EP2193213A1 - Aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases - Google Patents

Aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases

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Publication number
EP2193213A1
EP2193213A1 EP20080802663 EP08802663A EP2193213A1 EP 2193213 A1 EP2193213 A1 EP 2193213A1 EP 20080802663 EP20080802663 EP 20080802663 EP 08802663 A EP08802663 A EP 08802663A EP 2193213 A1 EP2193213 A1 EP 2193213A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
aluminum
silicon
alloy
phases
list
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20080802663
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Bernd Sommer
Eduard Koehler
Herbert Moeding
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KS Huayu Alutech GmbH
Original Assignee
KS Aluminium Technologie GmbH
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Filing date
Publication date
Priority to DE102007046224 priority Critical
Application filed by KS Aluminium Technologie GmbH filed Critical KS Aluminium Technologie GmbH
Priority to PCT/EP2008/008214 priority patent/WO2009043549A1/en
Publication of EP2193213A1 publication Critical patent/EP2193213A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22C21/00Alloys based on aluminium
    • C22C21/02Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • C22C21/04Modified aluminium-silicon alloys

Abstract

A prior art aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases is made of a hypereutectic aluminum-silicon alloy of the AlSi17Cu4Mg type known as Alusil, comprising phases of primary silicon and one or more phases for improving resistance to wear. In an aluminum-silicon alloy according to the invention, the additional phases or mixed crystals are formed by one or more of the following measures: a) adding up to 0.3 percent by weight each of one or more elements from a list I containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel, and zirconium, up to a maximum of 1.5 percent by weight; b) adding 0.3 to 2.5 percent by weight each of one or more elements from a list II containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, (nickel,) and cobalt, up to a maximum of 5 percent by weight; and c) increasing the copper content to a range of 7.0 to 10.0 percent by weight.

Description

       

  B E S C H R E I B U N G 

  
Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse 

  
Die Erfindung betrifft eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und mit einer oder mehreren weiteren Phasen zur Verbesserung der mechanischer Eigenschaften gebildet ist. 

  
Ein durch eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestelltes Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 100 32 845 A1 bekannt. Beschrieben ist ein Zylinderblockteil, das vorzugsweise im Niederdruck, Squeeze-Casting oder Druckguss-Verfahren aus einer verschleissfesten übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, insbesondere AISiI 7Cu4Mg als einteiliges monolithisches Gussstück hergestellt ist. 

  
Aus der EP 0 818 271 B1 ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Kurbelgehäusen bekannt, die aus Aluminiumlegierungen hergestellt sind. Dabei werden eingelagerte körnige oder faserige Hartstoffphasen, wie insbesondere Silizium, Aluminiumoxid oder Carbide, zur Erzeugung tribologischer Eigenschaften durch einen Honvorgang freigelegt. Zur Herstellung der Zylinderlaufflächen wird eine Verbundwerkstofftechnik genutzt, wobei ein mit Siliziumpulver beladener zylinderförmiger Faserkörper aus AI2O3-Kurzfasern in einem Druckguss-ähnlichen Giessvorgang mit einer untereutektischen Aluminium-SiliziumLegierung gefüllt wird. 

  
Eine Aluminium-Silizium-Legierung für ein monolithisches AluminiumZylinderkurbelgehäuse für Brennkraftmaschinen, insbesondere hochbeanspruchte Dieselmotoren, ist aus der DE 103 57 096 A1 bekannt. Das Zylinderkurbelgehäuse weist eine Zylinderbohrung und einen Lagerstuhl auf. Es ist aus einer übereutekti-sehen Aluminiumlegierung mit der Zusammensetzung AISi17Cu4Mg sowie einem Anteil von 0,1 - 2,0 Gew.-% Nickel und einem Eisengehalt von etwa 0,3 Gew.-% hergestellt. Die Aluminiumlegierung weist im erstarrten Zustand eine im Werkstoffgefüge vorliegende, tragende primäre Siliziumphase und eine weitere verschleissfeste Phase in Form von Nickel-Kupfer-Aluminiden auf.

   Dabei ist im Bereich der Zylinderbohrung eine homogenere Verteilung des Siliziums und im Bereich des Lagerstuhls ein feineres Werkstoffgefüge mit einer mittleren Korngrösse des Primärsiliziums von 350 [mu]m bis 50 [mu]m. Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemässen Legierung zu dem aus den Stand der Technik bekannten AISi-Legierungen besteht darin, dass als zusätzliches Element Nickel enthalten ist. 

  
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-SiliziumLegierung des als Alusil bekannten Typs AISi17Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und mit einer oder mehreren weiteren Phasen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gebildet ist, hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften weiter zu entwickeln. 

  
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschreiben. 

  
Bei einer erfindungsgemässen Legierung ist eine Mischkristallhärtung oder sind Phasen durch eine oder mehrere der folgenden Massnahmen gebildet: a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt von bis zu 0,3 Gew.-% pro Legierungselement bis maximal 1 ,5 Gew.- % in Summe der Legierungselemente durch Mischkristallbildung, b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-% pro Legierungselement bis maximal 5 Gew.-% in Summe der Legierungselemente durch Phasenbildung, c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% und Phasenbildung. 

  
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eines aus einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses werden gemäss der Massnahmen a), b) und c) Elemente zulegiert und/oder ihr Anteil erhöht. 

  
Gemäss Massnahme a) wird der Aluminium-Silizium-Gusslegierung eines oder mehrere Elemente der Liste I1 die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-% zugefügt. Diese Form des Zufügens von Elementen in einer kleinen Dosierung wird auch Mikrolegieren genannt. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme a) führt zu vergleichbaren mechanischen Eigenschaften, wie der Verschleissfestigkeit, der Warmfestigkeit und der Dauerfestigkeit, eines aus dieser als Alusil<3+>-I_egierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Werkstoffes. 

