SE436199B - Metallforemal av aluminiumpulverlegering och forfarande for framstellning av detta - Google Patents

Description

UW 10 .v LT! 'rmnis-z i relation till motorblocket inom ett Ihmperaturomräde, som är högre än temperaturen för motorblocket. Styrkan eller hállfastheten för materialet bör även bibehàllas- vid en temperatur överstigande sådana högre temperaturer. Det är följaktligen speciellt önskvärt att sådana aluminiumlegeringar har en relativt låg värmeex-- pansianskaeffifiient och min bißehaiia en velat-lvl; hög haiifasthfeç via förhöjda temperaturer under en utsträckt 'tidsperiod. I g _ 7 Aluminiumlegeringar innehållande relativt stora mängder.kisel och mangan har använts i gjutna föremål. Den amerikanska patentskriften l.829.668 beskriver en gjuten aluminiumlegering innehållande 4-l3% kisel och-4-l3% mangan. Gjutna kolvar, som tillverkas Jtgâende från aluminiumlegeringar innehållande-kisel och: mangan har även förekommit tidigare inom facket. Den amerikanska patentskriften 2.185.348 hänför sig till en aluminiumlegering innehållande upp till l3% kisel, upp till 3$ mangan och betydande mängder järn, antimon och en metall ur volfram- gruppen. Den amerikanska patentskriften 2,357.45l beskriver en aluminiumlegering innehållande l8-35% kisel, upp till l% mangan, upp till 1% magnesium och betydande mängder koppar, järn, tenn och zink. _ g ' Förut inom facket har man även använt pulvermetallurgiteknik (P/M) i fall av utskiljningshärdade legeringar av hög styrka med grundämnen, som normalt icke . kan gjutas-tillsammans med aluminium utan svårighet. Aluminiumlegeringspulver innehållande betydande mängder magnesium, kisel och mangan beskrives i den amerikanska patentskriften 2.287.251. Användningen av en pulverform av aluminium- legeringar innehållande betydande mängder kisel för framställning av kolvar be- skrives i de amerikanska patentskrifterna 2.978.798 och 3.282.745. Sâdana_legeringar 7 för tillverkning av pulver bör ha en låg liquidustemperatur, dvs. legeringen bör ha en låg smältpunkt, för att förenkla tillverkningen av pulver genom användning av billigare och enklare utrustning. Typiskt kan en lämplig, smält legering fin- fördelas vid en högre temperatur än liquidustemperaturen för legeringen. En sådan högre temperatur användes för att säkerställa framgångsrik finfördelning (atomisering) med många aluminiumlegeringar, som finfördelas vid en temperatur överskridande 88500 (ll58°K). I praktiken förekommer viss kylning av den smälta metallen under finfördelningen beroende på en temperatur hos finfördelningsgasen, som_vanligtvis är lägre än liquidustemperaturen. Dä så är fallet används en metallfinfördelningstemperatur, som är högre än liquidustemperaturen. En finför- delningstemperatur av ungefär 899°C (l]72°k) eller högre, blir emellertid oprak-_ tisk ur kostnadssynpunkt. I _ - _ ' 2 De förut kända aluminiumpulvren ger icke de egenskaper, som är önskvärda i 5 metallföremål, som undergär sådana spänningar och-som utsättes för sådana tempera- turer, som kan förekomma vid kolvar till förbränningsmotorer och liknande. Exempel- 1 vis är det önskvärt att åstadkomma en legering, som kan dra fördel av fördelarna med pulvermetallurgiteknik och som kan erbjuda relativt hög styrka vid temperaturer l0 15 20 25 30 35 40 '1114115-2, överstigande 204°C (4789K) och en låg värmeexpansionskoefficient av mindre än ll,0 x l0_6 cm/cm/OF inom ett temperaturomrâde av 255-394°K och som kan smältas och finförde las vid en så låg temperatur som ungefär 760°C (l033°K) till ett relativt fint pulvel I enlighet med uppfinningen åstadkommas ett metallföremål av en aluminiumpulver- legering bestående av 10-25 % Si, 2-5 % Mn och att den antingen är fri från Mg, Zn och Ni eller att den maximala halten av vardera Mg, Zn och Ni är 1 % Mg, 1 % Zn och l % Ni, varvid den totala mängden av Mg, Zn och Ni icke är mer än 2 %, där legeringa eventuellt innehåller upp till 1,5 % Fe eller 2-5 % Cu och upp till 0,4 % av ett eller flera av grundämnena Cr, V, Zr eller Ti, och där resten utgöres av aluminium oc tillfälliga grundämnen och föroreningar, varvid legeringen framställes genom lege- ring av nämnda grundämnen i smält tillstånd och därefter finfördelning av legeringen vid en temperatur av 760-87l°C för erhållande av ett pulver, samt av att pulverlege- ringen huvudsakligen likformigt upphettats för att underlätta metallurgisk bindning och utsatts för plastisk deformation för erhållande av nämnda föremål.

