WO1994012677A1

WO1994012677A1 - Aluminiumlegierung

Info

Publication number: WO1994012677A1
Application number: PCT/HU1992/000048
Authority: WO
Inventors: Nikolai Iosifovitsch Polikarpov; Nikolai Nikolaevitsch Kulakov; Lev Nikolaevitsch Musatov; Vladimir Alexandrovitsch Trunov; Nikolai Dmitrievitsch Schanin
Original assignee: 'techma' Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung
Priority date: 1992-11-20
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1994-06-09
Also published as: AU3093592A

Abstract

Die Aluminiumlegierung schliesst Silizium, Kupfer, Magnesium, Chrom, Zirkonium, Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff bei dem folgenden Verhältnis der Komponenten in Masse-% ein: Silizium 0,4-22,0, Kupfer 1,2-5,2, Magnesium 0,2-2,0, Chrom 0,2-2,0, Zirkonium 0,005-2,0, Stickstoff 0,002-1,2, Sauerstoff 0,002-1,5, Wasserstoff 0,0002-0,5, Aluminium alles übrige.

Description

ALUMINIUMLEGIERUNG

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Metallurgie, insbesondere auf Aluminiumlegierungen. Zugrundeliegender Stand der Technik

Aluminiumlegierungen werden auf verschiedenen Gebieten der Technik weitestgehend verwendet, im besonderen als Konstruktionswerkstoff im Maschinenbau, Flugzeugbau,

Raketenbau, Schiffbau, Kraftfahrzeugbau sowie in der

pharmazeutischen Industrie und im medizinischen Gerätebau, im Bauwesen, in der elektrotechnischen Industrie und der Haushaltstechnik.

Der wichtigste Vorteil der Aluminiumlegierungen ist, dass sie neben einem guten Niveau von physikaliscbmechanischen und anderen Charakteristiken eine niedrige Dichte (2600-2900 kg/m³) besitzen, und dabei ist der

Aluminiumrohstoff in der Natur recht weit verbreitet.

Zur Zeit sind Aluminiumlegierungen mit einem hinreichend hohen Niveau von mechanischen Eigenschaften bekannt, die auf verschiedenen Gebieten der Technik, beispielswiese in Form von Konstruktiünswerkstoff en, verwendet werden, welche geringe und mittlere Belastungen aushalten.

Jedoch besitzen die bekannten Aluminiumlegierungen ein unzureichendes Niveau der mechanischen Eigenschaften für den Einsatz in Konstruktionen und Bauteilen, die unter den Bedingungen hoher mechanischer. Belastungen und besonders bei erhöhten Temperaturen arbeiten. Ausserdem weisen

Konstruktionen und Erzeugnisse aus bekannten Aluminiumlegierungen eine nicht hohe Festigkeit der Schweissverbindungen und eine unzureichende elektrische Leitfähigkeit auf. Es ist eine Reihe von Aluminiumlegierungen bekannt.

in der Regel sind es Legierungen des folgenden Typs:

Aluminium-Silizium, Aluminium - Magnesium, Aluminium - Silizium - Magnesium, Aluminium - Kupfer - Magnesium, Aluminium - Kupfer - Silizium - Magnesium, Aluminium - Kupfer - Mangan - Silizium, Aluminium-Kupfer-Magnesium - Zink-Zirkonium.

In manchen Fällen führt man in die Zusammensetzung einer Aluminiumlegierung Titan, Chrom, Eisen, Nickel, Kobalt, Vanadin, Wolfram, Molybdän, Niob, Bor, Blei, Zinn,

Lithium, Yttrium, Seltenerdelemente ein (SU, A, 1502647, JP, A, 48-41409, 64-306631, EP, B, 0303100, 0339676,

PCT/US ( 88/09825). Die erwähnten Legierungen besitzen mechanische Eigenschaften, die folgende Werte erreichen: Härte (nach Vickers) 163-400 HV, Zerr eissfest igkeit

410-550 MPa (bei 20°C) und 120 bis 220 MPa (bei 300°C).

