DE69307574T2

DE69307574T2 - Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, hitzebeständige Aluminiumlegierung und hitzebeständiges und verschleissfestes Verbundmaterial auf Basis von Aluminiumlegierung

Info

Publication number: DE69307574T2
Application number: DE69307574T
Authority: DE
Inventors: Kunihiko Imahashi Kun Imahashi; Jun Kusui Jun Kusui; Hirofumi Michioka Hir Michioka; Hirohisa Miura Hirohisa Miura; Akiei Tanaka Akiei Tanaka; Yasuhiro Yamada Yasuhir Yamada
Original assignee: Toyo Aluminum KK; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyo Aluminum KK; Toyota Motor Corp
Priority date: 1992-04-16
Filing date: 1993-04-14
Publication date: 1997-08-14
Anticipated expiration: 2013-04-15
Also published as: DE69307574D1; EP0566098A2; EP0566098A3; US5464463A; EP0566098B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Werkstoffe, die auf Motorbauteile, wie zum Beispiel Kolben, Verbindungsstangen, Ansaugventile, Ventilmitnehmer, Ventilfederteller, Zylinderablaufbuchsen usw. von Kraftfahrzeugen, Luftfahrzeugen oder ähnlichem nutzbringend anwendbar sind. Insbesondere bezieht sich diese auf ein Aluminiumlegierungspulver, eine Aluminiumlegierung und einen auf Aluminiumlegierung basierenden Verbundwerkstoff (auf den sich der Einfachheit halber im folgenden als "auf Al-Legierung basierendes MMC" bezogen wird) nach den Ansprüchen 1, 9, 10 beziehungsweise 21, die nicht nur eine vortreffliche Festigkeit bei hohen Temperaturen sondern ebenfalls vortreffliche Gleiteigenschaften haben.

Beschreibung des Standes der Technik.

