zu bestätigen, erreichte der Abrieb (Verschleiß) etwa 150 μπι.

Ebenfalls zum Vergleich wurde ein gewöhnliches Graugußeisen (FC 25 nach JIS G 5501) dem gleichen Abriebstest unter den gleichen Testbedingungen unterworfen. Die Menge des Abriebs (Verschleißes) des Gußeisens betrug 8 μπι beim Test mit einer Gleitgeschwindigkeit von 3 m/sec, und sie betrug 15 μπι bei 8 m/sec. Die Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis des Beispiels 1 können daher als mit Graugußeisen in bezug auf die Abriebsbeständigkeit (Verschleißfestigkeit) vergleichbar angesehen werden. Natürlich bieten diese Verbundwerkstoffe einen wichtigen Vorteil insofern, als sie ein sehr viel niedrigeres spezifisches Gewicht haben. In dem Abriebstest wurde kein signifikanter Unterschied zwischen den durch einmaliges Erstarrenlassen der Mischung aus der Aluminiumlegierung und den AIuminiumoxidteilchen hergestellten groben und den durch sofortiges Erhöhen der Temperatur der Mischung über den Schmelzpunkt der Legierung hinaus hergestellten Proben festgestellt.

Beispiel 2

Bei der in diesem Beispiel zum Gießen verwendeten Aluminiumlegierung handelte es sich um die Legierung AC 8B nach JIS H 5202, die 9.45 Gew.-% Si, etwa 3% Cu und etwa 1 % Mg enthielt. In diesem Beispiel wurden unter Verwendung verschiedener Mengen von Aluminiumoxidteilchen, die in bezug auf ihre mittlere Teilchengröße voneinander verschieden waren, mehrere Chargen einer Verbundlegierung hergestellt. Der Prozentsatz der Aluminiumoxidteilchen, bezogen auf die Aluminiumlegierung, betrug stets 5 Gew.-%. Bei der Herstellung jeder Charge der Verbundlegierung erfolgte die Zugabe der Aluminiumoxidteilchen zu der Aluminiumlegierung AC 8B auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1.

während die Aluminiumlegierung bei 560° C gehalten wurde, bei der die feste Phase und die flüssige Phase der Legierung nebeneinander vorlagen. Nach dem Mischen wurde eine Hälfte jeder Charge abkühlen und erstarren gelassen und dann auf 685° C erhitzt, eine Temperatur, die höher war als der Schmelzpunkt (585° C) der Aluminiumlegierung AC 8B, um geschmolzen zu werden, während der restliche Anteil sofort nach Beendigung des Mischens auf 685° C erhitzt wurde.

Die F i g. 6 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine Mikrophotographie (in 200facher Vergrößerung) des Gefüges der in diesem Beispiel unter Verwendung von Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μ-m hergestellten Verbundlegierung. In der Photographic werden die weißen Flächen durch die primären Kristalle von <*-Al gebildet, die grauen Flächen werden durch Si gebildet, das durch eutektische Reaktion kristallisiert ist, und die schwarzen Punkte werden durch AI2O3 gebildet. Wie diese Mikrophotographie zeigt, wurde eine gleichmäßige Dispersion der zugegebenen Aluminiumoxidteilchen in der resultierenden Verbundlegierung durch mikroskopische Betrachtung jeder in diesem Beispiel hergestellten Probe bestätigt. Unter Verwendung der in Beispiel 1 beschriebenen Spritzgießvorrichtung wurde jede der so hergestellten Proben aus dem geschmolzenen Metall unter den gleichen Gießbedingijngen wie in Beispie! 1 zu einem zylindrischen Körper gegossen. Die in diesem Beispiel gegossenen zylindrischen Körper wurde einer Wärmebehandlung unterworfen, die der T6-Wärmebehandlung entsprach und eine Kombination aus einer anfänglichen Erhitzung für 2 Stunden auf 52O⁰C als Lösungsglühbehandlung, und einem anschließenden Abschrecken und Halten der Gießkörper 4 Stunden lang bei 180° C, darstellte. Danach wurden 5 mm χ 5 mm breite und 10 mm lange Teststücke zur Durchführung eines Abriebstests aus jedem der Gießkörper ausgeschnitten und dem in Beispiel 1 beschriebenen Abriebstest unter den gleichen Testbedingungen unterworfen.