Das angeführte Niveau der mechanischen Eigenschaften ist für eine breite Anwendung dieser Legierungen nicht ausreichend. Ausserdem besitzen die erwähnten Aluminium- legierungen. einen hohen elektrischen Widerstand von 450 bis 700 MΩ.cm und eine niedrige Festigkeit der Schweissverbindungen. Der Schweissfaktor, der als Verhältnis der Festigkeit der Schwe issverbindung zur Festigkeit der

Grundlegierung bestimmt wird,. betrug für die erwähnten Aluminiumlegierungen 0,65-0,7.

Somit haben die erwähnten Legierungen eine begrenzte Anwendbarkeit. Sie werden vorwiegend nur in Erzeugnissen verwendet, die mittlere mechanische Belastungen aushalten, sowie in Erzeugnissen, die keine hohe Festigkeit der

Schweissverbindungen erfordern und einen hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Bekannt ist auch eine Aluminiumlegier ung, die aus

Aluminiumlegierungspulver durch Verfestigung mit Hilfe der Schnellabkuhlung hergestellt ist. Die Zusammensetzung der Legierung ist die folgende: Silizium - unter 30

Masse-%, Kupfer - unter 7 Masse-% , Eisen - unter 8 Masse-%, Sauerstoff - unter 0,2 Masse-% und Aluminium - alles

übrige (DE, G, 3810497).

Diese Legierung hat einen Minimalwert der Bruchfestigkeit gleich 225 MPa. Hieraus folgt, dass diese Aluminiumlegierung ebenfalls unzureichend hohe Festigkeitseigenschaften besitzt. Der Festigkeitsfaktor einer Schweissvarbindung dieser Legierung ist ebenfalls nicht gross und beträgt nur 0,7. Die Legierung findet keine breite Anwendung

und wird nur in wenig- und mittelbelasteten Erzeugnissen und Konstruktionen eingesetzt, wo die Verwendung von

hinreichend festen Schweissverbindungen nicht erfordelich ist und keine Anforderungen an die elektrische Leitfähigkeit gestellt werden.

Bisher ist also keine universale Aluminiumlegierung

bekannt, die eine breite Anwendung finden würde.

Offenbarung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine solche

Aluminiumlegierung zu schaffen, die ausreichend hohe

mechanische Eigenschaften neben einer guten Schweissbarkeit, einer erhöhten elektrischen Leitfähigkeit

besitzen würde und wirtschaftlich vorteilhaft wäre.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine solche

Aluminiumlegierung, die Silizium, Kupfer, Magnesium,

Chrom, Zirkonium, Sauerstoff einschliesst, vorgeschlagen wird, die gemäss der Erfindung auch Stickstoff und

Wasserstoff bei dem folgenden Verhältnis der Komponenten in Masse-% enthält:

Silizium 0,4-22,0

Kupfer 1,2-5,2

Magnesium 0,2-2,0

Chrom 0,2-2,0

Zirkonium 0,005-2,0

Sauerstoff 0,002-1,5

Stickstoff 0,002-1,2

Wasserstoff 0,0002-0,5

Aluminium alles übrige

Silizium, Kupfer, Magnesium, Chrom, Zirkonium in der

Legierung erhöhen die mechanischen Eigenschaften sowie gewährleisten eine befriedigende Schweissbarkeit. Die gewählten Mengen dieser Elemente sind optimal für die Gewährleistung eines Komplexes von erforderlichen Eigenschaften.