Aluminiumlegierungen werden seit langer Zeit als Strukturwerkstoffe für Luftfahrzeuge oder Kraftfahrzeuge verwendet, da diese ein geringes Gewicht haben und eine gute Verarbeitbarkeit aufweisen. Die folgenden herkömmlichen Aluminiumlegierungen sind bekannt: Auf dem Symposium über Aluminiumlegierungspulvermetallurgie, das von der japanischen Leichtmetallgesellschaft am 9. März 1987 abgehalten wurde, wurde eine Al-Ni-Legierung vorgeschlagen, die Ni in einer Menge von 5 Gewichtsprozent oder mehr aufweist, wie es im Vorabdruck auf den Seiten 58 und 70 dargelegt ist. Sofern es nicht anderes gesagt wird, bedeutet Prozent (%) im fol genden Gewichtsprozent. Ferner ist eine Al-Fe-Si-Legierung in einem Artikel mit dem Titel "Aluminum Alloy Powder Metallurgy" auf den Seiten 17 bis 27 in der Ausgabe der Zeitschrift "ALTOPIA" vom November 1989 offenbart. Ferner ist in der japanischen geprüften Patentveröffentlichung (KOKOKU) Nr. 2-56401 eine Al-Ni-Si-Legierung offenbart, die aus einem hitzebeständigen und verschleißfesten Aluminiumlegierungspulver mit hoher Zugfestigkeit gefertigt ist. Das Aluminiumlegierungspulver weist ein Al-Ni-Si-Legierungspulver auf, das Ni in einer Menge von 7,7 bis 15% und Si in einer Menge von 15 bis 25% aufweist, wobei die Si-Kristalle eine Größe von 15 Mikrometern oder weniger haben.
Von den Aluminiumlegierungen ist bekannt, daß es bei diesen wahrscheinlicher ist, daß sie sich beim Gleiten auf Aluminiumlegierungen oder Stählen festfressen, als es bei Stählen der Fall ist. Um die Gleiteigenschaft zu verbessern sind in der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichtung (KOKAI) 55-97 447, der japanischen geprüften Patentveröffentlichung (KOKOKU) 1-18 983, der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) 1-132 736 und der japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) 1-246 341 gesinterte Aluminiumlegierungen vorgeschlagen, die durch das Sintern von Mischungen von Aluminiumlegierungspulvern und Graphitpartikeln hergestellt sind. Ferner wird in der japanischen ungeprüften Patentveröffenlichung (KOKAI) 54-88 819 eine Gußaluminiumlegierung vorgesehen, bei der Bor (B) in einer Menge von 0,4 bis 5,5% enthalten ist. Ferner ist in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) 63-247 334 eine Gußaluminiumlegierung offenbart, bei der B in einer Menge von 0,5 bis 10% enthalten ist. Darüber hinaus ist eine Grußaluminiumlegierung bekannt, bei der B in einer Menge von ungefähr 0,05% zusammen mit Ti enthalten ist und deren metallographische Struktur feiner gestaltet ist.
In der Europäischen Patentanmeldung EP-A-196 984 sind ternäre und quaternäre hitzebeständige Aluminiumlegierungen offenbart, die durch schnelle Erstarrung erhalten werden. Die Zusammensetzungsbereiche sind: 5-30% Si, 11-22% Ni mit Ni+Si< 42%, wobei Ni durch bis zu 10% Fe oder bis zu 5% V und/oder B oder bis zu 22% Mn ersetzt sein kann, wobei der Ausgleich durch Aluminium erfolgt.
In der letzten Zeit wurde an Kraftfahrzeugmotore die Anforderung gestellt, daß diese ein geringes Gewicht haben, damit diese den Anforderungen bezüglich eines niedrigen Kraftstoffverbrauchs bei den Kraftfahrzeugen gerecht werden; es wurde ebenfalls gefordert, daß diese eine hohe Antriebsleistung aufweisen. Dementsprechend wird von Motorbauteilen, zum Beispiel den Verbindungsstangen oder ähnlichem verlangt, daß diese eine Zugfestigkeit von 500 MPa oder mehr bei Raumtemperatur und eine Zugfestigkeit von 250 MPa oder mehr bei 200ºC aufweisen; es wird ferner von diesen verlangt, daß bei ihnen kein Festfressen auftritt und das es weniger wahrscheinlich ist, daß Reibermüdung verursacht wird, wenn diese auf Stahlteilen gleiten.
Das Festfressen bedeutet hier eine der Gleiteigenschaften von mechanisch gleitenden Teilen. Es ist eine Erscheinung, bei der Bauteile eines mechanischen Gleitteils am Gegenstück haften, wobei der Reibungskoeffizient zwischen diesen plötzlich erhöht wird und anschließend diese festhaften, wenn diese wiederholt unter hoher Last gleiten.
Die Reibermüdung bedeutet hier ebenfalls eine der Gleiteigenschaften von mechanischen Gleitteilen. Es ist eine Erscheinung, bei der Teile eines mechanischen Gleitteils am Gegenstück haften und diese dadurch einem Ermüdungsfehler ausgesetzt werden, wobei an den haftenden Abschnitten begonnen wird, wenn diese wiederholt unter hoher Last und selbst bei Ölschmierung gleiten.
Im Hinblick auf diese Umstände sind die Al-Ni-Legierung, die im Symposium vorgeschlagen wurde, die Al-Fe-Si- Legierung, die in der Zeitschrift vorgeschlagen wurde, und die Al-Ni-Si-Legierung, die in der Patentveröffentlichung vorgeschlagen wurde, bei hohen Temperaturen in der Festigkeit unzureichend; dementsprechend können diese nicht verwendet werden, um Produkte zu erzeugen, die die Festigkeit bei hohen Temperaturen stabil aufweisen. Ferner weisen diese eine Freßwiderstandslast von 4 bis 8 MPa auf, wenn diese Aluminiumlegierungen auf einem aus Stahl gefertigten Gegenstück ohne Schmierung gleiten. Wenn diese ferner zu einer Verbindungsstange verarbeitet werden, macht sich bei den Verbindungsstangen die Reibermüdung bei 10&sup6;x wiederholtem Betrieb bemerkbar.
Darüber hinaus weisen die gesinterten Aluminiumlegierungen, die in der vorstehend genannten japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) 55-974 447 usw. offenbart sind, aufgrund des Hinzufügens von Graphitpartikeln eine stark verschlechterte Festigkeit auf. Z.B. weisen die sich ergebenen Aluminiumlegierugen eine Zugfestigkeit von 83 bis 450 MPa höchstens bei Raumtemperatur auf.
Außerdem weisen die Gußaluminiumlegierungen, die in der vorstehend genannten japanischen ungeprüften Patentveröffentlichung (KOKAI) 54-88 819 und ähnlichem offenbart sind, eine unzureichende Gleiteigenschaft auf, da nicht angenommen werden kann, daß B in Form der einfachen Substanz in diesen vorliegt. D.h., daß B in der Al-Matrix durch den Gußprozeß mit einem geringeren Anteil gelöst ist. In der Tat ist B bei Raumtemperatur in dieser kaum gelöst; B, das schließlich in einer geschmolzenen Legierung gelöst ist, wird in Boridverbindungen, wie zum Beispiel AlB&sub1;&sub2; oder ähnliches, umgewandelt. Als Ergebnis wird angenommen, daß die Gußaluminiumlegierungen eine unzureichende Gleiteigenschaft aufweisen.
Somit können die herkömmlichen Aluminiumlegierungen nicht dazu verwendet werden, Bestandteile von neuen Kraftfahrzeugen oder ähnlichem herzustellen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die Umstände von herkömmlichen Aluminiumlegierungen getätigt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, eine hitzebeständige Aluminiumlegierung und ein hitzebeständiges und verschleißfestes auf Al-Legierung basierendes MMC vorzusehen, die zu Produkten verarbeitet werden können, die stabil eine bessere Festigkeit bei hohen Temperaturen sowie eine vortreffliche Gleiteigenschaft aufweisen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch ein hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, eine hitzebeständige Aluminiumlegierung und ein hitzebeständiges und verschleißfestes auf Al-Legierung basierendes MMC gelöst, wie diese in den Ansprüchen 1, 9, 10 beziehungsweise 21 definiert sind.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben Aluminiumlegierungen mit einem hohen Anteil an Ni und Si untersucht und herausgefunden, daß die Aluminiumlegierungen bezüglich der Hitzebeständigkeit bedeutend verbessert werden können, indem diesen zumindest ein Element aus Fe und Cu zugefügt wird. Die Untersuchung dieser Aluminiumlegierungen wurde fortgesetzt. Als Ergebnis sagten sie voraus, daß die hitzebeständigen Aluminiumlegierungspulver, die Si mit hohem Anteil, Ni und zumindest ein Element aus Fe und Cu aufweisen, mit Graphitpartikeln gemischt werden können, die eine gute Gleiteigenschaft aufweisen, und daß die Mischung zu hitzebeständigen Aluminiumlegierungen, die nicht nur eine bessere Festigkeit sondern ebenfalls eine bessere Gleiteigenschaft aufweisen, stranggepreßt werden kann. Sie sagten ebenfalls voraus, daß die hitzebeständigen Aluminiumlegierungen zu Aluminiumlegierungspulvern mit B in einer Menge von mehr als der Löslichkeitsgrenze gefertigt werden können, indem die Lösungstemperatur höher eingestellt wird, um B mit einem größeren Anteil zu lösen, und indem diese im Anschluß in einem Schnellabschreck- und Erstarrungsprozeß oder Verdüsungsprozeß schnell abgeschreckt werden. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben somit ein hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver und eine hitzebeständige Aluminiumlegierung entsprechend der vorliegenden Erfindung hervorgebracht.
Außerdem führten sie eine extensive Untersuchung und Entwicklung des vorliegenden Aluminiumlegierungspulvers und der vorliegenden Aluminiumlegierung aus; sie fanden heraus, daß das vorliegende Aluminiumlegierungspulver und die vorliegende Aluminiumlegierung als eine Matrix für hitzebeständige und verschleißfeste auf Al-Legierung basierende MMCs optimal sind und daß die Verschleißfestigkeit und der Reibermüdungswiderstand bedeutend verbessert werden können, indem zumindest eine der Partikelarten Nitridpartikel, Boridpartikel, Oxidpartikel und Karbidpartikel in diesen dis pergiert wird. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben somit ein hitzebeständiges und verschleißfestes auf Al- Legierung basierendes MMC entsprechend der vorliegenden Erfindung hervorgebracht.
Ein hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver entsprechend der vorliegenden Erfindung weist Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent, Si in einer Menge von 6, bis 25 Gewichtsprozent, zumindest ein Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8,0 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge von 0,6 bis 5,0 Gewichtsprozent, B in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gewichtsprozent, wobei ein Teil von B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent vorliegt, und den Ausgleich in Al auf, wobei das hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver durch einen Verdüsungsprozeß ausgebildet wird. Da die vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierung B in Form der einfachen Substanz in der Menge aufweist, wird die sich ergebende vorliegende Aluminiumlegierung in der Gleiteigenschaft geringfügig beeinflußt, selbst wenn der Rest von B zu Borid, wie z.B. AlB&sub2;, AlB&sub1;&sub2; oder ähnlichem, umgewandelt wird.