  
Gemäss Massnahme b) wird der Aluminium-Silizium-Gusslegierung eines oder mehrere Elemente der Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom und Kobalt enthält, in einem Gehalt jeweils von 0,3 bis 2,5 Gew.-% bis in Summe der Legierungsbestandteile von 5 Gew.-% zugefügt. Die durch dieses oder diese Elemente gebildeten weiteren binären, ternären und quaternären Phasen sind zusätzliche Hartphasen zu der Primärsiliziumphase, die bei der Bearbeitung der Zylinderlaufflächen freigelegt werden. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme b) führt zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit der Zylinderlaufflächen eines aus dieser als Alusil<2+>-Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses. 

  
Gemäss Massnahme c) wird der Kupfergehaltes der Aluminium-SiliziumGusslegierung auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht. Durch Anhebung des Kupfergehaltes bildet sich eine Aluminium-Kupfer-Phase AI2Cu, die sich genau in den Bereichen befindet, in denen das Primärsilizium weniger vorkommt. 

  
Die Erhöhung des Kupfergehaltes gemäss Massnahme c) führt zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit der Zylinderlaufflächen eines aus dieser als Alusil<opt>- Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses. 

  
Bei einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Gusslegierung können jeweils zwei oder alle drei der Massnahmen a), b) und c) angewandt werden. Bevorzugt werden die Massnahmen a) und b) gemeinsam angewandt und führen sowohl zur Verbesserung der mechanischen Kennwerte als auch zur Verbesserung der Ver-schleissfestigkeit eines aus dieser als Super-Alusil-Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Werkstoffes. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Legierung sind die gemäss Massnahme a) mit einem oder mehreren Elementen der Liste I gebildeten Mischkristalle fein verteilt. Die Mischkristalle bilden keine Ausscheidungen oder sie bilden Ausscheidungen, die so klein sind, dass sie mit lichtoptischen Mikroskopen nicht erkannt werden. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Legierung, sind die gemäss Massnahme b) mit einem oder mehreren Elementen der Liste Il gebildeten Phasen als Ausscheidungen mit einer im wesentlichen globulare oder blockartige Form ausgebildet. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung weisen die gemäss Massnahme b) mit einem oder mehreren Elementen der Liste Il gebildeten Phasen eine Mikrohärte von > 400 HV auf. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung ist zusätzlich zur Massnahme c), bei der der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% erhöht. Durch den erhöhten Nickelgehalt lagern sich Nickelatome in die durch die Massnahme c) gebildete Aluminium-Kupfer-Phase AI2Cu an. Dadurch wird die Härte dieser einzelnen Phase, auch Mikrohärte der Phase genannt und somit die Verschleissbeständigkeit noch weiter verbessert. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung ist der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht. Durch die Erhöhung des Siliziumgehaltes wird der Anteil der Phase aus Primärsilizium erhöht. Dabei wird die Anzahl der Körner aus Primärsilizium erhöht. Insbesondere ist bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung, bei der gemäss Massnahme c) der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht. Die Erfindung wird anhand von Beispielen weiter erläutert. Es zeigen 

  
Figur 1 eine Tabelle einer Zusammensetzung der aus der DE 103 57 096 A1 bekanten Alusil-Legierung und Figur 2 ein Schliffbild einer erfindungsgemässen Legierung des Beispiels b) mit Massstab. 

  
Beispiel 1 (Alusil<3+>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse ist aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und eine oder mehrere weitere Phasen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gebildet. 

  
Die Ausgangslegierung AISiI 7Cu4Mg hat folgende Zusammensetzung 

  

 <EMI ID=7.1> 
 

  
Die Ausgangslegierung AISi17Cu4Mg weist eine Phase von primärem Silizium mit Korngrössen im Wesentlichen von 15 bis 80[mu]m und mit einer mittleren Korngrösse von circa 31 bis 42 [mu]m auf. Sie hat folgende mechanische Eigenschaften nach einer Wärmebehandlung: 

  
Zugfestigkeit Rm (bei 20<0>C): 230 bis 300 MPa Dehnung A5 (bei 20<0>C): 0,2 bis 0,8 % Druck-Zug-Wechselfestigkeit [sigma]bw (bei 200<0>C) 60 bis 80 MPa. 

  
Erfindungsgemäss werden Mischkristalle durch folgende Massnahmen gebildet: a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-%. Die mit diesen Elementen gebildeten Mischkristalle sind fein verteilt sind. Dabei wird der Legierungsgehalt der zugefügten Elemente so gewählt, dass sich keine Ausscheidungen bilden oder die Ausscheidungen so klein sind, dass sie mit lichtoptischen Mikroskopen nicht erkannt werden. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme a) führt zu folgenden mechanischen Eigenschaften: 

  
Zugfestigkeit, (T7 - Wärmebehandlung): > 260 MPa Dehnung: < 0,2 % Zug-Druck-Wechselfestigkeit (bei 150<0>C) 78 MPa 

  
Beispiel 2 (Alusil<2+>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung des Beispiels 2 entspricht der des Beispiels 1 bis auf die folgenden Merkmale: 

  
Die weiteren Phasen sind statt durch Massnahme a) durch die folgende Massnahme gebildet: b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von jeweils 0,3 bis 2,5 Gew.-%. Dabei wird der Legierungsgehalt der zugefügten Elemente und das Giessverfahren mit anschliessendem Glühen so gewählt, dass die durch die weiteren Phasen gebildeten Ausscheidungen eine im Wesentlichen globulare oder blockartige Form haben und eine Härte von > 400 HV aufweisen. 