I enlighet med uppfinningen åstadkommes även ett förfarande för framställning av ett metallföremål utgående från en pulverformig aluminiumlegering innehållande kisel och mangan med de önskade egenskaperna. Aluminiumlegeringen består huvudsak- ligen av 10-25 % kisel, 2-5 % mangan och är antingen fri från Mg, Zn och Ni eller innehåller maximalt l % Mg, l % Zn och l_% N, varvid den totala mängden Mg, Zn och N är icke mer än 2 %. Pulverlegeringen kan även innehålla upp till 1,5 % Fe eller 2-5 % Cu och upp till 0,4 % av ett eller flera grundämnen från gruppen bestående av Cr, V, Zr och Ti. Halterna av samtliga grundämnen och kompositioner angivna häri är uttryckta i vikts-%. Aluminiumpulverlegeringen framställes genom legering av grund- ämnena i ett smält tillstånd och genom att därefter framställa ett fint aluminium- clegeringspulver genom finfördelning vid temperaturer från en så låg temperatur som ungefär 760°C till 87l°C (l033°K-ll44°K). Ett metallföremål i enlighet med upp- finningen framställdes utgående från upphettad, pulverformig legèring, vilken bear- betas, företrädesvis smides i en operation, för erhållande av ett föremål, som ut- märkes av en värmeexpansionskoefficient understigande ll,0 x l0_6 cm/cm/°F och rela- tivt hög hållfasthet eller styrka vid förhöjda temperaturer överskridande 204°C (478°K). Föremålet kan därefter bearbetas till sin slutliga form. Således tillhanda- hålles en aluminiumpulverlegering, som är utomordentligt väl lämpad för användning i metallföremål, som kan utsättas för sådana extrema betingelser, som kan förekomma i förbränningsmotorer, särskilt deras kolvar.

Allmänt är aluminiumpulvret enligt uppfinningen en Al-Si-Mn-legering. Aluminium pulverlegeringen innehåller kisel i en mängd av 10-25 %, företrädesvis 13-20 %. Dett kisel i pulverlegeringen bidrar till dess hårdhet men underlättar även en minskning av värmeexpansionskoefficienten. Det mangan, som ingår i aluminiumpulverlegeringen bidrar även till hârdheten. Mangankoncentrationen är 2-5 %, företrädesvis 3-4,5 %.

Vart och ett av grundämnena i gruppen bestående av Cr, V, Zr och Ti kan Lä 15 30 -\ Lñ 10 7v1a1vs-zi g föreligga i mängder av upp till 0,4%, exempelvis 0,05-0,4%. Företrädesvis uppgår mängden av-vart och ett av grundämnena till ungefär 0,2%. Man tror, att närvaron av dessa grundämnen förbättrar den totala sträckbarheten utan att väsentligt pà- verka den totala styrkan och värmeexpansionen av pulverlegeringen och metallföre- mål, som,framställts utifrån denna i enlighet med förfarandet enligt uppfinningen, i synnerhet då pulvret förupphettats vid högre temperaturer före komprimering.

Man tror vidare, att medan dessa grundämnen icke är väsentliga för den totala styrkan av kompositionen, underlättar deras närvaro stabiliteten för den högre styrkan vid förhöjda temperaturer. 7 I Legeringen kan som tillsats innehålla grundämnet järn eller koppar. Järn kan föreligga.i mängder av upp till l,5%, exempelvis 0,25-l,5%, varvid en föredragen _maximal mängd för järn är 0,5%. Koppar kan föreligga i mängder av 2-5%. Tillsatsen av antingen järn eller koppar anses bidra till kompositionens totala styrka¿ Medan järn anses ge kompositionen ökad styrka påverkar järn även skadligt finfördelnings- temperaturen, vilket innebär att denna ökar med ökande järnhalt. ökande mängder mangan påverkar på liknande sätt finfördelningstemperaturen. Då följakligen till- satsen föreligger i kompositionen bör den totala effekten av järn och mangan på finfördelningstemperaturen regleras. Då järn föreligger i mängder av 0,25-l,25$ är därvid närvaron av mangan begränsad till mängder'av 2-4%.