Die F i g. 7 der beiliegenden Zeichnungen zeigt eine Mikrophotographie (in 200facher Vergrößerung) des Gefüges des in diesem Beispiel unter Verwendung von Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von 0,1 μπι hergestellten Verbundwerkstoffs, das

nach den vorstehend beschriebenen Gieß- und Wärmebehandlungsverfahren beobachtet wurde. In der Photographie werden die weißen Flächen von einer feinen Dendritstruktur der primären Kristalle von «-Al gebildet, die grauen Flächen werden von Si gebildet, das durch eutektische Reaktion kristallisiert ist, und die schwarzen Flecken werden von AI2O3 gebildet. Es ist klar, daß die Aluminiumoxidteilchen in der Aluminiumlegierung gleichmäßig dispergiert waren, deren Gefüge unter dem Einfluß des Schmelzens nach der Zugabe der Aluminiumoxidteilchen und des schnellen Abkühlens in dem Spritzgießverfahren sehr fein wurde. Durch Vergleich mit der Mikro-Photographic der Fig.6 wurde bestätigt, daß das Erhitzen der Aluminiumlegierung auf einen Wert über ihren Schmelzpunkt hinaus nach der Zugabe von Aluminiumoxidteüchen beim Spritzgießen der geschmolzenen Legierung und bei der Wärmebehandlung des Gießlings praktisch kein Unterschied in bezug auf die Art der Dispersion der Aluminiumoxidteilchen in der Aluminiumlegierung auftrat, obgleich die Legierungsmatrix wegen ihrer thermischen Behandlung einige Änderungen erfuhr.

Die Fig.8 der beiliegenden Zeichnungen zeigt Ergebnisse des Abriebstests, der mit den in Beispiel 2 hergestellten Proben durchgeführt wurde.

Wenn Aluminiumoxidteilchen mit einer mittleren Teilchengröße von weniger als 0,01 μίτι verwendet wurden, war es, obgleich dies in F i g. 8 nicht dargestellt ist, schwierig, eine gleichmäßige Dispersion der Aluminiumoxidteilchen in der Aluminiumlegierung zu erzielen wegen der Neigung der Aluminiumoxidteilchen, zu agglomerieren (wahrscheinlich deshalb, weil Aluminiumoxid in Form dieser feinen Teilchen in der Regel als /-Al₂O₃ vorliegt, das ein echtes spezifisches Gewicht von bis zu 2,28 aufweist) und es trat ein Blockieren (Festfressen) zwischen den Teststücken 70 und der mit Chrom plattierten Scheibe 76 während der Anfangsstufe des Tests in beiden Fällen des Tests bei Gleitgeschwindigkeiten von 3 m/sec bzw. 8 m/sec auf. Dieses Blockieren (Festfressen) trat nicht auf und es wurde eine Verbesserung der Abriebsbeständigkeit (Verschleißfestigkeit) festgestellt, wenn die mittlere Teilchengröße der der Aluminiumlegierung zugesetzten Aluminiumoxidteilchen 0,01 μπι oder mehr betrug. Wie aus der F i g. 8 ersichtlich, war die Menge des Abriebs (Verschleißes) sehr gering, wenn die mittlere Teilchengröße der der Aluminiumlegierung zugesetzten Aluminiumoxidteilchen zwischen 0,08 und ΙΟμπι lag. Die Menge des Abriebs (Verschleißes) nahm jedoch beträchtlich zu, wenn die mittlere Teilchengröße der Aluminiumoxidteilchen auf mehr als 10 μπι erhöht wurde. Bei Verwendung von AlurniniüiTiuxidieilchen mit einer minieren Teilchengröße von 20 μίτι betrug die Menge des Abriebs (Verschleißes) des resultierenden Verbundmaterials 150 μπι im Falle des Tests bei der Gleitgeschwindigkeit von 3 m/sec, und sie betrug 120 μπι bei 8 m/sec.

In dem Abriebstest wurde kein signifikanter Unterschied zwischen den Proben, die durch einmaliges Erstarrenlassen der Mischung aus der Aluminiumlegierung und den zugesetzten Aluminiumoxidteilchen hergestellt worden waren, und den Proben, die durch sofortige Erhöhung der Temperatur der Mischung auf einen Wert über den Schmelzpunkt der Legierung hinaus hergestellt worden waren, beobachtet.