  
Beispiel 3 (Super-Alusil-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung entspricht der des Beispiels 1 , wobei zusätzlich weitere Phasen durch Massnahme b) gebildet sind. 

  
Beispiel 4 (Alusil<opt>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung entspricht der des Beispiels 1 bis auf die folgenden Merkmale: 

  
Die weiteren Phasen sind durch die folgende Massnahme gebildet: c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-%. Zusätzlich ist der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% und der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht.

   B E S C H R E I B U N G 

  
Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse 

  
Die Erfindung betrifft eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und mit einer oder mehreren weiteren Phasen zur Verbesserung der mechanischer Eigenschaften gebildet ist. 

  
Ein durch eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestelltes Zylinderkurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE 100 32 845 A1 bekannt. Beschrieben ist ein Zylinderblockteil, das vorzugsweise im Niederdruck, Squeeze-Casting oder Druckguss-Verfahren aus einer verschleissfesten übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung, insbesondere AISiI 7Cu4Mg als einteiliges monolithisches Gussstück hergestellt ist. 

  
Aus der EP 0 818 271 B1 ist ein Verfahren zur Bearbeitung von Zylinderlaufflächen bei der Herstellung von Kurbelgehäusen bekannt, die aus Aluminiumlegierungen hergestellt sind. Dabei werden eingelagerte körnige oder faserige Hartstoffphasen, wie insbesondere Silizium, Aluminiumoxid oder Carbide, zur Erzeugung tribologischer Eigenschaften durch einen Honvorgang freigelegt. Zur Herstellung der Zylinderlaufflächen wird eine Verbundwerkstofftechnik genutzt, wobei ein mit Siliziumpulver beladener zylinderförmiger Faserkörper aus AI2O3-Kurzfasern in einem Druckguss-ähnlichen Giessvorgang mit einer untereutektischen Aluminium-SiliziumLegierung gefüllt wird. 

  
Eine Aluminium-Silizium-Legierung für ein monolithisches AluminiumZylinderkurbelgehäuse für Brennkraftmaschinen, insbesondere hochbeanspruchte Dieselmotoren, ist aus der DE 103 57 096 A1 bekannt. Das Zylinderkurbelgehäuse weist eine Zylinderbohrung und einen Lagerstuhl auf. Es ist aus einer übereutekti-sehen Aluminiumlegierung mit der Zusammensetzung AISi17Cu4Mg sowie einem Anteil von 0,1 - 2,0 Gew.-% Nickel und einem Eisengehalt von etwa 0,3 Gew.-% hergestellt. Die Aluminiumlegierung weist im erstarrten Zustand eine im Werkstoffgefüge vorliegende, tragende primäre Siliziumphase und eine weitere verschleissfeste Phase in Form von Nickel-Kupfer-Aluminiden auf.

   Dabei ist im Bereich der Zylinderbohrung eine homogenere Verteilung des Siliziums und im Bereich des Lagerstuhls ein feineres Werkstoffgefüge mit einer mittleren Korngrösse des Primärsiliziums von 350 [mu]m bis 50 [mu]m. Ein wesentlicher Unterschied der erfindungsgemässen Legierung zu dem aus den Stand der Technik bekannten AISi-Legierungen besteht darin, dass als zusätzliches Element Nickel enthalten ist. 

  
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-SiliziumLegierung des als Alusil bekannten Typs AISi17Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und mit einer oder mehreren weiteren Phasen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gebildet ist, hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften weiter zu entwickeln. 

  
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschreiben. 

  
Bei einer erfindungsgemässen Legierung ist eine Mischkristallhärtung oder sind Phasen durch eine oder mehrere der folgenden Massnahmen gebildet: a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt von bis zu 0,3 Gew.-% pro Legierungselement bis maximal 1 ,5 Gew.- % in Summe der Legierungselemente durch Mischkristallbildung, b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von 0,3 bis 2,5 Gew.-% pro Legierungselement bis maximal 5 Gew.-% in Summe der Legierungselemente durch Phasenbildung, c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% und Phasenbildung. 

  
Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften eines aus einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses werden gemäss der Massnahmen a), b) und c) Elemente zulegiert und/oder ihr Anteil erhöht. 

  
Gemäss Massnahme a) wird der Aluminium-Silizium-Gusslegierung eines oder mehrere Elemente der Liste I1 die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-% zugefügt. Diese Form des Zufügens von Elementen in einer kleinen Dosierung wird auch Mikrolegieren genannt. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme a) führt zu vergleichbaren mechanischen Eigenschaften, wie der Verschleissfestigkeit, der Warmfestigkeit und der Dauerfestigkeit, eines aus dieser als Alusil<3+>-I_egierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Werkstoffes. 

  
Gemäss Massnahme b) wird der Aluminium-Silizium-Gusslegierung eines oder mehrere Elemente der Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom und Kobalt enthält, in einem Gehalt jeweils von 0,3 bis 2,5 Gew.-% bis in Summe der Legierungsbestandteile von 5 Gew.-% zugefügt. Die durch dieses oder diese Elemente gebildeten weiteren binären, ternären und quaternären Phasen sind zusätzliche Hartphasen zu der Primärsiliziumphase, die bei der Bearbeitung der Zylinderlaufflächen freigelegt werden. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme b) führt zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit der Zylinderlaufflächen eines aus dieser als Alusil<2+>-Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses. 

  
Gemäss Massnahme c) wird der Kupfergehaltes der Aluminium-SiliziumGusslegierung auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht. Durch Anhebung des Kupfergehaltes bildet sich eine Aluminium-Kupfer-Phase AI2Cu, die sich genau in den Bereichen befindet, in denen das Primärsilizium weniger vorkommt. 