.Närvaron av koppar anses bidra till den totala styrkan utan att påverka finfördelningstemperaturen. Koppar kan föreligga i mängder av 2-5% för ett mängd- område vad beträffar mangan av 2-5%. Vidare anses koppar åstadkomma förbättrad styrka vid lägre temperaturer än tillsatsen av järn.

Legeringskompositionen enligt'föreliggande uppfinning är huvudsakligen fri från magnesium, zink och nickel, vilket innebär, att icke mer än l% Mg, l% Zn och lä Ni kan tolereras, varvid den totala mängden magnesium, zink och nickeli är 2% eller mindre. Man tror, att närvaron av dessa grundämnen icke väsentligt påverkar de önskade egenskaperna för aluminiumpulverlegeringen så länge som mängderna därav hålles under de ovannämnda mängderna. Det kan föreligga viss _försämring av styrkan vid förhöjda temperaturer om mängden av vart och ett av grundämnena Hg och Zn får överskrida lä. Närvaron av nickel, emellertid, kan bidra till kompositionens totala styrka om nickel föreligger i kombination 'med de ovannämnda järnmängderna. Nickel kan även skadligt påverka finfördelnings- i temperaturen för kompositionen på ett sätt, som liknar det sätt, på vilket över- skottsmängder av järn eller mangan påverkar nämnda temperatur. Närvaron av nickel måste av detta skäl begränsas till högst l%.

Resten av legeringen eller kompositionen innehåller huvudsakligen aluminium och tillfälliga grundämnen och föroreningar. - _ _ Pulvret av aluminiumlegeringen enligt uppfinningen framställdes genom fin- fördelningen av en homogen legering i smält tillstånd. Företrädesvis àstadkommes 25 3D e i viunvs-zi finfördelningen medelst luft, men man tror, att finfördelning i andra gaser eller inerta gaser även fungerar. Pulverlegerinqen enligt uppfinningen, som finfördelats i luft, uppvisar vissa oxidföroreningar eller syre i viss reagerad form som en följd av finfördelningen. Syre i mängder av 0,2-0,4 vikts-% kan föreligga i oxider med motsvarande oxidhalt av från ungefär 0,4 till ungefär 0,8 vikts~% i pulver- kompositionen. Det är icke känt vilka oxider som föreligger, men oxidmängder in sádana låga halter anses vara ofarliga för kompositionens totala egenskaper.

De finfördelade, fina pulverpartiklarna kan ha vilken form som helst, såsom oregelbunden eller sfärisk form vid genomförandet av föreliggande uppfinning. Medel- partikeldiametern (A.P.D.) för det fina pulvret, bestämt medelst klasseringsmetoden enligt Fisher, är företrädesvis mindre än 20 pm. Medelpartikeldiametern hänför sig till en statisk diameter för pulverpartiklarna och uppmätes medelst klasserings- anordningen av typen Fisher genom bestämning av flödeshastigheten för en gas genom en pulverbädd under en reglerad tryckskillnad. vid förfarandet för-framställning av aluminiumpulverlegeringen enligt upp- finningen och ett metallföremål tillverkat därav, legeras grundämnena i legeringen i ett smält tillstànd. Metallfinfördelningstemperaturen kan variera från ett så iägt värde som ungefär 760% mi s71°c (ioss-imffk), företrädesvis 77i-a4s°c (l044-lll6°K). Förmågan att smälta legeringen och finfördela pulvret under 87106 (ll44°K) till en så låg temperatur som ungefär 76003 (l033°K) minskar på ett betydande sätt pulverkostnaderna genom att den smältning, som är nödvändig för erhållande av pulvret förenklas. Den låga finfördelningstemperaturen medför således, att uppfinningen kan genomföras med mindre komplicerad finfördelningsutrustning för erhållande av ett pulver. ' Det finfördelande pulvret kan därefter anordnas i en behållare för att under- lätta handhavande och transport av pulvret till komprimerings- eller pressnings- utrustningen, såsom stansar. Den mängd pulver, som används, kan föreligga i över- skott i förhållande till den mängd, som erfordras för erhållande av ett föremål med en förutbestämd densitet. I enlighet med föreliggande uppfinning erfordras inga smörjmedel som tillsats till pulvret. Vanligtvis har tidigare inom facket smörjmedel i torr form eller i form av en uppslamning tillsats för att underlätta komprimeringen eller pressningen av pulvret i ett försök att eliminera och skydda mot friktion mellan pulvret och de delar av verktyget, som utför komprimeringen.