Beispiel 3 Die zum Gießen in diesem Beispiel verwendete Aluminiumlegierung war die Legierung AC 4C nach JIS H 5202, die 7,10 Gew.-% Si, etwa 0,1% Cu und etwa 0,3% Mg enthielt. Es wurde eine Verbundlegierung hergestellt durch Mischen von Aluminiumoxidteilchen, die eine mittlere Teilchengröße von 5 μπη hatten, in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf die Aluminiumlegierung, mit der Aluminiumlegierung nach dem in Beispiel 1 beschriebenen Verfahren. Während des Mischens wurde die Aluminiumlegierung bei 590° C gehalten, bei der die feste Phase und die flüssige Phase der Legierung nebeneinander vorlagen. Die Verbundlegierung wurde geschmolzen und in dem in Beispiel 1 beschriebenen Spritzgießverfahren verwendet zur Herstellung eines zylindrischen Gießlings, welcher der in Beispiel 2 beschriebenen T6-Wärmebehandlung unterworfen und dann einer maschinellen Fertigbearbeitung unterworfen wurde zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse. Aus dem Gießling wurden nach Durchführung der Wärmebehandlung Teststücke ausgeschnitten, die dem in Beispiel 1 beschriebenen Abriebstest unterworfen wurden. In diesem Falle wurde der Test mit 3 verschiedenen Gleitgeschwindigkeiten bei 2 m/sec, 5 m/sec und 8 m/sec durchgeführt. Zum Vergleich wurden ein gewöhnliches Graugußeisen (FC 25) und eine Aluminium-

2;> legierung mit hohem Si-Gehalt (A 390), die 18 Gew.-% Si enthielt, unter den gleichen Testbedingungen getestet.

Wie aus der F i g. 9 der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, war der in Beispiel 3 hergestellte Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis in bezug auf seine Abriebsbeständigkeit (Verschleißfestigkeit) der Aluminiumlegierung mit hohem Si-Gehalt deutlich überlegen und sogar besser als das Graugußeisen. Natürlich wies dieser Verbundwerkstoff ein weit niedrigeres spezifisches Gewicht auf als das Gußeisen.

Beispiel 4

In generell ähnlicher Weise wie in Beispiel 3 wurden 5

4Ci Arten von Verbundlegierungen auf Aluminiumbasis hergestellt unter Verwendung von 5 verschiedenen Arten von Aluminiumlegierung zum Gießen, nämlich von ADC 12 (wie in Beispiel 1 verwendet), von ADC 10 (dit etwa 9 Gew.-% Si und etwa 3 Gew.-°/o Cu enthielt), von AC 8B (wie in Beispiel 2 verwendet), von AC 4C (wie in Beispiel 3 verwendet) und von AC 2A (die etwa 4,5 Gew.-% Si und etwa 4 Gew.-% Cu enthielt). Für jede Aluminiumlegierung betrug der Prozentsatz der zugegebenen Aluminiumoxidteilchen (mit einer mittleren Teilchengröße von 5 μηπ) 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Legierung. Während des Mischens mit den Aiuminiumoxidteiichen wurden die Aiuminiumlegierungen ADC 12 und ADC 10 beide bei 575° C gehalten, während die Aluminiumlegierungen AC 8B, AC 4C und AC 2A bei 560° C, 590° C bzw. 600° C gehalten wurden, um das gleichzeitige Vorliegen der festen Phase und der flüssigen Phase jeder Aluminiumlegierung sicherzustellen.
Jede dieser Verbundlegierungen wurde geschmolzen und in dem in Beispiel 3 beschriebenen Spritzgießverfahren verwendet zur Herstellung eines zylindrischen Gießlings, der der in Beispiel 3 beschriebenen Wärmebehandlung und danach einer Fertigbearbeitung unterworfen wurde zur Herstellung einer Zylinderlaufbuchse.

Aus jedem Gießling wurden nach der Wärmebehandlung Teststücke ausgeschnitten und diese wurden dem in Beispiel 1 beschriebenen Abriebstest unterworfen. Bei jedem Test betrug die GleitgeschwindiKkeit kon-

stant 8 m/sec und der Druck an den Kontaktoberflächen w'irde allmählich erhöh* um den kritischen Kontaktdruck festzustellen, bei dem eine scharfe Änderung des Drehmoments der Welle, auf der die sich drehende Platte 74 befestigt war, auftrat

Die scharfe Änderung des Drehmoments wurde dem Auftreten einer Blockierung (eines Festfressens) zwischen den Teststücken 70 und der gegenüberliegenden Scheibe 76 zugeschrieben, so daß der kritische Kontaktdruck als Blockierungs- bzw. Festfreßbelastung bezeichnet werden kann. Zum Vergleich wurden graues Gußeisen FC 25, eine Aluminiumlegierung mit hohem Si-Gehalt zum Gießen A 390 und eine Aluminiumlegierung zum Gießen AC 8B (ohne Zugabe von Aluminiumoxidteilchen) dem gleichen Abriebstest unterworfen. Die Testergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Tabelle

Basislegierung

AbOä-Teilchen
(Gew.-%)