Eine hitzebeständige Aluminiumlegierung entsprechend der vorliegenden Erfindung weist Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent, Si in einer Menge von 6,0 bis 25 Gewichtsprozent, zumindest ein Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8,0 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge von 0,6 bis 5,0 Gewichtsprozent, wobei zumindest ein Teil von B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent vorliegt, und optional Graphitpartikel in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent und den Ausgleich in Al auf; dadurch weist die Aluminiumlegierung eine Zugfestigkeit von 500 MPa oder mehr bei Raumtemperatur und eine Zugfestigkeit von 250 MPa bei 200ºC auf.
Ein hitzebeständiges und verschleißfestes auf Al-Legierung basierendes MMC entsprechend der vorliegenden Erfindung weist eine Matrix und zumindest eine der Partikelarten Nitridpartikel, Boridpartikel, Oxidpartikel und Karbidpartikel auf, die bezüglich dem gesamten Verbundwerkstoff einschließlich der Matrix, der mit 100 Gewichtsprozent ange setzt wird, in der Matrix in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent dispergiert sind, auf, wobei die Matrix bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, im wesentlichen aus Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent, Si in einer Menge von 6,0 bis 25 Gewichts prozent, zumindest einem Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8,0 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge von 0,6 bis 5,0 Gewichtsprozent, wobei B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent vorliegt, und optional Graphitpartikeln in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent und dem Ausgleich in Al besteht, wobei das auf Al-Legierung basierendes MMC durch einen Pulvermetallurgieprozeß ausgebildet wird.
Das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver kann hergestellt werden, indem Legierungsrohmaterialien mit den vorstehend genannten vorbestimmten Zusammensetzungen geschmolzen und verdüst werden.
Die vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierung kann hergestellt werden, indem das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver mit B in Form der einfachen Substanz und optional Graphitpartikeln gemischt wird und indem die Mischung durch einen Pulvermetallurgieprozeß oder einen Sinterprozeß zu einer Legierung ausgebildet wird. Zum Beispiel kann das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver wie folgt hergestellt werden: Das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver wird zusammen mit B in Form der einfachen Substanz und optional Graphitpartikeln in ein Gehäuse eingebracht; es wird einleitend kaltgeformt, während es in diesem Zustand verbleibt, wird dann warmstranggepreßt und schließlich zur vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierung geschmiedet.
Das vorliegende hitzebeständige und verschleißfeste auf Al basierende MMC kann wie folgt hergestellt werden: zumindest eine der Partikelarten aus Nitridpartikeln, Boridpartikeln, Oxidpartikeln und Karbidpartikeln wird mit dem vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierungspulver oder der pulverisierten hitzebeständigen Aluminiumlegierung mit den vorstehend genannten Zusammensetzungen gemischt; im Anschluß wird die Mischung durch einen Pulvermetallurgieprozeß oder Sinterprozeß verarbeitet. Zum Beispiel kann das vorliegende hitzebeständige und verschleißfeste auf Aluminiumlegierung basierende MMC wie folgt hergestellt werden: Das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver wird zusammen mit zumindest eine der Partikelarten Nitrid partikel, Boridpartikel, Oxidpartikel und Karbidpartikel in ein Gehäuse eingebracht, wird einleitend kaltgeformt, während es in dem Zustand verbleibt, wird dann stranggepreßt und schließlich zum vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al-Legierung basierenden MMC geschmiedet.
Die Anteilsbereiche der Elemente und Verbindungen, die das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver, die vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierung und das vorliegende hitzebeständige und verschleißfeste auf Al-Legierung basierende MMC (auf die sich im folgenden zusammenfassend als "vorliegende Aluminiumlegierungsmaterialien" bezogen wird) bilden, werden zusammen mit den Gründen für die Begrenzung beschrieben.
Ni: Ni ist in den vorliegenden Aluminiumlegierungsmaterialien in einer Menge von 5,7 bis 20%, vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 20% bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, enthalten. Ni erzeugt zusammen mit Al intermetallische Verbindungen, wie z.B. NiAl&sub3;, NiAl, Ni&sub3;Al, Ni&sub2;Al&sub3;, usw. Diese intermetallischen Verbindungen sind bei hoher Temperatur stabil und tragen zur Verschleißfestigkeit und Festigkeit bei hohen Temperaturen bei. Insbesondere ist die intermetallische Verbindung NiAl&sub3; weniger hart, jedoch zäher als die anderen intermetallischen Verbindungen, z.B. NiAl, Ni&sub3;Al, Ni&sub2;Al&sub3;, usw.
Wenn Ni in dieser in einer Menge von 5,7% oder mehr enthalten ist, tritt in den sich ergebenden vorliegenden Aluminiumlegierungswerkstoffen das Abscheiden der intermetallischen Verbindung NiAl&sub3; auf. Wenn jedoch Ni in diesen in einer Menge von weniger als 10% enthalten ist, kann die Festigkeit bei hoher Temperatur für bestimmte Anwendungen nicht adäquat verbessert werden.
Wenn Ni in diesen in einer Menge von 40% oder weniger enthalten ist, bilden die resultierenden Aluminiumlegierungswerkstoffe die intermetallische Verbindung NiAl&sub3;. Die Aluminiumlegierungsmaterialien einschließlich Ni in einer Menge von mehr als 20% sind jedoch spröde; diese weisen eine äußerst kleine Ausdehnung bei Raumtemperatur auf. Wenn Ni in diesen in einer Menge von mehr als 20% enthalten ist, können die resultierenden Aluminiumslegierungswerkstoffe trotz der guten Festigkeit bei hoher Temperatur und der Verschleißfestigkeit der Produkte, die aus diesen gefertigt sind, als Ergebnis aufgrund der deutlich verschlechterten Verarbeitbarkeit praktisch nicht verwendet werden. Somit ist Ni in einer Menge von 5,7 bis 20% in den vorliegenden Aluminiumlegierungsmaterialien vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 20% bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, enthalten.
Si: Si ist bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, in einer Menge von 6,0 bis 25%, vorzugsweise in einer Menge von 8,0 bis 20%, enthalten.
Es ist bekannt, daß Aluminiumlegierungen, in der feine Si-Kristalle dispergiert sind, z.B. die A390-Legierung, eine gute Festigkeit bei hoher Temperatur und eine gute Verschleißfestigkeit aufweisen. In dem Fall, in dem Produkte durch das Gießen von Aluminiumlegierungen erzeugt werden, die Si in einer Menge von 11,3% aufweisen, werden grobe primäre Si-Kristalle in diesen abgeschieden. Als Ergebnis greifen die resultierenden Produkte ihre Gegenstücke an; außerdem macht sich eine deutlich verschlechterte Verarbeitbarkeit und Dehnung bei diesen bemerkbar. Somit sind diese vom produktionstechnischen Gesichtspunkt z.B. dem Rissigwerden oder ähnlichem während der Verarbeitung nicht praktisch; diese können sogar während der Nutzung als Bauteile rissig werden.
In dem Fall, in dem Aluminiumlegierungswerkstoffe durch einen Pulvermetallurgieprozeß mit schnellem Abschrecken und Erstarren erzeugt werden, können andererseits Aluminiumle gierungswerkstoffe erhalten werden, in denen feine Si-Kristalle abgeschieden sind, selbst wenn Si in einer Menge von bis zu 25% enthalten ist; die Hitzebeständigkeit und die Verschleißfestigkeit sind jedoch nicht vorhanden, wenn Si in einer Menge von weniger als 6,0% enthalten ist. In dem Fall, in dem Aluminiumlegierungswerkstoffe sogar durch einen Prozeß mit schnellem Abschrecken und Erstarren erzeugt werden, scheiden sich ferner die groben Si-Kristalle ungünstigerweise in den Produkten ab, die aus den Aluminiumlegierungswerkstoffen gefertigt sind, wenn Si in einer Menge von mehr als 25% in diesen enthalten ist. Somit ist Si in diesen in einer Menge von 6,0 bis 25%, vorzugsweise in einer Menge von 8,0 bis 20%, bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, enthalten.
Fe: Fe ist bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, in den vorliegenden Aluminiumlegierungswerkstoffen in einer Menge von 0,6 bis 8,0%, vorzugsweise in einer Menge von 0,6 bis 6,0%, enthalten. Gewöhnlich wird von Fe behauptet, daß es unvorteilhaft ist, Fe in Aluminiumlegierungswerkstoffe einzubeziehen und daß Fe in diese in einer Menge von nicht mehr als 0,5% einbezogen werden sollte. Entsprechend den Ergebnissen der Experimente, die durch die Erfinder der vorliegenden Erfindung ausgeführt wurden, wurde jedoch deutlich, daß die sich ergebenden Aluminiumlegierungswerkstoffe bezüglich der Festigkeit bei Raumtemperatur und bei hoher Temperatur verbessert werden können, wenn in diesen Fe enthalten ist.
Wenn Fe in diesen in einer Menge von weniger als 0,6% enthalten ist, sind die sich ergebenden Aluminiumlegierungswerkstoffe bezüglich der Festigkeit bei Raumtemperatur und bei hoher Temperatur weniger effektiv verbessert. Wenn Fe in diesen in einer Menge von mehr als 8,0% enthalten ist, sind die sich ergebenden Aluminiumlegierungswerkstoffe spröde. Außerdem können die sich ergebenden Aluminiumlegierungsmaterialien bezüglich der Festigkeit bei Raumtemperatur effektiv verbessert werden, indem zumindest ein Element aus Fe und Cu, die nachstehend beschrieben werden, mit einbezogen werden; die Summe aus Fe und Cu fällt vorzugsweise in einen Bereich von 10% oder weniger, weiter zu bevorzugen ist ein Bereich von 2,0 bis 10%.
Cu: Cu ist bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, in den vorliegenden Aluminiumlegierungswerkstoffen in einer Menge von 0,6 bis 5,0%, vorzugsweise in einer Menge von 1,0 bis 4,0% enthalten. Cu härtet den Aluminiumlegierungswerkstoff aus, wodurch die Matrix verstärkt wird.
Wenn Cu in diesen in einer Menge von 0,6% oder mehr vorhanden ist, sind die resultierenden Aluminiumlegierungsmaterialien bezüglich der Festigkeit bei Raumtemperatur effektiv verbessert. Wenn Cu in diesen in einer Menge von mehr als 5,0% enthalten ist, sind die sich ergebenden Aluminiumlegierungsmaterialien in der Festigkeit bei hoher Temperatur bei 300ºC verschlechtert, da grobe Abscheidungen in diesen auftreten. Somit ist Cu bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, in diesen in einer Menge von 0,6 bis 5,0%, vorzugsweise in einer Menge von 1,0 bis 4,0%, enthalten. Außerdem können die sich ergebenden Aluminiumlegierungswerkstoffe in der Festigkeit bei Raumtemperatur effektiv verbessert werden, indem zumindest ein Element aus Fe, das vorstehend beschrieben ist, und Cu miteinbezogen werden; die Summe von Fe und Cu fällt vorzugsweise in einen Bereich von 10% oder weniger, weiter zu bevorzugen ist ein Bereich von 2,0 bis 10%.