Elimineringen av behovet att tillföra Smörjmedel till pulvret enligt uppfinningen är en väsentlig fördel. Det är emellertid önskvärt att smörja pressverktygen, såsom tidigare inom facket, för att minska friktionen mellan pulvret och verktygsdelarna.

Före komprimering eller pressning av en metallpulverlegering har bindemedel, såsom hartsartade bindemedel, tillförts pulvret tidigare inom facket för att .sammanhàlla pulverpartiklarna. Föreliggande uppfinning kan genomföras utan använd- ningen av bindemedel, om så är önskvärt, och detta är fördelaktigt jämfört med 15 20 ¿5 35 40 '77'14175-2 c ß tidigare känd teknik.

Pulvret inneslutes och förupphettas före komprimering eller pressning till en huvudsakligen likformig temperatur för att underlätta bindning av pulvret under betingelser för plastjsk deformation. Sådana temperaturer bör ligga under solidus-i temperaturen för legeringen pâ så sätt att ingen begynnande smältning inträffar.

Med begynnande smältning avses att ingen initial smältning föreligger. Tempera- turen bör vara minst 26006 (533°K) och kan företrädesvis variera från 343°C till 56600 (6l6-839°K). Förupphettningsatmosfären kan utgöras av luft, vakuum, kvävgas eller någon annan lämplig atmosfäri Pulvret kan förupphettas i en behållare medan pulvret är löst, dvs; icke mer än lätt pressat in i behållaren, eller kan förupp- hettas sedan det lösa pulvret pressats till en tillräcklig densitet för att kunna handhas som en kompakt massa. Verktygen, såsom stansarna, kan användas för att ' förupphetta det däri anordnade pulvret. Företrädesvis förupphettas pulvret skilt från komprimerings¥ eller pressningsutrustningen.

Pulvret kan komprimeras_eller sammanpressas i mellanbelägna pressningssteg eller företrädesvis i ett enda steg fram till den slutliga, bearbetade produkten, som har en förutbestämd densitet, som närmar sig l00%, och en densitet som är minst 99%. Om pressningen utföres i ett enda.steg måste pulvret hållas över en minimum- temperatur av minst 260°C (5339K), som erfordras för att underlätta bindning och plastisk deformation av pulvret. Pulvret kan sammanpressas till mellanbelägna for- mer och densiteter med alternerande mellanbèlägna upphettningssteg innan den för- | utbestämda densiteten av minst 99% hos den slutliga, bearbetade produkten uppnås.

Som en enstegsoperation genomföras pressnfngen företrädesvis genom smidning i slutna verktyg. De slutna verktygen kan vara försedda med präglingar för att med- ge utträde av ett överskott av metall under smidningssteget. Pulvret kan även sammanpressas och bearbetas (plastiskt deformeras) genom extrudering. Pulverpress- ningen genomföres vid förhöjd temperatur, som är tillräcklig för att underlätta bindning vare sig sammanpressningen sker i ett eller flera steg. Denna varmbear- I betning av pulvret kan ytterligare underlättas genom användning av upphettade 5 verktyg. _ 'I aEn fördel med föreliggande uppfinning är att någon sintring av pulverlegeringen i'en separat operation icke erfordras för erhållande av ett metallföremâl, som uppvisar de önskade egenskaperna. Således kan förfarandet enligt uppfinningen ut- föras utan sintring och således är förfarandet mindre komplicerat än förut inom facket tillämpade metoder, där sintring erfordrades.