  
Die Erhöhung des Kupfergehaltes gemäss Massnahme c) führt zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit der Zylinderlaufflächen eines aus dieser als Alusil<opt>- Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Zylinderkurbelgehäuses. 

  
Bei einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Gusslegierung können jeweils zwei oder alle drei der Massnahmen a), b) und c) angewandt werden. Bevorzugt werden die Massnahmen a) und b) gemeinsam angewandt und führen sowohl zur Verbesserung der mechanischen Kennwerte als auch zur Verbesserung der Ver-schleissfestigkeit eines aus dieser als Super-Alusil-Legierung bezeichneten erfindungsgemässen Legierung hergestellten Werkstoffes. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-Silizium-Legierung sind die gemäss Massnahme a) mit einem oder mehreren Elementen der Liste I gebildeten Mischkristalle fein verteilt. Die Mischkristalle bilden keine Ausscheidungen oder sie bilden Ausscheidungen, die so klein sind, dass sie mit lichtoptischen Mikroskopen nicht erkannt werden. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Legierung, sind die gemäss Massnahme b) mit einem oder mehreren Elementen der Liste Il gebildeten Phasen als Ausscheidungen mit einer im wesentlichen globulare oder blockartige Form ausgebildet. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung weisen die gemäss Massnahme b) mit einem oder mehreren Elementen der Liste Il gebildeten Phasen eine Mikrohärte von > 400 HV auf. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung ist zusätzlich zur Massnahme c), bei der der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% erhöht. Durch den erhöhten Nickelgehalt lagern sich Nickelatome in die durch die Massnahme c) gebildete Aluminium-Kupfer-Phase AI2Cu an. Dadurch wird die Härte dieser einzelnen Phase, auch Mikrohärte der Phase genannt und somit die Verschleissbeständigkeit noch weiter verbessert. 

  
Bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung ist der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht. Durch die Erhöhung des Siliziumgehaltes wird der Anteil der Phase aus Primärsilizium erhöht. Dabei wird die Anzahl der Körner aus Primärsilizium erhöht. Insbesondere ist bei einer Ausführungsform einer erfindungsgemässen Aluminium-SiliziumGusslegierung, bei der gemäss Massnahme c) der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht. Die Erfindung wird anhand von Beispielen weiter erläutert. Es zeigen 

  
Figur 1 eine Tabelle einer Zusammensetzung der aus der DE 103 57 096 A1 bekanten Alusil-Legierung und Figur 2 ein Schliffbild einer erfindungsgemässen Legierung des Beispiels b) mit Massstab. 

  
Beispiel 1 (Alusil<3+>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse ist aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und eine oder mehrere weitere Phasen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften gebildet. 

  
Die Ausgangslegierung AISiI 7Cu4Mg hat folgende Zusammensetzung 

  

 <EMI ID=7.1> 
 

  
Die Ausgangslegierung AISi17Cu4Mg weist eine Phase von primärem Silizium mit Korngrössen im Wesentlichen von 15 bis 80[mu]m und mit einer mittleren Korngrösse von circa 31 bis 42 [mu]m auf. Sie hat folgende mechanische Eigenschaften nach einer Wärmebehandlung: 

  
Zugfestigkeit Rm (bei 20<0>C): 230 bis 300 MPa Dehnung A5 (bei 20<0>C): 0,2 bis 0,8 % Druck-Zug-Wechselfestigkeit [sigma]bw (bei 200<0>C) 60 bis 80 MPa. 

  
Erfindungsgemäss werden Mischkristalle durch folgende Massnahmen gebildet: a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-%. Die mit diesen Elementen gebildeten Mischkristalle sind fein verteilt sind. Dabei wird der Legierungsgehalt der zugefügten Elemente so gewählt, dass sich keine Ausscheidungen bilden oder die Ausscheidungen so klein sind, dass sie mit lichtoptischen Mikroskopen nicht erkannt werden. Das Zulegieren der Elemente gemäss Massnahme a) führt zu folgenden mechanischen Eigenschaften: 

  
Zugfestigkeit, (T7 - Wärmebehandlung): > 260 MPa Dehnung: < 0,2 % Zug-Druck-Wechselfestigkeit (bei 150<0>C) 78 MPa 

  
Beispiel 2 (Alusil<2+>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung des Beispiels 2 entspricht der des Beispiels 1 bis auf die folgenden Merkmale: 

  
Die weiteren Phasen sind statt durch Massnahme a) durch die folgende Massnahme gebildet: b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von jeweils 0,3 bis 2,5 Gew.-%. Dabei wird der Legierungsgehalt der zugefügten Elemente und das Giessverfahren mit anschliessendem Glühen so gewählt, dass die durch die weiteren Phasen gebildeten Ausscheidungen eine im Wesentlichen globulare oder blockartige Form haben und eine Härte von > 400 HV aufweisen. 

  
Beispiel 3 (Super-Alusil-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung entspricht der des Beispiels 1 , wobei zusätzlich weitere Phasen durch Massnahme b) gebildet sind. 

  
Beispiel 4 (Alusil<opt>-Legierung) 

  
Eine erfindungsgemässe Aluminium-Silizium-Gusslegierung entspricht der des Beispiels 1 bis auf die folgenden Merkmale: 

  
Die weiteren Phasen sind durch die folgende Massnahme gebildet: c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-%. Zusätzlich ist der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% und der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht.



  DESCRIPTION

  
Aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases

  
The invention relates to an aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases, which is formed of a hypereutectic aluminum-silicon alloy known as Alusil type AISiI 7Cu4Mg with phases of primary silicon and with one or more additional phases to improve the mechanical properties.