B: B ist in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 2%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 1,0% bezüglich dem vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierungspulver, das mit 100% angesetzt wird, enthalten; es ist in der Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 10%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0%, bezüglich der vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierung oder der Matrix des vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al-Legierung basierenden MMC, die mit 100% angesetzt sind, enthalten.
Da B in Form der einfachen Substanz in den Aluminiumlegierungswerkstoffen enthalten ist, macht sich bei den resultierenden Aluminiumlegierungswerkstoffen die Tendenz zur Verbesserung der Gleiteigenschaft bemerkbar. Wenn B mit einer Menge von weniger als 0,05% in Aluminiumlegierungswerkstoffen enthalten ist, sind die resultierenden Aluminiumlegierungswerkstoffe in der Gleiteigenschaft weniger effektiv verbessert.
Beim Prozeß mit schnellem Abschrecken und Erstarren können Aluminiumlegierungspulver, die B in einer Menge von mehr als der Löslichkeitsgrenzen enthalten, erzeugt werden, indem die Lösungstemperatur höher eingestellt wird, um B in einem größeren Anteil zu lösen, und im Anschluß schnell abgeschreckt wird. Wenn jedoch andere Elemente, wie z.B. Zr oder ähnliches, gleichzeitig in den geschmolzenen Aluminiumlegierungen enthalten ist, ist es wahrscheinlich, daß sich B in Boridverbindungen umwandelt, selbst wenn die Aluminiumlegierungspulver durch einen Prozeß mit schnellem Abschrecken und Erstarren erzeugt werden.
Insbesondere kann B in geschmolzenen Aluminiumlegierungen in einer Menge von 0,22%, 1,7% bzw. 2,0% bei 730ºC, 1100ºC und 1300ºC gelöst werden. Wenn das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver durch einen Prozeß mit schnellem Abschrecken und Erstarren erzeugt wird, ist es dementsprechend notwendig, geschmolzene Aluminiumlegierungen herzustellen, deren Temperatur auf 1100ºC oder mehr erhöht ist. Als Ergebnis ist B in gegenwärtigen Anwendungen im vorliegenden Aluminiumlegierungspulver in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 2,0% oder weniger enthalten. Bezüglich des Vorhandenseins von B im vorliegenden Aluminiumlegierungspulver in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 2,0% kann der Gesamtanteil von B in Form der einfachen Substanz und B in Form von Borid, wie z.B. AlB&sub2;, AlB&sub1;&sub2;, usw., in diesem mehr als 2,0% betragen, da die sich ergebende vorliegende Aluminiumlegierung durch das Vorhandensein des Borids in der Gleiteigenschaft kaum beeinflußt wird. Das somit erhaltene vorliegende Aluminiumlegierungspulver wird durch einen Pulvermetallurgieprozeß oder einen Sinterprozeß zur vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierung oder zum vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al-Legierung basierenden MMC verarbeitet.
Wenn die vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierung oder das vorliegende hitzebeständige und verschleißfeste auf Al-Legierung basierende MMC erzeugt wird, indem als erstes das vorliegende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver vorbereitet wird, im Anschluß dieses mit Borpartikel gemischt wird und indem schließlich die Mischung stranggepreßt wird, ist es außerdem möglich, B mit einem größeren Anteil einzubeziehen, da keine Begrenzung bei der Lösetemperatur besteht. Wenn jedoch B in dieser in einer Menge von mehr als 10% enthalten ist, verschlechtern sich die sich ergebenen Aluminiumlegierungen und die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMCs bezüglich der Festigkeit und der Zähigkeit. Somit ist B in einer Menge von 10% oder weniger enthalten.
Graphitpartikel: Graphitpartikel sind in einer Menge von 0,1 bis 10% vorzugsweise in einer Menge von 0,1-5,0%, bezüglich der vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierung oder der Matrix des vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al-Legierung basierenden MMC, die mit 100% angesetzt sind, enthalten.
Da die Graphitpartikel stärker in Aluminiumlegierungen oder auf Al-Legierung basierenden MMC enthalten sind, besteht die Tendenz dahingehend, daß die resultierenden Aluminiumlegierungen und die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMCs in der Gleiteigenschaft verbessert sind. Da jedoch mehr Graphitpartikel in diesen enthalten sind, verschlechtern sich die resultierenden Aluminiumlegierungen und die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMCs in der Festigkeit. Wenn die Graphitpartikel in diesen in einer Menge von weniger als 0,1% enthalten sind, sind die resultierenden Aluminiumlegierungen und die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMCs in der Gleiteigenschaft weniger effektiv verbessert. Wenn die Graphitpartikel in diesen in einer Menge von mehr als 10% enthalten sind, ergibt sich bei den resultierenden Aluminiumlegierungen und den resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMCs eine Verschlechterung der Festigkeit. Somit sind die Graphitpartikel in diesen in einer Menge von 0,1 bis 10%, vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 5,0%, bezüglich der vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierung oder der Matrix des vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al- Legierung basierenden MMC, die mit 100% angesetzt sind, enthalten.
Zumindest eine der Partikelarten Nitridpartikel, Boridpartikel, Oxidpartikel und Karbidpartikel: Diese Nitridpartikel, Boridpartikel, Oxidpartikel und Karbidpartikel verbessern die Verschleißfestigkeit und den Reibermüdungswiderstand. Wenn zumindest eine dieser Partikelarten im auf Al-Legierung basierenden MMC in einer Menge von weniger als 0,5% insgesamt enthalten ist, sind die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMC in der Verschleißfestigkeit und im Reibermüdungswiderstand weniger effektiv verbessert. Wenn zumindest eine dieser Partikelarten im auf Al-Legierung basierenden MMC in einer Menge von mehr als 10% insgesamt enthalten ist, verschlechtern sich die resultierenden auf Al-Legierung basierenden MMC in den mechanischen Eigenschaften, zum Beispiel der Zugfestigkeit, der Dehnung und ähnlichem, beträchtlich. Somit ist zumindest eine dieser Partikelarten in diesen in einer Menge von 0,5 bis 10%, vorzugsweise in einer Menge von 1,0 bis 6,0%, bezüglich dem gesamten vorliegenden hitzebeständigen und verschleißfesten auf Al-Legierung basierendem MMC einschließlich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, enthalten.
Die Nitridpartikel können AlN-, TiN-, ZrN-, BN-Partikel oder ähnliches sein. Die Boridpartikel können TiB&sub2;-, NiB-, MgB&sub2;-Partikel oder ähnliches sein. Die Oxidpartikel können Al&sub2;O&sub3;-, SiO&sub2;-Partikel oder ähnliches sein. Die Karbidpartikel können SiC-, TiC-Partikel oder ähnliches sein.
Da gemäß Vorbeschreibung die vorliegenden Aluminiumlegierungswerkstoffe Ni, Si, Fe, Cu und B in Form der einfachen Substanz und optional die Graphitpartikel in den vorstehend genannten vorbestimmten Mengen aufweisen, sind diese nicht nur von geringem Gewicht, sondern weisen ebenfalls eine vortreffliche Festigkeit bei hoher Temperatur und eine bessere Gleiteigenschaft stabil auf. Da das vorliegende auf Al-Legierung basierende MMC zumindest eine Partikelart aus Nitridpartikeln, Boridpartikeln, Oxidpartikeln und Karbidpartikeln aufweist, ist dieses insbesondere bezüglich der Verschleißfestigkeit und dem Reibermüdungswiderstand verbessert.
Insgesamt können, wenn die vorliegenden Aluminiumlegierungsmaterialien verwendet werden, um Motorbauteile von Kraftfahrzeugen oder ähnlichem herzustellen, diese die Motorbauteile bilden, die die Anforderung bezüglich geringem Gewicht und hoher Ausgangsleistung bei neuen Kraftfahrzeugmotoren sicher erfüllen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Eine bessere Einschätzung der vorliegenden Erfindung und vieler ihrer Vorteile kann schnell erhalten werden, wenn diese durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen und der detaillierten Darlegung, die alle Teil der Offenbarung bilden, besser verständlich wird:
Fig. 1 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse eines Reibermüdungswiderstandstestes darstellt, dem das erste und zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie die Vergleichsbeispiele 1 und 2 ausgesetzt wurden, um die Aluminiumhaftbereichsverhältnisse zu untersuchen,
Fig. 2 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse eines Verschleißtestes darstellt, dem das erste und zweite bevorzugte Ausführungsbeispiel sowie Vergleichsbeispiele 1 und 2 ausgesetzt wurden, um die spezifischen Verschleißbeträge zu untersuchen,
Fig. 3 ist ein Säulendiagramm, das die Ergebnisse des Reibermüdungswiderstandstestes darstellt, dem die vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiele 1 und 2 ausgesetzt wurden, um die Aluminiumhaftbereichsverhältnisse zu untersuchen,
Fig. 4 ist ein säulendiagramm, das die Ergebnisse des Verschleißtestes darstellt, dem die vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und Vergleichsbeispiel Nr. 1 unterzogen wurden, um die spezifischen Verschleißbeträge zu untersuchen,
Fig. 5 ist eine Fotografie (Vergrößerung x 800) eines SEM (Rasterelektronenmikroskops) eines Gegenstücks nach dem Gleiten gegen Beispiel 15 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele beim Verschleißtest,
Fig. 6 ist eine AI-Streuung (AI scattering) der Fotographie einer EPMA (Elektronenstrahlmikroanalyse) des Gegenstücks nach dem Gleiten gegen Beispiel 15 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele beim Verschleißtest,
Fig. 7 ist eine SEM-Fotographie (Vergrößerung x 800) eines Gegenstücks nach dem Gleiten gegen ein Beispiel der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele beim Verschleißtest,
Fig. 8 ist eine AI-Streuung der. EPMA-Fotographie des Gegenstücks nach dem Gleiten auf einem Beispiel der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele beim Verschleißtest,
Fig. 9 ist eine SEM-Fotographie (Vergrößerung x 800) eines Gegenstücks nach dem Gleiten gegen das Referenzbeispiel 1 im Verschleißtest, und
Fig. 10 ist eine Al-Streuung der EPMA-Fotographie des Gegenstücks nach dem Gleiten gegen das Referenzbeispiel 1 im Verschleißtest.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Nach der allgemeinen Beschreibung der vorliegenden Erfindung kann ein weiteres Verständnis durch Bezugnahme auf die spezifischen bevorzugten Ausführungsbeispiele erhalten werden, die hier nur zur Erläuterung und nicht zur Begrenzung des Geltungsbereiches der beiliegenden Ansprüche vorgesehen sind.