Ett föremål, som framställts utgåendè.frân aluminiumpulverlegeringen enligt uppfinningen, har en värmeexpansionskoefficient av mindre än ll,O x l0-6 cm/cm/OF inom ett temperaturomrâde av 255-394°K och har en relativt hög hâllfasthet vid högre temperaturer än 204°C (478°K) och en densitet överstigande 99%. Föremälet kan i efterhand bearbetas till sin slutliga form. Någon-efterföljande värmebe- l5 20 7 i 7714115-2 handling erfordras normalt icke. Efterfoljande värmebehandling skulle kunna öka formbarheten hos den slutliga produkten men skulle förmodligen även försämra den totala hållfastheten. Följaktligen har metallföremålet enligt uppfinningen som en fördel förmågan att kunna användas i det bearbetade tillståndet utan behov av ytterligare behandling. Gm en deformerbar behållare används för att innesluta pulvret under sammanpressningen; såsom vid den i ett steg företagna smidesopera- tionen, kan behållaren därefter avlägsnas från det formade föremålet. Behållaren kan även utgöra del av den slutliga; bearbetade produkten, varför någon avlägsnings- operation icke är nödvändig.W I För att mera fullständigt förstå föreliggande uppfinning återges nedan följande exempel. A o u g Exempel _ De legeringar enligt föreliggande uppfinning, som återfinns i följande tabeller I och II tillverkas genom legering av grundämnena i ett smält tillstånd och därefter finfördelning av legeringarna till en relativt fin pulverstorlek (medelpartikel- diameter mindre än 20 pm). Legeringarna i grupperna I och II finfördelas vid en metalltemperatur av ungefär 77l-788°C (l044¥l06l°K). Finfördelningsgasen utgöres av luft vid en temperatur av ungefär 59300 (866°K). Två grupper av pulverlegeringar enligt uppfinningen satsas därefter i aluminiumbehållare med en yttre diameter av 15,2 cm, en inre diameter av l3,9 cm och en höjd av l0,2-l7,8 cm och förupphettas huvudsakligen likformigt till en temperatur av 37l°C (644°K) i fall av grupp I och 538°C (8ll°K) i fall av grupp II. Förupphettningen sker i en atmosfär av flytande kvävgas (N2). Varje behållare varmpressas/smides i en enda operation vid ett tryck av 5l8 MPa i upphettade verktyg till en skålformad sektion med kraftig vägg med en höjd av l4,2 cm och en tjocklek av 3,l7 cm, och en hålighet, som är ungefär 7,6 cm. Provstycken provas i det smidda tillståndet, dvs. utan någon ytterligare värmebehandling efter smidning. 8 '7714175-2 .XV @L@. X @.~. O.m@ Q. _ _ Nm _ @.-.@O@ av @-@. X ~.@. _ _ Q.æ _ wm mw. ..v m @=.Xw@m4 EX. wflo. X C... @.c. XN _ mm .wv <_@=.Xwm@. =w.=ww _ _. _ _ .mm:w.mmm.wm.wLmwEww @-O. X Q... _ °.m. _ mæ wo. _ _ w..-=:m-.mm.-.< _m-Q. X N.Q.. C.. _ mc. _ __.~._ __ __ =zw.mv=UX,.mo~-.< w-@. X m_@. _ Q... _ _ _ _ .@. _ _@N. _ w.@,Of=:m«.MQ~-.< wrp. X_w.w @.@ _ _, X.. _ _. N.. _ _ _ _ _ ==m.«-.mO~-.< _ _ _ _ _ _ _ _ __ .¥°..w. Uommm v.>_vm..w;QQ=X@. _ _ _ _ __ _ _ .. QQ=X@ @-Q. X m.@. O.. _ _ .«. _ .@. _ _ w..-=2m-.wm.r.< _ w-@. X @.@ __ m.. _ .m. _ mw. _ =z..m-=U«-.mo~-.< _ --- -__ .XV _.m. w.@.o-=:m-.wON-.< @-@. X ..@. __ .mv Nm. mm. _ C: m.«-.woN-.< _ _ _ .¥°X«@V UG... U.> vm..@;QQ=X@. __ _ _ _ __ H Q1:Lø _ Lo\EU\Eu _ _ _ _ mms _ mm: .NV .=m.u...@°X _ Q X . @=.=.=fi.w.@. _ -m=o.w=mQxwws.m> w=.:wn@ x &~.øV w=m.c~>.m »w;»mm+..@;@m.Q ^.v m=.Lwmw.