  
A manufactured by an aluminum-silicon casting alloy cylinder crankcase for an internal combustion engine is known for example from DE 100 32 845 A1. Described is a cylinder block part, which is preferably made in low pressure, squeeze casting or die-casting method of a wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon alloy, in particular AISiI 7Cu4Mg as a one-piece monolithic casting.

  
EP 0 818 271 B1 discloses a method for machining cylinder running surfaces in the manufacture of crankcases made of aluminum alloys. In this case, embedded granular or fibrous hard material phases, in particular silicon, aluminum oxide or carbides, are exposed by a honing process to produce tribological properties. To manufacture the cylinder surfaces, a composite material technology is used, wherein a cylinder-loaded fiber body of AI2O3 short fibers loaded with silicon powder is filled with a hypoeutectic aluminum-silicon alloy in a die casting-like casting process.

  
An aluminum-silicon alloy for a monolithic aluminum cylinder crankcase for internal combustion engines, in particular highly stressed diesel engines, is known from DE 103 57 096 A1. The cylinder crankcase has a cylinder bore and a bearing block. It is made of a hypereutectic aluminum alloy having the composition AISi17Cu4Mg and a content of 0.1-2.0% by weight of nickel and an iron content of about 0.3% by weight. When solidified, the aluminum alloy has a supporting primary silicon phase present in the material structure and a further wear-resistant phase in the form of nickel-copper aluminides.

   In the area of the cylinder bore, a more homogeneous distribution of the silicon and in the area of the bearing seat a finer material structure with a mean grain size of the primary silicon of 350 μm to 50 μm. A significant difference between the alloy according to the invention and the AISi alloys known from the prior art is that nickel is contained as an additional element.

  
The object of the invention is to provide an aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases, which is formed from a hypereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISi17Cu4Mg with phases of primary silicon and with one or more additional phases for improving the mechanical properties the mechanical properties continue to develop.

  
The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

  
In an alloy according to the invention, solid solution hardening or phases are formed by one or more of the following measures: a) adding one or more elements of a list I which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium in a content of up to 0.3% by weight per alloying element up to a maximum of 1.5% by weight in total of the alloying elements by mixed crystal formation, b) adding one or more elements of a list II comprising at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, with a content of 0.3 to 2.5 wt .-% per alloying element to a maximum of 5 wt .-% in total of the alloying elements by phase formation, c) increasing the copper content to 7.0 to 10.0 wt. -% and phase formation.

  
To improve the mechanical properties of a cylinder crankcase produced from an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, elements are added in accordance with measures a), b) and c) and / or their proportion is increased.

  
According to measure a), the aluminum-silicon casting alloy of one or more elements of list I1 containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium is added in a content of up to 0.3% by weight , This form of adding elements in a small dosage is also called microalloying. The alloying of the elements according to measure a) leads to comparable mechanical properties, such as the wear resistance, the heat resistance and the fatigue strength, of a material produced from this alloy referred to as Alusil <3 +> - I_egierung.

  
According to measure b), the aluminum-silicon casting alloy of one or more elements of List II, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium and cobalt, in a content of from 0.3 to 2.5 wt .-% to in Sum of the alloying ingredients of 5 wt .-% added. The further binary, ternary and quaternary phases formed by this or these elements are additional hard phases to the primary silicon phase which are exposed during machining of the cylinder treads. The alloying of the elements according to measure b) leads to an improvement in the wear resistance of the cylinder running surfaces of a cylinder crankcase produced from this alloy designated as Alusil <2+> alloy.

  
According to measure c), the copper content of the aluminum-silicon casting alloy is increased to 7.0 to 10.0% by weight. By increasing the copper content, an aluminum-copper phase AI2Cu is formed, which is located exactly in the areas where the primary silicon is less abundant.

  
The increase in the copper content according to measure c) leads to an improvement in the wear resistance of the cylinder running surfaces of a cylinder crankcase produced from this alloy designated as Alusil <opt> alloy.

  
In an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, two or all three of the measures a), b) and c) can be used in each case. The measures a) and b) are preferably used together and lead both to the improvement of the mechanical characteristics and to the improvement of the wear resistance of a material produced from this alloy designated as super-alusil alloy according to the invention.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon alloy according to the invention, the mixed crystals formed according to measure a) with one or more elements of list I are finely distributed. The mixed crystals do not form precipitates or form precipitates that are so small that they are not recognized by light-optical microscopes.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon alloy according to the invention, the phases formed according to measure b) with one or more elements of list II are formed as precipitates having a substantially globular or block-like form.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, the phases formed according to measure b) with one or more elements of list II have a microhardness of> 400 HV.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in addition to measure c), in which the copper content is increased to 7.0 to 10.0% by weight, the nickel content is increased to up to 0.5% by weight. Due to the increased nickel content, nickel atoms are deposited in the aluminum-copper phase AI 2 Cu formed by the measure c). As a result, the hardness of this single phase, also called microhardness of the phase and thus the wear resistance is further improved.

  
In one embodiment of an inventive aluminum-silicon casting alloy, the silicon content is increased up to 22.0 wt .-%. Increasing the silicon content increases the proportion of the primary silicon phase. The number of grains of primary silicon is increased. In particular, in one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in which, according to measure c), the copper content is increased to 7.0 to 10.0% by weight, the silicon content is increased up to 22.0% by weight. The invention will be further explained by way of examples. Show it

  
1 shows a table of a composition of the known from DE 103 57 096 A1 alusil alloy and Figure 2 shows a micrograph of an inventive alloy of Example b) with scale.