Erste bevorzugte Ausführungsbeispiele

Erste bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, z.B. Beispiele 1 bis 3, werden unter Bezugnahme auf die nachstehende Tabelle 1 und die Figuren 1 und 2 zusammen mit dem Vergleichsbeispiel 1 nachfolgend beschrieben. Die Beispiele 1 bis 3 werden zusammen mit dem Vergleichsbeispiel 1 einem Test der mechanischen Eigenschaften, einem Reibermüdungswiderstandstest und einem Verschleißtest, unter dem Aspekt unterzogen, ob sie stabil vortreffliche Festigkeiten bei hohen Temperaturen aufweisen, und ob sie bessere Gleiteigenschaften haben.
Geschmolzene Metalle mit den Zusammensetzungen, die in Tabelle 1 dargestellt sind, wurden durch einen Verdüsungsprozeß pulverisiert; die sich ergebenen Pulver wurden jeweils mit einem Feingutsieb mit der Maschenzahl von 100 (minus-100-mesh-Sieb) klassiert. Die hitzebeständigen Aluminumlegierungspulver der Beispiele 1 bis 3 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden somit vorbereitet. Hierbei ist festzuhalten, daß die Zusammensetzung der Beispiele 1 bis 3 auf dem Vergleichsbeispiel 1 basieren, und zwar haben diese die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1, wobei Bor in einer vorbestimmten Menge hinzugefügt wurde.
Die sich ergebenen hitzebeständigen Aluminiumlegierungspulver wurden in ein Rohr geladen, dessen Boden aus reinen Aluminium besteht; sie wurden einleitend mit einem Druck von drei Tonnen/cm² in Vakuum zu einem Vorformling kaltgeformt, der einen Durchmesser von 30 mm bzw. eine Länge von 80 mm hat. Die Vorformlinge wurden 30 Minuten lang bei 450ºC erwärmt und wurden mit einem relativ großen Strangpreßverhältnis von 10 zu einer Vielzahl von stabförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiel 1 für den Zugfestigkeitstest warmstranggepreßt. Die stabförmige Testprobe hatte einen Durchmesser von 3,5 mm und eine Länge von 25 mm. Tabelle 1
(Anmerkung) R.T.: Raumtemperatur, T.S.: Zugfestigkeit (MPa), δ: Dehnung (%)
Außerdem wurden die sich ergebenden hitzebeständigen Aluminiumlegierungspulver in eine Form eingebracht und wurden jeweils bei 450ºC bei einem Druck von 3 Tonnen/cm² in Vakuum warmstranggepreßt. Jeder der geformten Körper wurde bearbeitet, um eine Vielzahl von plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1 bis 3 und von Vergleichsbeispiel 1 für den Reibermüdungswiderstandstest, der nachstehend beschrieben wird, vorzubereiten. Die plattenförmigen Testproben hatten eine Länge von 10 mm, eine Breite von 9,8 mm und eine Dicke von 3,1 mm.

Zweite bevorzugte Ausführungsbeispiele

Die zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, z.B. die Beispiele 4 bis 6, werden unter Bezugnahme auf nachstehende Tabelle 2 und die Fig. 1 und 2 im folgenden beschrieben. Die Beispiele 4 bis 6 wurden ebenfalls dem Test der mechanischen Eigenschaften, dem Reibermüdungswiderstandstest und dem Verschleißtest unterzogen.
Die Beispiele 4 bis 6 wurden wie folgt vorbereitet: Als erstes wurde das hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver, das die Zusammensetzung des Vergleichsbeispiels 1 hat, in der gleichen Weise vorbereitet, wie es im Abschnitt "erste bevorzugte Ausführungsbeispiele" dargelegt ist; das sich ergebende hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver wurde durch eine Mischeinrichtung mit Borpartikeln oder Graphitpartikeln gemischt. Somit wurden gemischte Pulver herge stellt, um die folgenden hitzebeständigen Aluminiumlegierungen zu erzeugen, z.B. Beispiel 4, das Vergleichsbeispiel 1 und Bor in einer Menge von 1,0 % bezüglich der sich ergebenen Aluminiumlegierung, die mit 100% angesetzt wurde, aufweist, Beispiel 5, das Vergleichsbeispiel 1 und Bor in einer Menge von 5,0% bezüglich dieser aufweist, und Beispiel 6, das Vergleichsbeispiel 1 und Bor in einer Menge von 10,0% bezüglich dieser aufweist.
Die gemischten Pulver wurden zu einer Vielzahl von stabförmigen Aluminiumlegierungtestproben der Beispiele 4 bis 6 für den Zugfestigkeitstest in der gleichen Weise verarbeitet, wie es im Abschnitt "erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel" beschrieben ist.
Außerdem wurden die gemischten Pulver auch zu einer Vielzahl von plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 4 bis 6 für den Reibermüdungswiderstandstest in der gleichen Weise verarbeitet, wie es im Abschnitt "erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel" beschrieben ist.
Tabelle 2 faßt die Zusammensetzungen der stabförmigen Aluminiumlegierungs-Testproben und der plattenförmigen Aluminiumlegierungtestproben der Beispiele 4 bis 6 für den Zugfestigkeitstest und den Reibermüdungswiderstandstest zusammen.
Im vorstehend beschriebenen ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel wurden die Borpartikel durch KOH JUNDO KAGAKU KENKYUSHO Co., Ltd. hergestellt, die mit einem Feingutsieb mit einer Maschenzahl von 325 (minus-325-mesh- Sieb) klassiert wurden, und hatten einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 5 Mikrometern. Tabelle 2
(Anmerkung) R.T.: Raumtemperatur, T.S.: Zugfestigkeit (MPa), δ: Dehnung (%)

Test der mechanischen Eigenschaften

Die stabförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele und der Beispiele 4 bis 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele wurden bezüglich der Festigkeitseigenschaften, z.B. der Zugfestigkeit und der Dehnung, untersucht; die Ergebnisse der Untersuchungen sind in den Tabellen 1 bzw. 2 dargestellt.
Wie es den Tabellen 1 und 2 entnommen werden kann, wiesen alle stabförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1 bis 6 eine Zugfestigkeit von mehr als 500 MPa beziehungsweise mehr als 250 MPa bei Raumtemperatur und 200ºC auf. Somit wiesen diese Zugfestigkeiten auf, die zu denen des Vergleichsbeispiels 1 äquivalent waren, das keine Bor- und Graphitpartikel aufwies; diese hatten somit bei Raumtemperatur sowie bei hoher Temperatur eine vortreffliche Zugfestigkeit.
Ferner war bezüglich den Zugfestigkeiten bei Raumtemperaturen und bei 200ºC zwischen den Beispielen 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausfürungsbeispiele und den Beispielen 4 bis 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele keine bedeutende Differenz zu verzeichnen.