Festfreßbelastung (N/mm²)

ADC 12	5	24,52
ADClO	5	18,63
AC 8B	5	22,55
AC 4C	5	17,65
AC 2A	5	16,67
FC 25		16,67
A 390	_	7,84
AC 8B	—	9,81

plattiert Der unter Verwendung dieses Zylinderblocks zusammengebaute Motor wurde einem Haltbarkeitstest (Dauertest) unterzogen, der als Prüfstandtest durchgeführt wurde. Der Haltbarkeitstest wurde 5 Stunden lang mit einer Motorgeschwindigkeit entsprechend einer Wagengeschwindigkeit von 100 km/h durchgeführt Der getestete Motor wurde zerlegt, um den Grad des Abriebs (Verschleißes) sowohl der Oberflächen der Zylinderlaufbuchse als auch der Kolbenringe zu bestimmen. Die Menge des Abriebs (Verschleißes) der Zylinderlaufbuchse betrug durchschnittlich 8 um und die Menge des Abriebs (Verschleißes) der Kolbenringe betrug durchschnittlich 5 μΐη. Diese Werte können als Hinweis für sehr geringe Mengen Abrieb (Verschleiß) angesehen werden und sie bestätigen, daß Zylinderlaufbuchsen aus einem erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoff auf Aluminiumbasis in auf dem Markt befindlichen Automobilen in der Praxis mit Erfolg verwendet werden können.

Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf spezifische bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

30

Die Testergebnisse der vorstehenden Tabelle zeigen, daß die erfindungsgemäß hergestellten Verbundwerkstoffe auf Aluminiumbasis den konventionellen Aluminiumlegierungen zum Gießen weit überlegen sind und daß sie sogar besser sind als Graugußeisen in bezug auf die Beständigkeit gegen Festfressen (Blockieren) und daß diese Verbundwerkstoffe sehr gut geeignet sind für die Herstellung von Zylinderlaufbuchsen mit geringem Gewicht für Automobilmotoren.

Beispiel 5

45

Unter Verwendung der Aluminiumlegierung zum Gießen ADC 12 wurde eine Verbundlegierung auf Aluminiumbasis hergestellt durch Zugabe von Aluminiumoxidteilchen mit einem mittleren Durchmesser -on 0,2 μηι in einer Menge von 5 Gew.-%, bezogen auf das so Gewicht der Aluminiumlegierung, zu der Aluminiumlegierung, die bis zur Beendigung des gründlichen Durchmischens bei 575° C gehalten wurde, um das gleichzeitige Vorliegen der festen Phase und der flüssigen Phase der Legierung sicherzustellen. Die Verbundlegierung wurde auf 68O⁰C erhitzt zur Herstellung von geschmolzenem Metall, das Aluminiumoxidteilchen enthielt, das in dem in Beispiel 1 beschriebenen Spritzgießverfahren verwendet wurde zur Herstellung eines zylindrischen Gießlings. Nach der Wärmebehandlung wurde der Gießling fertigbearbeitet zu einer Zylinderlaufbuchse mit einem äußeren Durchmesser von 86 mm, einem inneren Durchmesser von 80 mm und einer Höhe von 136,5 mm.

Eine Vielzahl von auf diese Weise hergestellten Zylinderlaufbuchsen wurde in einen Zylinderblock eines Automobilmotors eingepaßt unter Verwendung von Kolbenringen aus Graugußeisen (FC 25) und mit Chrom

Claims

1 2 Schallgebers und eines Keramikschwingstabes in Alu-Patentansprüche: miniumschmelzen eingebracht. Eine Verbesserung der Gleit- und Verschleißeigen-

1. Verfahren zum Herstellen eines Al₂O3-Teilchen schäften erbrachte bei den genannten Legierungen Ieenthaltenden verschleißfesten Aluminiumgußwerk- 5 diglich der Zusatz von B₄C oder Graphit.

stoffes, bei welchem die Al₂O₃-Teilchen in einer 4 bis Herkömmliche verschleißfeste Aluminiumlegierun-

12% Silicium enthaltenden Aluminiumlegierung dis- gen, wie solche mit hohem Siliciumgehalt, sind wegen

pergiert werden, dadurch gekennzeichnet, ihres unbefriedigenden Fließvermögens nur schwer zu

daß die Al₂O₃-Teilchen in einer solchen Menge der vergießen und außerdem neigen aus Legierungen dieses nur teilweise geschmolzenen Aluminiumlegierung 10 Typs hergestellte Gußerzeugnisse zu Gießfehlern, wie

zugesetzt werden, daß der fertige Werkstoff 0,5 bis Rissen oder dgl.