  
Example 1 (Alusil <3+> alloy)

  
An aluminum-silicon casting alloy according to the invention for monolithic cylinder crankcases is formed from a hypereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISiI 7Cu4Mg with phases of primary silicon and one or more further phases for improving the mechanical properties.

  
The starting alloy AISiI 7Cu4Mg has the following composition

  

 <EMI ID = 7.1>
 

  
The starting alloy AISi17Cu4Mg has a phase of primary silicon with grain sizes substantially from 15 to 80 [mu] m and with a mean grain size of about 31 to 42 [mu] m. It has the following mechanical properties after a heat treatment:

  
Tensile strength Rm (at 20 <0> C): 230 to 300 MPa Elongation A5 (at 20 <0> C): 0.2 to 0.8% compression-cycle fatigue strength [sigma] bw (at 200 <0> C ) 60 to 80 MPa.

  
According to the invention, mixed crystals are formed by the following measures: a) addition of one or more elements of a list I which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium, in a content of up to 0.3% by weight in each case , The mixed crystals formed with these elements are finely dispersed. In this case, the alloy content of the added elements is selected so that no precipitates form or the precipitates are so small that they are not recognized by light-optical microscopes. The alloying of the elements according to measure a) leads to the following mechanical properties:

  
Tensile strength, (T7 - heat treatment):> 260 MPa Elongation: <0.2% Tensile strength (at 150 <0> C) 78 MPa

  
Example 2 (Alusil <2+> alloy)

  
An inventive aluminum-silicon casting alloy of Example 2 corresponds to that of Example 1 except for the following features:

  
The further phases are formed by measure a) by the following measure: b) adding one or more elements of a list II containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, each containing 0.3 to 2.5% by weight. In this case, the alloy content of the added elements and the casting process with subsequent annealing is selected so that the precipitates formed by the further phases have a substantially globular or block-like form and have a hardness of> 400 HV.

  
Example 3 (Super Alusil Alloy)

  
An inventive aluminum-silicon casting alloy corresponds to that of Example 1, wherein additional phases are additionally formed by measure b).

  
Example 4 (Alusil <opt> alloy)

  
An aluminum-silicon casting alloy according to the invention corresponds to that of Example 1 except for the following features:

  
The further phases are formed by the following measure: c) increase of the copper content to 7.0 to 10.0 wt .-%. In addition, the nickel content is increased up to 0.5% by weight and the silicon content up to 22.0% by weight.

   DESCRIPTION

  
Aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases

  
The invention relates to an aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases, which is formed of a hypereutectic aluminum-silicon alloy known as Alusil type AISiI 7Cu4Mg with phases of primary silicon and with one or more additional phases to improve the mechanical properties.

  
A manufactured by an aluminum-silicon casting alloy cylinder crankcase for an internal combustion engine is known for example from DE 100 32 845 A1. Described is a cylinder block part, which is preferably made in low pressure, squeeze casting or die-casting method of a wear-resistant hypereutectic aluminum-silicon alloy, in particular AISiI 7Cu4Mg as a one-piece monolithic casting.

  
EP 0 818 271 B1 discloses a method for machining cylinder running surfaces in the manufacture of crankcases made of aluminum alloys. In this case, embedded granular or fibrous hard material phases, in particular silicon, aluminum oxide or carbides, are exposed by a honing process to produce tribological properties. To manufacture the cylinder surfaces, a composite material technology is used, wherein a cylinder-loaded fiber body of AI2O3 short fibers loaded with silicon powder is filled with a hypoeutectic aluminum-silicon alloy in a die casting-like casting process.

  
An aluminum-silicon alloy for a monolithic aluminum cylinder crankcase for internal combustion engines, in particular highly stressed diesel engines, is known from DE 103 57 096 A1. The cylinder crankcase has a cylinder bore and a bearing block. It is made of a hypereutectic aluminum alloy having the composition AISi17Cu4Mg and a content of 0.1-2.0% by weight of nickel and an iron content of about 0.3% by weight. When solidified, the aluminum alloy has a supporting primary silicon phase present in the material structure and a further wear-resistant phase in the form of nickel-copper aluminides.

   In the area of the cylinder bore, a more homogeneous distribution of the silicon and in the area of the bearing seat a finer material structure with a mean grain size of the primary silicon of 350 μm to 50 μm. A significant difference between the alloy according to the invention and the AISi alloys known from the prior art is that nickel is contained as an additional element.

  
The object of the invention is to provide an aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases, which is formed from a hypereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISi17Cu4Mg with phases of primary silicon and with one or more additional phases for improving the mechanical properties the mechanical properties continue to develop.

  
The object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the subclaims.

  
In an alloy according to the invention, solid solution hardening or phases are formed by one or more of the following measures: a) adding one or more elements of a list I which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium in a content of up to 0.3% by weight per alloying element up to a maximum of 1.5% by weight in total of the alloying elements by mixed crystal formation, b) adding one or more elements of a list II comprising at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, with a content of 0.3 to 2.5 wt .-% per alloying element to a maximum of 5 wt .-% in total of the alloying elements by phase formation, c) increasing the copper content to 7.0 to 10.0 wt. -% and phase formation.

  
To improve the mechanical properties of a cylinder crankcase produced from an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, elements are added in accordance with measures a), b) and c) and / or their proportion is increased.

  
According to measure a), the aluminum-silicon casting alloy of one or more elements of list I1 containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium is added in a content of up to 0.3% by weight , This form of adding elements in a small dosage is also called microalloying. The alloying of the elements according to measure a) leads to comparable mechanical properties, such as the wear resistance, the heat resistance and the fatigue strength, of a material produced from this alloy referred to as Alusil <3 +> - I_egierung.