Reibermüdungswiderstandstest

Die plattenförmigen Aluminiumslegierungstestproben der Beispiele 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele und der Beispiele 4 bis 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele wurden auf den Reibermüdungswiderstand hin untersucht. Dieser Reibermüdungswiderstandstest wurde wie folgt ausgeführt: Die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben wurden wiederholt von einer Platte aus rostfreiem Stahl mit einer Last von 1,2 MPa Oberflächendruck mit einer Geschwindigkeit von 5 Hz bei 100ºC 10 Minuten lang getroffen; die sich ergebenden Adhäsionen auf diesen wurden bezüglich des Verhältnisses des haftenden Bereiches zum gesamten Bereich (%) untersucht. Hierbei war die Platte aus rostfreiem Stahl aus rostfreiem nitridgehärteten JIS(Japanischer Industriestandard)430-Stahl gefertigt. Die Ergebnisse des Reibermüdungstests sind in Fig. 1 dargestellt.
Wie es Fig. 1 entnommen werden kann, wiesen die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1 bis 5 das Verhältnis des haftenden Bereiches zum Gesamtbereich auf, das auf die Hälfte oder weniger der plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben von Vergleichsbeispiel 1, das keine Graphitpartikel aufwies, verringert war. Insbesondere traten auf den plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben von Beispiel 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele, die Bor in einer Menge von 1,0 % aufwiesen, und auf denen von Beispiel 5 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele, die Bor in einer Menge von 5,0 % aufweisen, keine Adhäsionen auf. Somit hatten insbesondere die Beispiele 3 und 5 einen besseren Reibermüdungswiderstand.
Darüber hinaus geben die Verhältnisse des Haftbereiches zum Gesamtbereich, die die plattenförmigen Aluminiumlegierungen der Beispiele 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele aufweisen, darüber Auskunft, daß eine Beziehung vorhanden war, bei der sich mit sich erhöhendem Boranteil der Haftbereich linear verringert, wenn die vorliegenden hitzebeständigen Aluminiumlegierungen mittels Verdüsungsprozeß hergestellt wurden.

Verschleißtest

Weitere plattenförmige Aluminiumlegierungstestproben wurden mit den Beispielen 1 und 3 in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel" beschrieben ist, und mit den Beispielen 4 bis 6 in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel" beschrieben ist, hergestellt; diese wurden dem Verschleißtest unterzogen, um den Verschleißbetrag zu untersuchen. Diese plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben hatten eine Breite von 10 mm und eine Länge von 15,7 mm sowie eine Dicke von 6,35 mm. Der Verschleißbetrag wurde mit einer "LFW"-Testeinrichtung untersucht. Während des Verschleißtestes wurden die plattenförmigen Testproben in ein Öl getaucht; sie wurden mit einer Last von 147,09 N (15 kgf) mit einer Geschwindigkeit von 160 Umdrehungen pro Minute 15 Minuten lang gegen ein ringförmiges Gegenstück aus SUJ2 (laut JIS) gedrückt. Nach dem Verschleißtest wurden die plattenförmigen Testproben bezüglich dem spezifischen Verschleißbetrag (in mm³/kgf-mm) untersucht. Die Ergebnisse dieses Verschleißtestes sind in Fig. 2 dargestellt.
Wenn die spezifischen Verschleißbeträge, die die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Beispiele 1, 3, 4, 5 und 6 aufweisen, miteinander verglichen werden, verringert sich ferner der spezifische Verschleißbetrag mit der Erhöhung des Boranteus. Insbesondere wurde der spezifische Veschleißbetrag, den die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben von Beispiel 6, das Borpartikel in einer Menge von 10% aufweist, hat, auf ungefähr 1/100 oder weniger von dem stark verringert, den die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben von Vergleichsbeispiel 1, das kein Bor aufweist, hat.
Somit haben der Test der mechanischen Eigenschaften, der Reibermüdungswiderstandstest und der Verschleißtest gezeigt, daß die Beispiele 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele und Beispiel 4 bis 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele nicht nur ein geringes Gewicht aufweisen, sondern daß diese ebenfalls zu Produkten verarbeitet werden können, die eine Festigkeit bei hoher Temperatur stabil aufweisen, sowie eine vortreffliche Gleiteigenschaft aufweisen.
Bei gleichem Boranteil wiesen die plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele bessere Eigenschaften beim Reibermüdungswiderstandstest und Verschleißtest als die des zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels auf. Der Grund darin wird darin gesehen, daß die Aluminiumlegierungen, die in entsprechenden ersten bevorzugten Ausführungsbeispielen hergestellt wurden, Bor aufwiesen, das feiner war als das der Aluminiumlegierungen, die entsprechend den zweitbevorzugten Ausführungsbeispielen hergestellt wurden. Z.B. betrug der mittlere Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von Bor einen Mikrometer oder weniger bei den Aluminiumlegierungen, die entsprechend dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel hergestellt wurden; dieser betrug ungefähr 5 Mikrometer bei den Aluminiumlegierungen, die entsprechend den zweiten bevorzugten Ausführungsbeispielen hergestellt wurden.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung untersuchten dementsprechend Aluminiumlegierungen mit amorphen Kohlenstoff, z.B. glasartigem Kohlenstoff, auf den Verschleißwiderstand. Ein Aluminiumlegierungspulver, das JIS-2014-Aluminiumlegierung und Si in einer Menge von 15% aufwies, wurde in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "erste bevorzugte Ausführungsbeispiele" beschrieben wurde, hergestellt; dem Aluminiumlegierungspulver wurde glasartiger Kohlenstoff in einer Menge von 5,0 Gewichtsprozent zugegeben. Das sich ergebende gemischte Pulver wurde dann zu plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben für den Verschleißtest in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "zweite bevorzugte Ausführungsbeispiele" beschrieben ist, verarbeitet.
Die somit erhaltenen plattenförmigen Aluminiumlegierungstestproben wurden auf den Verschleißwiderstand hin untersucht, wie dieser im Abschnitt "Verschleißwiderstandstest" dargelegt ist; diese wiesen einen spezifischen Verschleißbetrag von 7,5 x 10&supmin;&sup7; mm³/kgf-mm auf. Dementsprechend wurden Aluminiumlegierungen mit glasartigem Kohlenstoff vorgefunden, bei denen der Verschleißwiderstand kaum verbessert war.

Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel

Die vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, z.B. die Beispiele 15 bis 20, werden unter Bezugnahme auf die nachstehenden Tabellen 4 und 5 und die Figuren 3 bis 10 nachfolgend beschrieben. In den Beispielen 15 bis 20 lagen die vorliegenden auf Al-Legierung basierenden MMCs vor; diese wurden ebenfalls dem Test der mechanischen Eigenschaften, dem Reibermüdungswiderstandstest und dem Verschleißtest in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben ausgesetzt.
Die Beispiele 15 bis 20 wurden wie folgt hergestellt: Als erstes wurden geschmolzene Metalle aus hitzebeständigen Aluminiumlegierungen, deren Zusammensetzungen in Tabelle 4 dargestellt ist, z. B. die Legierung Al-15Si-15Ni-3Cu-0,1B und die Legierung Al-15Si-15Ni-1Fe-1Cu-1,0B, durch einen Verdüsungsprozeß pulverisiert und mit einem Feingutsieb mit der Maschenzahl 100 für die Beispiele 15, 16, 19 und 20 und für das Beispiel 18 klassiert. Tabelle 4
(Anmerkung) R.T.: Raumtemperatur, T.S.: Zugfestigkeit (MPa), δ: Dehnung (%)
Dann wurden die somit erhaltenen hitzebeständigen Aluminiumspulver mit Borpartikeln durch eine Mischeinrichtung gemischt; die sich ergebenden gemischten Pulver wurden geschmolzen, durch einen Verdüsungsprozeß pulverisiert und mit einem Feingutsieb mit der Maschenzahl 100 klassiert. Somit wurden die Matrizen der Beispiele 15 bis 20 der vorliegenden hitzebeständigen auf Al-Legierung basierenden MMCs in Pulverform hergestellt; und zwar wurden hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver mit der Zusammensetzung von Tabelle 41 jedoch ohne Zusatzstoffe, z.B. AlN-Partikel, TiB&sub2;-Partikel, SiC-Partikel und Al&sub2;O&sub3;-Partikel, hergestellt.
Die somit erhaltenen Matrizen der Beispiele 15 bis 20 wurden mit einer der Partikelarten AlN-Partikel, TiB&sub2;-Partikel, SiC-Partikel und Al&sub2;O&sub3;-Partikel in der vorbestimmten Menge bezüglich dem gesamten Verbundwerkstoff einschließlich der Matrix, die mit 100% angesetzt wurde, durch eine Mischeinrichtung gemischt; die sich ergebenden gemischten Pulver wurden für den Test der mechanischen Eigenschaften in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel" dargelegt ist, zu stabförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 bis 20 verarbeitet. In Tabelle 4 ist festzuhalten, daß die Ziffern vor den Elementen den Anteil der Elemente in Gewichtsprozent bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, spezifizieren und die Ziffern vor den Zusatzstoffen, z.B. Nitridpartikeln, Boridpartikeln, Karbidpartikeln und Oxidpartikeln, den Anteil der Zusatzstoffe in Gewichtsprozent bezüglich der Summe der Matrix und der Zusatzstoffe, d.h. der gesamten auf Al-Legierung basierenden MMCs, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt werden, spezifizieren.
Ferner wurde für Vergleichszwecke das geschmolzene Metall der Al-15Si-15Ni-1Fe-3Cu-Legierung (d.h. Vergleichsbeispiel 1) durch einen Verdüsungsprozeß ebenfalls pulverisiert und mit einem Feingutsieb mit der Maschenzahl 100 für die Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 klassiert. In ähnlicher Weise wurden die Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 ebenfalls zu stabförmigen Aluminiumlegierungstestproben für den Test der mechanischen Eigenschaften verarbeitet. Es ist festzuhalten, daß die Referenzbeispiele 1, 2 und 3 dazu geeignet sind, die gleiche Zusammensetzung wie die der Beispiele 1, 2 und 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele aufzuweisen, und daß die Referenzbeispiele 4 und 5 mit den Beispielen 4 und 5 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele identisch sind.
Ferner wurden die gemischten Pulver, die dazu geeignet sind, die Beispiele 15 bis 20 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele herzustellen, für den Reibermüdungswiderstandstest in der gleichen Weise, wie es im Abschnitt "erste bevorzugte Ausführungsbeispiele" dargelegt ist, zu plattenförmigen Testproben verarbeitet. In ähnlicher Weise wurden die Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 für den Reibermüdungswiderstandstest ebenfalls zu plattenförmigen Testproben verarbeitet.
Die optionalen Graphitpartikel der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele können "Mesokarbon"-Partikel (kugelförmiges Graphit), das durch OSAKA GAS Co.,Ltd. hergestellt wurde, sein, die die Form von Partikeln und einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 6 Mikrometern haben. Ferner können die Graphitpartikel "ACP"-Partikel, die von dem oben genannten Unternehmen hergestellt werden, sein, die Flockenform haben und einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 10 Mikrometern haben, oder "J-ACP"-Partikel sein, die von dem obengenannten Unternehmen hergestellt werden, Flockenform haben und einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 3 Mikrometern haben.
In den Beispielen 15 und 18 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele wurden die AlN-Partikel durch TOYOALUMINIUM Co., Ltd. hergestellt, die einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 7,3 Mikrometern haben. Im Beispiel 16 von diesen Ausführungsbeispielen wurden die TiB&sub2;-Partikel durch IDEMITSU SEKIYU KAGAKU Co., Ltd. hergestellt, die einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 2,3 Mikrometern haben. Im Beispiel 19 von diesen Ausführungsbeispielen wurden die SiC-Partikel von IBIDEN Co., Ltd. hergestellt, die einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 2,6 Mikrometern haben. Im Beispiel 20 von diesen wurden die Al&sub2;O&sub3;-Partikel von SHOWA DENKO Co., Ltd. hergestellt, die einen mittleren Teilchendurchmesser D&sub5;&sub0; von 0,5 Mikrometern haben. Tabelle 5
(Anmerkung) R.T.: Raumtemperatur, T.S.: Zugfestigkeit (MPa), δ: Dehnung (%)

Test der mechanischen Eigenschaften

Die stabförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 bis 20 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele und die stabförmigen Aluminiumlegierungstestproben der Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 wurden bezüglich der Festigkeitseigenschaften, z.B. der Zugfestigkeit und der Dehnung, untersucht; die Ergebnisse der Untersuchungen sind in den Tabellen 4 bzw. 5 dargelegt.
Wie es Tabelle 4 entnommen werden kann, haben alle stabförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 bis 20 eine Zugfestigkeit von mehr als 500 MPa bzw. mehr als 250 MPa bei Raumtemperatur und 200ºC aufgewiesen. Durch den Vergleich der Tabellen 4 und 5 wird ersichtlich, daß die stabförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 bis 20 Zugfestigkeiten aufwiesen, die denen der Aluminiumlegierungstestproben der Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 ähnlich sind. Die Beispiele 15 bis 20 waren daher bezüglich der Zugfestigkeit bei Raumtemperatur sowie bei hoher Temperatur vortrefflich.

Reibermüdungswiderstandstest

Die plattenförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC- Testproben der Beispiele 15 und 16 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele und die plattenförmigen Aluminiumlegierungtestproben der Referenzbeispiele 1, 2, 3, 4 und 5 wurden in der gleichen Weise wie die Beispiele 1 bis 3 der ersten bevorzugten Ausführungsbeispiele und die Beispiele 4 bis 6 der zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele auf Reibermüdungswiderstand untersucht. Die Ergebnisse des Reibermüdungswiderstandstestes sind in Fig. 3 dargestellt.
Wie es Fig. 3 entnommen werden kann, traten weniger Adhäsionen an den plattenförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 und 16 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele auf. Die Beispiele 15 und 16 hatten somit einen besseren Reibermüdungswiderstand.

Verschleißtest

Weitere plattenförmige auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben wurden mit den Beispielen 15 bis 19 in der gleichen Weise vorbereitet wie die plattenförmigen auf Al- Legierung basierenden MMC-Testproben für den vorstehenden Reibermüdungswiderstandstest im Abschnitt "vierte bevorzugte Ausführungsbeispiele". Die plattenförmigen auf Al-basierenden MMC-Testproben hatten eine Breite von 10 mm und eine Länge von 15,7 mm sowie eine Dicke von 6,35 mm; sie wurden dem vorstehend beschriebenen Verschleißtest unterzogen, dem die der Beispiele 1 bis 6 der ersten und zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiele unterzogen wurden, um den Verschleißbetrag zu untersuchen. Die gleichen plattenförmigen Aluminiumlegierungs-Testproben wurden mit den Referenzbeispielen 1, 3, 4 und 5 sowie mit dem Vergleichsbeispiel 1 hergestellt; diese wurden ebenfalls dem Verschleißtest unterzogen. Die Ergebnisse dieses Verschleißtestes sind in Fig. 4 dargestellt.
Wie es Fig. 4 entnommen werden kann, wiesen die plattenförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben der Beispiele 15 bis 19 einen spezifischen Verschleiß auf, der kleiner als der bei dem plattenförmigen Aluminiumlegierungs-Testproben der Referenzbeispiele 1, 3, 4 und 5 sowie des Vergleichsbeispiels 1 war. Die Beispiele 15 bis 19 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele hatten somit einen vortrefflichen Verschleißwiderstand.
Somit haben der Test der mechanischen Eigenschaften, der Reibermüdungswiderstandstest und der Verschleißtest gezeigt, daß die Beispiele 15 bis 20 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele nicht nur ein geringes Gewicht haben, sondern das diese ebenfalls zu Produkten verarbeitet werden können, die einen verbesserten Verschleißwiderstand und einen verbesserten Reibermüdungswiderstand zusätzlich zur stabilen Festigkeit bei hoher Temperatur und zur vortrefflichen Gleiteigenschaft aufweisen.