.Xomwmv Qo@.m U.> wu~>o.Q .mU=.XwUw. ...p @U=m..W§.@. . .Xcmwmv U0@.m v.. m=..@co@X@ _ I Oo. Xw..w .Xommmv U@@.m Ü.> Xfl@=..@@w. @UU.Em E.. Xw. .wQmXm:@@m _ H 44mm 9 ' 7714175-2 ¶ Anmärkningar för Tabe11 I För 1egeringar 1 grupp I och II, pïus 0,2% av vart och ett av Cr, V, Zr och Ti 20-1oo°c (293-373°K) (1) (2) r (3) Sönderföïï í trådar - Icke bestämt (4) Sönderfö11 före O,2% förskjutning (5) zo-3oo°c (293-573°n à (6) A)¿)2Si-l,0Cu-),0Mg~2,5Ni, 1 hârdhetsgrad T55) (7) A1-2os1~sFe-o,2% av vartdera cr, v, zv och Ti [jooo h exponering vid 313° - t (sas n (8) 21-9s°c (294-3e6°K> \0 771#175-2' _ mw|~mom .^XV X @=@X@mwJ z\@ Amv < m=wLwmw~ cwpzww _Lmm:W;wmm~wm~wXm+Emw _. _wm_Å==«-@mmf-~< =2«.«-=UX-Ww0~«_< wm«,@-=zm-Ww@~-_< _ _=2m.«-WwON-~< _^X@~,wv U°wwm_@w>_1~X»w;QQ=X@w __ HH QQ=Xw wL_f==m-Wmm_-~< =ï«.m-=uX-fmoN-~< @L«.@-=2m-WwQN»~< :E m.X-XwoN-_< ^Xv@-@~ X m,~. _ Q.æ~ «O_ Fm, _ ^«v@h@_ X N.@. m.m mm? XNN @-@F X Qqpp _ _@,N <0? _ _mXX @-@~ X @.~_ _ _ _ @.m_ OMP «m_ __ @»0_ X ~.o. o.m _ Xmfi wow @-o~ X m.o_ m.oP _ _ _ N«P_ æß. w-@_ X m.w O.m _ A XXX XQN @-@_ X who. _ Q.w _ _mm~_ _ m@~ w-o, X @.@ _ _ Q.. _ Xmm _ wow --« -- Amy. ._ _ _ m@__ @-@_ X ~.Q~ _ o.,_ wX~ _ Now m°\EU\EQ _ _ mm; mm; pcwwuwçßwox QX W @=?=H=fiXwX@@ _ |m:oww=mQXwws>m> _ _u:w=wm» x .a .cv m=wLmp>~m ~w;@wm»rFm=mmLQ Ä¥0XX@Y QOPXM. Uw>_U~»~w=QQ=X@L _ H manga fifv m;?>wmw4 Åxowßqv UOXON UW> m¶~>oLQ X~@=wX@@@~ Pflwp @@=@X,w;X@» X Azomßqv UQXON v*> @=wX@=°QX@ _ _ S oo. Xwpßw ^X°wXXv UQXQN @W> Xmm=TXwmw~ QUÉXEW z\@ Xww XwQ~Xw=w@w HH XJmm 20 25 n g 1714115-2 Anmärkningar för Tabell II För legeringar i grupp I och II, plus 0,2% av vartdera Cr, V, Zr och Ti 20-ioo°c (293¿s7s°K) sönderföii före o;2% förskjutning Al-l2Si"l,0Cu-l,0Mg-2,5Ni, i hârdhetsgrad T55l I e A1-20Si-5Fe-0,2% av vartdera Cr, V, Zr och Ti E000 h exponering vid 20400 - a (47s°q] (l) (2) e (3) (4) 20-3oo°c (293-573°K (5) (e)e <7) 21-9s°c (294-s66°K - Tabellerna I och II visar de utomordentliga kombinationerna av hög hållfast- het vid förhöjda temperaturer och låg värmeexpansionskoefficient för föremål, som framställts utgående från legeringen enligt uppfinningen. Jämförelser mellan de mekaniska egenskaperna vid 3l60C (589°K) efter 100 h exponering vid 31606 (5s9°K), och 2n4°c (47s°K) efter ioo n exponering vid 2o4°c (47s°K) fan dessa legeringar' utfördes. Det skall observeras, att samtliga legeringar enligt upp- finningen uppvisar överlägsen hàllfasthet vid båda temperaturerna och en värme- expansionskoefficient, som var lägre än för den gjutna legeringen A, som ofta _används för gjutning av kolvar till bilmotorer. Vidare är legeringarna allmänt starkare än legeringen B, vilken framställts medelst pulvermetallurgiteknik och vilken har en finfördelningstemperatur, som överskrider 87l°C (ll44°K). Samman- sättningen för legeringen B liknar sammansättningen.för legeringen enligt upp- finningen med undantag av frånvaron av betydande mängder mangan och närvaron av överskottsmängder järn i legeringen BI_ I nedanstående tabeller visas data för vissa mekaniska egenskaper för en standardlegering 606l-T6, vilken utgör grund för jämförelser mellan egenskaperna. 1714175-2 '12- .i .w o.w w _~,_ _ ~«~_ w_ _m,@ mm. mm~ M o.m _ _ ~m~_ _ @m_ _ AFV Nmf mm, - ^_V Nmp MNF F Q.~ amp m~_ _ _ mm: WL: _<.m N Q Q _ U=w=fi@p m mcmgwpafim m=mLm»~o>n@@>Q Lwnm¥m=wuwwuw;pmw+_Fwzußgm ~.Q __ ~,@ _ Næo - _ - _~.c ~,o ~.@ H N.o_ -_ - ~.o um m _ HH Lmvmgp T P,@»Lw@=@w ^.v %æ=< _ .NS . _ m ~_o_ Q _ _ ^¥0»,wv Uowmm v«> Um»pw;Q@=@@m N.@_ _ _w N,o_ __ _ _ Q I _ ^¥o<<@v_U°-w U?> U@-w=QQ=L@m gu _ _m:wLwmm4 w Lwmwmm~Fwpmm=?LwmwF mLn:< . æ < z<¥mm> . _ _ MHH 44mm 7714175-2 ß W _ A C.m «~_ w _m.@ .-_ ~ > _ o.@ ~@_ - m.@ _ @ß~ - - AFV _ O., www ml: QON . _ N.@ N.° wow - - .@@~ - - Nfim ~“@ ~.@ www - - ._ ßww - - mm: .<.m N Ö Ü W acwchßp N _m=mL@p>~m Lwßmxmcmmwmuwzpmmui. ïwzmmLc mcwLm~po>nmmLm ;N > Å m=«=p=w¥mLmw wN.@ @L@% __@%L@U1@m ^_v .e=< N.o _ _ ., . m¶ N.o . Q - . U . _ U ^¥o-wv uowmm w«> vmpuw;Qn:Lwm N.o m N.Q ¶_ Q x . u Axoqqwv UQ.~m U?> @mp»@;QQ=>@m mm mcwLwmw4 F f Lwmpøm-w~mm:~Lwuw~ mLv:< m<@=Hæm@mJ =zm.<-@wo~-~< <@=~zm z\l gm* Axowßwv uoqcm @H> >H 44mm < z 10 7114175-2 I i M 'Tabe11er III och IV äskäd1íggör verkan av ti11satšer av grundämnena Cr, V,_ Zr och Ti pâ sammansättningen av Iegeringen en1igt uppfinningen, exempe1vis en sådan, som innehâ11er 20% Si oth 4,5% Mn. De mindre ti11satserna av grundämnena visar sig ha en re1ativt 1iten verkan på há11fastheten vid 31600 (589°K) efter 100 h_exponering och vid 204°C (478°K) efter 100 h exponering. De mindre ti11- satserna av grundämnena kan resultera i bättre sträckbarhet e11er formbarhet, specie11t för materia1, som förupphettats vid högre temperaturer. Finförde1nings- temperaturen för 1egeringarna C, 0 och E är från ungefär 771°C ti11 81600 (1044-1 1os9°|,<)'. p _ _ .

