EP0918095A1 - Strukturbauteil aus einer Aluminium-Druckgusslegierung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a structural component, in particular a safety component in vehicle construction, made from an aluminum alloy by die casting, the aluminum alloy is selected so that it is connected to the component requirements regarding strength and ductility already in the as-cast state, if necessary after heat treatment in a temperature range of 230 up to 350 ° C, but without high-temperature annealing.
- the aluminum alloy leads to the achievement of the object according to the invention 0.05 to 0.4% by weight of scandium and optionally 0.1 to 0.4% by weight Contains zirconium.
- the preferred content ranges for scandium are 0.05 to 0.2% by weight, for zirconium at 0.1 to 0.3% by weight.
- the present invention makes use of the knowledge that scandium and zirconium largely remain in supersaturated solution when cooled rapidly and lead to finely dispersed, submicron precipitates at temperatures in the range between approximately 230 and 350 ° C.
- the strength of the base alloy can be increased by precipitation hardening.
- Scandium can be partially replaced by zirconium; a combination of both elements leads to the favorable curing effect according to the invention due to the formation of the isomorphic phases Al 3 Sc and Al 3 Zr, both of which are characterized as face-centered cubic superstructure phases in the Al matrix lattice.
- the strengthening effect of the scandium additive results in one small part already during the actual die casting process.
- a substantial increase in strength can be achieved by a subsequent Heat treatment in a temperature range of 230 to 350 ° C reached become.
- By choosing the appropriate temperature and duration of the heat treatment can be a desired optimum between high ductility and Strength can be adjusted.
- This targeted control of the curing effect of scandium or scandium and zirconium becomes the setting tailor-made mechanical properties on a structural component possible.
- the alloys are therefore Particularly suitable for the production of structural components that are used as safety components in vehicle construction and in particular in automobile construction, for example as space frame nodes or as crash elements.
- the Structural components are particularly suitable for applications in which one Temperature stress occurs up to about 180 ° C.
- alloy Composition (% by weight) Si Fe Mn Mg Zr Ti Sc 1 0.10 0.10 1.2 3.2 0.016 0.15 2nd 0.043 0.077 1.32 0.01 0.089 0.099 0.14
- a die-cast part was produced from alloy 1. Alloy 2 was cast into plates with a thickness of 3 mm to simulate the cooling during die casting using the die casting process. Test rods for tensile tests were worked out from the cast parts and the mechanical properties in the cast state with and without subsequent heat treatment were measured on them. The results are summarized in Table 2.
- Rp 0.2 means the yield strength
- Rm the tensile strength
- A5 the elongation at break.
- alloy Heat treatment Mechanical properties Rp0.2 (MPa) Rm (MPa) A5 (%) 1 140 260 18th 1 270 ° C / 5h 210 300 8th 2nd 60 130 32 2nd 350 ° C / 6h 120 180 16
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Abstract
Description
- Dehngrenze (Rp0.2):
- 120 MPa
- Zugfestigkeit (Rm):
- 180 MPa
- Dehnung (A5):
- 10%.
wahlweise noch
wahlweise noch
wahlweise noch
Legierung | Zusammensetzung (Gew.-%) | ||||||
Si | Fe | Mn | Mg | Zr | Ti | Sc | |
1 | 0.10 | 0.10 | 1.2 | 3.2 | 0.016 | 0.15 | |
2 | 0.043 | 0.077 | 1.32 | 0.01 | 0.089 | 0.099 | 0.14 |
Legierung | Wärmebehandlung | Mechanische Eigenschaften | ||
Rp0.2 (MPa) | Rm (MPa) | A5 (%) | ||
1 | 140 | 260 | 18 | |
1 | 270°C/5h | 210 | 300 | 8 |
2 | 60 | 130 | 32 | |
2 | 350°C/6h | 120 | 180 | 16 |
Claims (8)
- Strukturbauteil, insbesondere Sicherheitsbauteil im Fahrzeugbau, hergestellt aus einer Aluminiumlegierung durch Druckgiessen, wobei die Aluminiumlegierung so gewählt ist, dass die an das Bauteil bezüglich Festigkeit und Duktilität gestellten Anforderungen bereits im Gusszustand, gegebenenfalls nach einer Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 200 bis 400°C, jedoch ohne Hochtemperaturglühung, erfüllt sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Aluminiumlegierung 0,05 bis 0,4 Gew.-% Scandium sowie wahlweise noch 0,1 bis 0,4 Gew.-% Zirkonium enthält. - Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 0,05 bis 0,2 Gew.-% Scandium sowie wahlweise 0,1 bis 0,3 Gew.-% Zirkonium enthält.
- Strukturbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung ausmax. 0,5 Gew.-% Siliziummax. 1,0 Gew.-% Eisen0,1 bis 1,6 Gew.-% Manganmax. 5,0 Gew.-% Magnesiummax. 0,3 Gew.-% Titanmax. 0,1 Gew.-% Zink0,05 bis 0,4 Gew.-% Scandium
wahlweise noch0,1 bis 0,4 Gew.-% Zirkonium - Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus0,1 bis 0,8, vorzugsweise 0,15 bis 0,25 Gew.-% Silizium0,2 bis 0,8, vorzugsweise 0,5 bis 0,7 Gew.-% Eisen0,5 bis 1,8, vorzugsweise 1,2 bis 1,4 Gew.-% Manganmax. 1,5 Gew.-% Magnesiummax. 0,3 Gew.-% Titanmax. 0,1 Gew.-% Zink0,05 bis 0,4, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Gew.-% Scandium
wahlweise noch0,1 bis 0,4, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 Gew.-% Zirkonium - Strukturbauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung aus0,05 bis 1,0, vorzugsweise 0,15 bis 0,25 Gew.-% Silizium0,05 bis 0,2, vorzugsweise max. 0,15 Gew.-% Eisen0,5 bis 1,8, vorzugsweise 0,8 bis 1,0 Gew.-% Mangan2,0 bis 4,5, vorzugsweise 2,5 bis 3,5 Gew.-% Magnesiummax. 0,2 Gew.-% Titanmax. 0,1 Gew.-% Zink0,05 bis 0,4, vorzugsweise 0,05 bis 0,2 Gew.-% Scandium
wahlweise noch0,1 bis 0,4, vorzugsweise 0,1 bis 0,2 Gew.-% Zirkonium - Strukturbauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, das am Bauteil zur Erhöhung der Festigkeit eine Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 230 bis 350°C durchgeführt worden ist.
- Verwendung eines Strukturbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Sicherheitsbauteil im Fahrzeugbau.
- Verwendung eines Strukturbauteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für Anwendungen mit einer Temperaturbelastung bis etwa 180°C.
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