  
According to measure b), the aluminum-silicon casting alloy of one or more elements of List II, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium and cobalt, in a content of from 0.3 to 2.5 wt .-% to in Sum of the alloying ingredients of 5 wt .-% added. The further binary, ternary and quaternary phases formed by this or these elements are additional hard phases to the primary silicon phase which are exposed during machining of the cylinder treads. The alloying of the elements according to measure b) leads to an improvement in the wear resistance of the cylinder running surfaces of a cylinder crankcase produced from this alloy designated as Alusil <2+> alloy.

  
According to measure c), the copper content of the aluminum-silicon casting alloy is increased to 7.0 to 10.0% by weight. By increasing the copper content, an aluminum-copper phase AI2Cu is formed, which is located exactly in the areas where the primary silicon is less abundant.

  
The increase in the copper content according to measure c) leads to an improvement in the wear resistance of the cylinder running surfaces of a cylinder crankcase produced from this alloy designated as Alusil <opt> alloy.

  
In an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, two or all three of the measures a), b) and c) can be used in each case. The measures a) and b) are preferably used together and lead both to the improvement of the mechanical characteristics and to the improvement of the wear resistance of a material produced from this alloy designated as super-alusil alloy according to the invention.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon alloy according to the invention, the mixed crystals formed according to measure a) with one or more elements of list I are finely distributed. The mixed crystals do not form precipitates or form precipitates that are so small that they are not recognized by light-optical microscopes.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon alloy according to the invention, the phases formed according to measure b) with one or more elements of list II are formed as precipitates having a substantially globular or block-like form.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, the phases formed according to measure b) with one or more elements of list II have a microhardness of> 400 HV.

  
In one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in addition to measure c), in which the copper content is increased to 7.0 to 10.0% by weight, the nickel content is increased to up to 0.5% by weight. Due to the increased nickel content, nickel atoms are deposited in the aluminum-copper phase AI 2 Cu formed by the measure c). As a result, the hardness of this single phase, also called microhardness of the phase and thus the wear resistance is further improved.

  
In one embodiment of an inventive aluminum-silicon casting alloy, the silicon content is increased up to 22.0 wt .-%. Increasing the silicon content increases the proportion of the primary silicon phase. The number of grains of primary silicon is increased. In particular, in one embodiment of an aluminum-silicon casting alloy according to the invention, in which, according to measure c), the copper content is increased to 7.0 to 10.0% by weight, the silicon content is increased up to 22.0% by weight. The invention will be further explained by way of examples. Show it

  
1 shows a table of a composition of the known from DE 103 57 096 A1 alusil alloy and Figure 2 shows a micrograph of an inventive alloy of Example b) with scale.

  
Example 1 (Alusil <3+> alloy)

  
An aluminum-silicon casting alloy according to the invention for monolithic cylinder crankcases is formed from a hypereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISiI 7Cu4Mg with phases of primary silicon and one or more further phases for improving the mechanical properties.

  
The starting alloy AISiI 7Cu4Mg has the following composition

  

 <EMI ID = 7.1>
 

  
The starting alloy AISi17Cu4Mg has a phase of primary silicon with grain sizes substantially from 15 to 80 [mu] m and with a mean grain size of about 31 to 42 [mu] m. It has the following mechanical properties after a heat treatment:

  
Tensile strength Rm (at 20 <0> C): 230 to 300 MPa Elongation A5 (at 20 <0> C): 0.2 to 0.8% compression-cycle fatigue strength [sigma] bw (at 200 <0> C ) 60 to 80 MPa.

  
According to the invention, mixed crystals are formed by the following measures: a) addition of one or more elements of a list I which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium, in a content of up to 0.3% by weight in each case , The mixed crystals formed with these elements are finely dispersed. In this case, the alloy content of the added elements is selected so that no precipitates form or the precipitates are so small that they are not recognized by light-optical microscopes. The alloying of the elements according to measure a) leads to the following mechanical properties:

  
Tensile strength, (T7 - heat treatment):> 260 MPa Elongation: <0.2% Tensile strength (at 150 <0> C) 78 MPa

  
Example 2 (Alusil <2+> alloy)

  
An inventive aluminum-silicon casting alloy of Example 2 corresponds to that of Example 1 except for the following features:

  
The further phases are formed by measure a) by the following measure: b) adding one or more elements of a list II containing at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, each containing 0.3 to 2.5% by weight. In this case, the alloy content of the added elements and the casting process with subsequent annealing is selected so that the precipitates formed by the further phases have a substantially globular or block-like form and have a hardness of> 400 HV.

  
Example 3 (Super Alusil Alloy)

  
An inventive aluminum-silicon casting alloy corresponds to that of Example 1, wherein additional phases are additionally formed by measure b).

  
Example 4 (Alusil <opt> alloy)

  
An aluminum-silicon casting alloy according to the invention corresponds to that of Example 1 except for the following features:

  
The further phases are formed by the following measure: c) increase of the copper content to 7.0 to 10.0 wt .-%. In addition, the nickel content is increased up to 0.5% by weight and the silicon content up to 22.0% by weight.