SEM- und EPA-Test

Nach dem Verschleißtest, und zwar nachdem die plattenförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben von Beispiel 15 und die plattenförmige Aluminiumlegierungtestprobe von Referenzbeispiel 1 gegen die Gegenstücke, die aus SUJ2 gefertigt wurden, geglitten sind, wurden die Oberflächen der Gegenstücke mit SEM und EPMA analysiert. Fig. 5 ist ein SEM-Fotographie des Gegenstücks nach dem Gleiten gegen Beispiel 15 der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele; Fig. 6 ist eine Al-Streuung der EPMA-Fotographie des Gegenstücks. Fig. 7 ist eine SEM-Fotographie des Gegenstücks nach dem Gleiten am Beispiel der vierten bevorzugten Ausführungsbeispiele; Fig. 8 ist eine Al-Streuung der EPMA- Fotographie des Gegenstücks. Fig. 9 ist eine SEM-Fotographie des Gegenstücks nach dem Gleiten am Referenzbeispiel 1; Fig. 10 ist eine Al-Streuung der EPMA-Fotographie des Gegenstücks.
Wie es den Fig. 5 bis 10 entnommen werden kann, hat Aluminium weniger an den Gegenstücken gehaftet, auf denen die plattenförmigen auf Al-Legierung basierenden MMC-Testproben von Beispiel 15 geglitten sind. Jedoch hat Aluminium an dem Gegenstück gehaftet, an dem die plattenförmige Aluminiumlegierungsprobe von Referenzbeispiel 1 geglitten ist. Somit haben der SEM- und EPMA-Test ebenfalls gezeigt, daß das hitzebeständige auf Al-Legierung basierende MMC von Beispiel 15 bezüglich des Verschleißwiderstandes und des Reibermüdungswiderstandes verbessert ist.
Nach der vollständigen Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist es für den Fachmann offensichtlich, daß zahlreiche Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden, ohne das vom Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie dieser hier in den beiliegenden Ansprüchen dargelegt ist, abgewichen wird.

Claims

1. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, daß besteht aus:

Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent,

Si in einer Menge von 6,0 bis 25 Gewichtsprozent, zumindest einem Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge von 0,6 bis 5,0 Gewichtsprozent,

B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent, und dem Ausgleich in Al, und

wobei das hitzebeständige Aluminiumlegierungspulver durch einen Verdüsungsprozeß ausgebildet wird.

2. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, das Ni in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent aufweist.

3. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, das Si in einer Menge von 8,0 bis 20 Gewichtsprozent aufweist.

4. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, daß Fe in einer Menge von 0,6 bis 6,0 Gewichtsprozent aufweist.

5. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, daß Cu in einer Menge von 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent aufweist.

6. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 10 Gewichtsprozent oder weniger fällt.

7. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 6, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 2, bis 10 Gewichtsprozent fällt.

8. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver nach Anspruch 1, das B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,1 bis 1,0 Gewichtsprozent aufweist.

9. Hitzebeständiges Aluminiumlegierungspulver, das besteht aus:

Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent,

Si in einer Menge von 6,0 bis 25 Gewichtsprozent, zumindest einem Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8,0 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge von 0,6 bis 5, Gewichtsprozent,

B in einer Menge von 0,05 bis 5,0 Gewichtsprozent, wobei ein Teil von B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 2,0 Gewichtsprozent vorliegt, und dem Ausgleich in Al und

10. Hitzebeständige Aluminiumlegierung, die besteht aus:

Ni in einer Menge von 517 bis 20 Gewichtsprozent,

Si in einer Menge von 6,0 bis 25 Gewichtsprozent, zumindest einem Element aus Fe in einer Menge von 0,6 bis 8,0 Gewichtsprozent und Cu in einer Menge 0,6 bis 5,0 Gewichtsprozent,

B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 10,0 Gewichtsprozent,

optional Graphitpartikeln in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, und

dem Ausgleich in Al, und

wodurch die Aluminiumlegierung eine Zugfestigkeit von 500 MPa oder mehr bei Raumtemperatur und eine Zugfestigkeit von 250 MPa oder mehr bei 200ºC aufweist.

11. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die Ni in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent aufweist.

12. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die Si in einer Menge von 8,0 bis 20 Gewichtsprozent aufweist.

13. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die Fe in einer Menge von 0,6 bis 6,0 Gewichtsprozent aufweist.

14. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die Cu in einer Menge von 1,0 bis 4,0 Gewichtsprozent aufweist.

15. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 10 Gewichtsprozent oder weniger fällt.

16. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 15, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 2,0 bis 10 Gewichtsprozent fällt.

17. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent aufweist.

18. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die die Graphitpartikel in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent aufweist.

19. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die ausgebildet wird, indem als erstes geschmolzenes Metall mit der Zusammensetzung, die in Anspruch 10 genannt ist, verdüst wird und dann das resultierende Pulver mit einem Pulvermetallurgieprozeß verarbeitet wird.

20. Hitzebeständige Aluminiumlegierung nach Anspruch 10, die ausgebildet wird, indem als erstes geschmolzenes Metall mit der Zusammensetzung, die in Anspruch 10 genannt ist, jedoch frei von B und den Graphitpartikeln, verdüst wird, indem das resultierende Pulver mit Borpartikeln und optional mit den Graphitpartikeln gemischt wird und dann das gemischte Pulver mit einem Pulvermetallurgieprozeß verarbeitet wird.

21. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff, der aufweist: eine Matrix und

zumindest eine Partikelart aus Nitridpartikeln, Boridpartikeln, Oxidpartikeln und Karbidpartikeln, die bezüglich dem gesamten Verbundwerkstoff einschließlich der Matrix, der mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, in der Matrix in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent dispergiert ist, wobei die Matrix bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt ist, im wesentlichen besteht aus:

Ni in einer Menge von 5,7 bis 20 Gewichtsprozent,

B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,05 bis 10 Gewichtsprozent,

optional Graphitpartikeln in einer Menge von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent und

dem Ausgleich in Al, und wobei der auf Aluminiumlegierung basierende Verbundwerkstoff durch einen Pulvermetallurgieprozeß ausgebildet wird.

22. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, Ni in einer Menge 10 bis 20 Gewichtsprozent aufweist.

23. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, Si in einer Menge von 8,0 bis 20% Gewichtsprozent aufweist.

24. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, Fe in einer Menge von 0,6 bis 6,0 Gewichtsprozent aufweist.

25. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, Cu in einer Menge von 1,0 bis 4,0 aufweist.

26. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 10 Gewichtsprozent oder weniger bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, fällt.

27. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 26, wobei die Summe von Fe und Cu in einen Bereich von 2,0 bis 10 Gewichtsprozent bezüglich der Matrix, die mit 100% angesetzt wird, fällt.

28. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, B in Form der einfachen Substanz in einer Menge von 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent aufweist.

29. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der bezüglich der Matrix, die mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, die Graphitpartikel in einer Menge von 0,1 bis 5, Gewichtsprozent aufweist.

30. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Matrix ausgebildet wird, indem als erstes ein geschmolzenes Metall der Matrix mit der Zusammensetzung, die in Anspruch 21 genannt ist, verdüst wird und dann das resultierende Pulver mit einem Pulvermetallurgieprozeß verarbeitet wird.

31. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Matrix ausgebildet wird, indem als erstes ein geschmolzenes Metall der Matrix mit der Zusammensetzung, die in Anspruch 21 genannt ist, jedoch frei von B und den Graphitpartikeln, verdüst wird, indem das resultierende Pulver mit Borpartikeln und optional den Graphitpartikeln gemischt wird und dann das gemischte Pulver mit einem Pulvermetallurgieprozeß verarbeitet wird.

32. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, der zumindest eine Partikelart aus Nitridpartikeln, Borpartikeln, Oxidpartikeln und Karbidpartikeln aufweist, die bezüglich dem gesamten Verbundwerkstoff einschließlich der Matrix, der mit 100 Gewichtsprozent angesetzt wird, in der Matrix in einer Menge von 1,0 bis 6,0 Gewichtsprozent dis pergiert ist.

33. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Nitridpartikel zumindest eine Partikelart aufweisen, die aus der Gruppe aus AlN-, TiN-, ZrN- und BN-Partikeln ausgewählt wurde.

34. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Boridpartikel zumindest eine Partikelart aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus TiB&sub2;, NiB- und MgB&sub2;-Partikeln besteht.

35. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumle gierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Oxidpartikel zumindest eine Partikelart aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt wurde, die aus Al&sub2;O&sub3;- und SiO&sub2;-Partikeln besteht.

36. Hitzebeständiger und verschleißfester auf Aluminiumlegierung basierender Verbundwerkstoff nach Anspruch 21, wobei die Karbidpartikel SiC- und TiC-Partikel sind.