Fastän utföringsformer och a1ternativa utföringsformer beskrivits inses av fackmannen, att ändringar kan utföras därav utan att ramen för uppfinningen fràngâs. .ag

Claims (16)

10 15 20 25 30 35 40 _ densitet av minst 99 %, ß- g 7714175-2 PATENTKRAV

1. Metallföremål med en förutbestämd densitet av minst 99 %, en lägre värme- expansionskoefficient än 19,8 x 10'6 cm/cm°C och relativt hög styrka vid tempera- turer överskridande 204° C, vilket föremål framställs utgående från ett pulver av _ en aluminiumpulverlegering, -k ä n n e tee c k n a t av att pulverlegeringen bestå av 10-25 % Si, 2-5 % Mn och att den antingen är fri från Mg, Zn och Ni eller att der maximala halten av vardera av Mg, Zn och Ni är 1 % Mg, 1 % Zn och 1 % Ni, varvid de totala mängden av Mg, Zn och Ni icke är mer än 2 %, där legeringen eventuellt inne- håller upp till 1,5 % Fe eller 2-5 % Cu och upp till 0,4 % av ett eller flera av grundämnena Cr, V, Zr eller Ti, och där resten utgöres av aluminium och tillfälliga grundämnen och föroreningar, varvid legeringen framställs genom legering av nämnda grundämnen i smält tillstånd och därefter finfördelning av legeringen vid en tem- peratur av 760-8710 C för erhållande av ett pulver, samt av att pulverlegeringen huvudsakligen likformigt upphettats för att underlätta metallurgisk bindning och utsatts för plastisk deformation för erhållande av nämnda föremåt

2. Metallföremål enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att pulverlegeri en innehåller 0,25-1,5 % Fe och 2-4 % Mn.'