    

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N S P R E C H E
1. Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und eine oder mehrere weitere Phasen zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit gebildet ist, wobei die Mischkristalle oder Phasen durch eine oder mehrere der folgenden Massnahmen gebildet sind: An aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases formed from a supereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISiI 7Cu4Mg having phases of primary silicon and one or more further phases for improving wear resistance, the mixed crystals or phases formed by one or more of the following measures:
a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-% bis maximal 1 ,5 Gew.-% und Mischkristallbildung, b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von jeweils 0,3 bis 2,5 Gew.-% bis maximal 5 Gew.-% und Phasenbildung und c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-%.  a) adding one or more elements of a list I, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium, in a content of up to 0.3 wt .-% to a maximum of 1, 5 wt. % and mixed crystal formation, b) adding one or more elements of a list II, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, each containing 0.3 to 2.5 wt .-% to a maximum of 5 wt .-% and phase formation and c) increase the copper content to 7.0 to 10.0 wt .-%.
2. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1 , bei dem gemäss Massnahme a) eines oder mehrere Elemente der Liste I zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit diesen Elementen ein Mischkristall der Aluminium-Matrix erzeugt ist. 2. aluminum-silicon casting alloy according to claim 1, wherein according to measure a) one or more elements of the list I are added, characterized in that the elements with these a mixed crystal of the aluminum matrix is produced.
3. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem gemäss Massnahme b) eines oder mehrere Elemente der Liste Il zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit diesen Elemente gebildeten Phasen als Ausscheidungen mit einer globularen oder blockartigen Form ausgebildet sind. 4. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem gemäss Massnahme b) eines oder mehrere Elemente der Liste Il zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Elementen der Liste Il gebildeten Phasen eine Härte von > 400 HV aufweisen. 3. aluminum-silicon casting alloy according to claim 1 or 2, wherein according to measure b) one or more elements of the list Il are added, characterized in that the phases formed with these elements are formed as precipitates with a globular or block-like shape. 4. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 3, in which according to measure b) one or more elements of the list Il are added, characterized in that the phases formed with the elements of the list Il a hardness of> 400 HV exhibit.
5. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem gemäss Massnahme c) der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% erhöht ist. 5. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 4, wherein according to measure c) the copper content is increased to 7.0 to 10.0 wt .-%, characterized in that the nickel content up to 0.5 Wt .-% is increased.
6. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht ist. 6. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 5, characterized in that the silicon content is increased to up to 22.0 wt .-%.
P A T E N T A N S P R Ü C H E  P A T E N T A N S P R E C H E
1. Aluminium-Silizium-Gusslegierung für monolithische Zylinderkurbelgehäuse, die aus einer übereutektischen Aluminium-Silizium-Legierung des als Alusil bekannten Typs AISiI 7Cu4Mg mit Phasen von primärem Silizium und eine oder mehrere weitere Phasen zur Verbesserung der Verschleissbeständigkeit gebildet ist, wobei die Mischkristalle oder Phasen durch eine oder mehrere der folgenden Massnahmen gebildet sind: An aluminum-silicon casting alloy for monolithic cylinder crankcases formed from a supereutectic aluminum-silicon alloy of the Alusil type AISiI 7Cu4Mg having phases of primary silicon and one or more further phases for improving wear resistance, the mixed crystals or phases formed by one or more of the following measures:
a) Zufügen eines oder mehrerer Elemente einer Liste I, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Kobalt, Nickel und Zirkon enthält, in einem Gehalt jeweils von bis zu 0,3 Gew.-% bis maximal 1 ,5 Gew.-% und Mischkristallbildung, b) Zufügen eines oder mehrere Elemente einer Liste II, die zumindest die Elemente Titan, Vanadium, Chrom, Nickel und Kobalt enthält, mit einem Gehalt von jeweils 0,3 bis 2,5 Gew.-% bis maximal 5 Gew.-% und Phasenbildung und c) Erhöhung des Kupfergehaltes auf 7,0 bis 10,0 Gew.-%.  a) adding one or more elements of a list I, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, cobalt, nickel and zirconium, in a content of up to 0.3 wt .-% to a maximum of 1, 5 wt. % and mixed crystal formation, b) adding one or more elements of a list II, which contains at least the elements titanium, vanadium, chromium, nickel and cobalt, each containing 0.3 to 2.5 wt .-% to a maximum of 5 wt .-% and phase formation and c) increase the copper content to 7.0 to 10.0 wt .-%.
2. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1 , bei dem gemäss Massnahme a) eines oder mehrere Elemente der Liste I zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit diesen Elementen ein Mischkristall der Aluminium-Matrix erzeugt ist. 2. aluminum-silicon casting alloy according to claim 1, wherein according to measure a) one or more elements of the list I are added, characterized in that the elements with these a mixed crystal of the aluminum matrix is produced.
3. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach Anspruch 1 oder 2, bei dem gemäss Massnahme b) eines oder mehrere Elemente der Liste Il zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit diesen Elemente gebildeten Phasen als Ausscheidungen mit einer globularen oder blockartigen Form ausgebildet sind. 4. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem gemäss Massnahme b) eines oder mehrere Elemente der Liste Il zugefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die mit den Elementen der Liste Il gebildeten Phasen eine Härte von > 400 HV aufweisen. 3. aluminum-silicon casting alloy according to claim 1 or 2, wherein according to measure b) one or more elements of the list Il are added, characterized in that the phases formed with these elements are formed as precipitates with a globular or block-like shape. 4. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 3, in which according to measure b) one or more elements of the list Il are added, characterized in that the phases formed with the elements of the list Il a hardness of> 400 HV exhibit.
5. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem gemäss Massnahme c) der Kupfergehalt auf 7,0 bis 10,0 Gew.-% erhöht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nickelgehalt auf bis zu 0,5 Gew.-% erhöht ist. 5. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 4, wherein according to measure c) the copper content is increased to 7.0 to 10.0 wt .-%, characterized in that the nickel content up to 0.5 Wt .-% is increased.
6. Aluminium-Silizium-Gusslegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Siliziumgehalt auf bis zu 22,0 Gew.-% erhöht ist. 6. aluminum-silicon casting alloy according to one of claims 1 to 5, characterized in that the silicon content is increased to up to 22.0 wt .-%.
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