10 Gew.-% Aluminiumoxid, bezogen auf die Alumi- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde,

niumlegierung, enthält. ein Verfahren zur Herstellung eines verschleißfesten

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Aluminiumgußwerkstoffes anzugeben, bei dem hohe zeichnet, daß Al₂O₃-Teilchen mit einer mittleren 15 Gewichtsanteile von Al₂O₃-Teilchen in dem Gußwerk-Teilchengröße von 0,01 bis 10 μηι verwendet wer- stoff dispergiert sein soüßn.

^^en· Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angege-

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn- bene Verfahren gelöst.

zeichnet, daß Al₂C>3-Teilchen mit einer mittleren Die zu verwendende Aluminiumlegierung kann eine

• ,^Teilchengröße von nicht weniger als 0,08 μπι ver- 20 herkömmliche Aluminiumgußlegierung für Sand-, Me-

iwendet werden, tall^ _od_er Schalenform-Gießverfahren oder für das

4. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprü- Druckgießen sein und kann geringe Mengen an in der ehe 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tempe- derartigen Legierungen üblichen Legierungselementen ratur der Aluminiumlegierung beim Zusetzen der enthalten.

Al₂O₃-Teilchen so eingestellt wird, daß 5 bis 65 25 Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in

jGew.-o/o der Aluminiumlegierung in fester Phase den Unteransprüchen beschrieben,

vorliegen. Nachdem die Al₂O₃-Teilchen mit der nur teilweise

5. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprü- aufgeschmolzenen Aluminiumlegierung vermischt worche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Alumi- den sind, kann diese Mischung, in welcher die niumlegierung zunächst vollständig aufgeschmolzen 30 Al₂O₃-Teilchen dispergiert sind, sofort auf eine oberhalb wird und daß vor Zusatz der Al₂O₃-Teilchen die des Schmelzpunktes der Aluminiumlegierung liegende Temperatur der Aluminiumlegierung so abgesenkt Temperatur erwärmt werden, um vergossen zu werden, wird, daß sich die Legierung in dem lediglich teilwei- Die Mischung kann jedoch auch erst zum Erstarren gese geschmolzenen Zustand befindet. bracht und nachfolgend wiedererwärmt und sodann ab-

6. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprü- 35 gegossen werden.

ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mi- Der mit Hilfe der Erfindung hergestellte verschleißfeschung aus der Aluminiumlegierung und den ste Aluminiumwerkstoff besitzt ein geringes spezifi-Al₂O₃-Teilchen unmittelbar nach dem Dispergieren sches Gewicht, da er aus einer Aluminiumlegierung mit zum Vergießen auf eine oberhalb des Schmelzpunk- darin dispergierten Aluminiumoxidteilchen besteht, tes der Aluminiumlegierung liegende Temperatur 40 Dieser Gußwerkstoff weist jedoch eine weit höhere erwärmt wird. Verschleißfestigkeit auf als konventionelle Aluminium-¹ 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn- gußlegierungen mit hohem Siliciumgehalt. Hinsichtlich zeichnet, daß die Temperatur um etwa 100⁰C über der Verschleißfestigkeit ist der erfindungsgemäß hergedie Schmelztemperatur der Aluminiumlegierung ge- stellte Aluminiumgußwerkstoff mit Gußeisen vergleichsteigert wird. 45 bar.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch Der erfindungsgemäß hergestellte Aluminiumgußgekennzeichnet, daß die Mischung aus der Alumini- werkstoff eignet sich besonders für die Herstellung von umlegierung und den Al₂O₃-Teilchen vor dem Erhit- Teilen von Automobilmotoren, die in Gleitberührung zen zur Erstarrung gebracht wird. mit anderen Teilen stehen, wie z. B. Zylinderlaufbuch-

9. Anwendung des Verfahrens nach wenigstens 50 sen.

einem der Ansprüche 1 bis 8 auf eine Aluminium-Si- Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfüh-

licium-Legierung, die zusätzlich bis zu 4,5% Kupfer rungsbeispielen und unter Bezug auf die Zeichnung nä-

enthält. her beschrieben.

10. Anwendung des Verfahrens nach wenigstens Es zeigt:

einem der Ansprüche 1 bis 8 auf eine Aluminium-Si- 55 F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch eine Vor-

licium- Legierung die zusätzlich bis zu 4,5% Kupfer richtung zum Durchführen des Verfahrens,

und bis zu 1,5% Magnesium enthält. F i g. 2 einen schematischen Schnitt durch eine Druckgußvorrichtung zum Verarbeiten des Gußwerkstoffes,