3. Metallföremâl enligt krav 1, en inne-hånar z-s e: tu och z-s t nn. g

4. Metallföremål enligt krav 1, k ä n n e t e c k nia t av att pulverlegeri en innehåller 13-20 % Si och 3-4,5 % Mn.

5. Metallföremål enligt något_av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t a att pulverlegeringen framställs genom finfördelning av nämnda smälta legering vid e temperatur av 771-8430 C. K

6. Metallföremål enligt någon av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att pulverlegeri k ä n n e t e c k n a t a att den plastiska deformationen av pulvret utföres genom smidning. g

7. Metallföremål enligt krav 6, k ä n n.e t e c k n a t av att smidnings- operationen genomföres i ett enda komprimeringssteg.

8. Förfarande för framställning av ett föremål med en värmeexpansionskoeffi- cient som är mindre än 19,8 x 10"6 cm/cm/OC och relativt hög styrka vid temperature överskridande 204°C, utgående från en aluminiumpulverlegering, vid vilket grundämne smältes och legeras för erhållande av en homogen legering, nämnda legering finför- delas för erhållande av ett pulver därav, pulvret upphettas till en huvudsakligen likformig temperatur för att underlätta metallurgisk bindning under plastisk defor- mation och bearbetning av pulvret i verktyg till en slutlig, bearbetad form med en k ä n n e t e c k n a t av att den homogena legeringen åstadkommes bestående av 10-25 % Si, 2-5 % Mn och antingen fri från Mg, Zn och Ni eller innehållande maximalt 1 % Mg, 1 % Zn och 1 % Ni, varvid den totala mängden Mg, Zn och Ni är icke mer än 2 %, där legeringen eventuellt innehåller upp till 1,5 W Fe eller 2-5 % Cu och upp till 0,4 % vardera av ett eller flera grundämnen bestående av Cr, V, Zr eller Ti, varvid återstoden utgöres av aluminium och till- '1714115-2 - i i" * f i c W: fälliga grundämnen och föroreningar, samt att legeringen finfördelas vid en tempe- ratur av 760-87106 för erhållande av ett pulver som bearbetas till ett föremål. i_

9. Förfarande_enligt krav 8,' k ä n n'e t e c k n a t av att pulvret bearbetas i verktyg till slutlig bearbetad form av nämnda föremål, vilket icke erfordrar ytter-, I ligare plastisk_deformation och vilket har en densitet av minst 99 %." ' §

10. Förfarande enligt krav 8 eller 9, _k ä n n e t evc k n a t -av att legering- 4 en ästadkommes, vilken innehåller 0,25-1,5 % Fe och 2-4 %.Mn, i

11. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä n n e t e c k n a t av att legering- en åstadkommas, som innehåller 2-5 % Cu och 2-5 % Mn. I 1 '

12. Förfarande enligt krav 8 eller 9, k ä,n n e tge c k n a t av att legering- en innehåller 13-2U.% Si och 3-4,5 % Mn. _

13. Förfarande enligt någon av krav 8 till 12, k ä n.n.e t_e c k n a t av att legeringen finfördelas vid en temperatur av 771-843°C. '

14. Förfarande enligt någon av kraven 8 till 13, k ä n n e t e c k n a t av att bearbetning av pulvret genomföres genom smidning. _

15. Förfarande enligt krav 14, k ä n n e t e c k nga t av att smidning av ' pulvret genomföres i ett enda komprimeringsšteg. - under betingelser av plastisk deformation och att behållaren och det däri befint- _

16. Förfarande enligt krav 14 eller 15, k ä n n e t e c k n a t' av att en mängd löst pulver, som erfordras för_att smida föremålet till en förutbestämd den- sitet, anordnas i en deformerbar behållare, att pulvret upphettas till en huvudsak- ligen likformig temperatur av minst 26G°C för att underlätta metallurgisk bindning liga pulvret smides till en smidd form av.nämnda föremål med en förutbestämd den- sitet av minst 99 %. '