Die gemeinsame Anwesenheit eines Komplexes von Elementen in der Legierung, nämlich von Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, gewährleistet eine beträchtliche Erhöhung der Festigkeit, der Fliessgrenze, der relativen Dehnung, eine Verbesserung der Scbweissbarkeit, eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit, eine Erhöhung der

Korrosionsbeständigkeit. Dies hängt wahrscheinlich

damit zusammen, dass Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die sich im atomaren Zustand befinden, in eine physikalisch-chemische Wechselv/irkung mit den Komponenten der geschmolzenen Legierung treten und Substitutionsmischkristalle, Einlagerungsmischkristalle und chemische

Verbindungen bilden. Neben üblichen chemischen Verbindungen wie z.B. Al₃Zr, CrAl₃, Al₂CuMg, Al₆CuMg₄, Al₃ Mg₂, Mg₂Si u.a. werden auch neue chemische Verbindungen, beispielsweise komplexe Hydroxyhydronitridverbindungen, Hydrid-, Nitrid- und Oxidverbindungen gebildet, welche das Auftreten neuer Keime hervorrufen. Neben den

Hauptkeimen, die vorwiegend intermetallische Verbindungen sind, gewährleisten diese neuen Keime, die zusätzliche Kristallisationszentren darstellen, eine gleichmässigere Verteilung der Phasen in der festen Lösung der Legierung, was wiederum eine effektivere Erhöhung der Eigenschaften und Betriebscharakteristiken von Legierung und Erzeugnissen sicherstellt.

Ausserdem bildet der Wasserstoff mit solchen Elementen wie Magnesium, Chrom, Zirkonium eine Einlagerungslegierung und verstärkt dadurch die mechanischen und physilalischen Eigenschaften der Legierung, ihre Korrosionsbeständigkeit und verbessert die Schweissbarkeit. Das Vorhandensein des Wasserstoffs in der Legierung erlaubt es auch, die

Menge von Begleitelementen zu verringern und dementsprechend ihren schädlichen Einfluss herabzumindern, der sich

insbesondere auf die Korrosinnsbeständigkeit und Schweissbarkeit negativ auswirkt.

Sin Wasserstoffgehalt in der Legierung über 0,5 Masse-% führt zur Verschlechterung ihrer Eigenschaften, und zwar sinkt die Plastizität des Materials, es tritt eine

Versprödung wegen des Vorhandenseins einer überschüssigen Menge an Hydridphasen ein. Wie bereits vorstehend

angegeben, beträgt die untere Grenze des Wasserstoffgehalts in der Legierung 0,0002 Masse-%. Bei diesem Wasserstoffgehalt setzt bereits eine Zunahme der Festigkeitseigenschaften der Legierung ein, verbessern sich die physikalischen Eigenschaften, erhöhen sich die Kosrrosionsbeständigkeit und die Scbwe issbarkeit des Materials. Ein Stickstoffgehalt in der Aluminiumlegierung unter 0,002 Masse-% gewährleistet keine ausreichende Anzahl von

Nitridphasen und Kristallisationszentren, führt zum Abfall der Festigkeit. Eine Vergrösserung der Stickstoffmenge in der Legierung über 1,2 Masse-% hinaus führt zur Bildung einer überschüssigen Menge von Nitridverbindungen, die eine Sehkung der Plastizität verursachen, den elektrischen Widerstand erhöhen und die Korrosionsbeständigkeit verschlechtern. Ein Sauerstoffgehalt in dar Legierung unter 0,002 Masse-% ruft ebenfalls eine Senkung der plastischen Eigenschaften hervor. Ein Sauerstoffgehalt über 1,5 Masse-% führt zur Senkung der mechanischen Eigenschaften und der Scbweissbarkeit der Legierung wegen einer überschüssigen Menge an Oxidverbindungen.

Eine optimale Gesamtmenge von Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff in der Legierung betrögt 0,05-1,0 Masse-%.

Zwecks einer noch grösseren Erhöhung der Betriebscharakteristiken der Aluminiumlegierung empfiehlt es sich, in ihre Zusammensetzung auch Bor, Mangan, Zink, Nickel,

Yttrium, Skandium, Titan, Vanadin, Molybdän, Niob, Tantal, Eisen, Seltenerdmetalle wie z.B. Zer, Neodym, Praseodym, Dysprosium, Lanthan, Samarium, Gadolinium u.a. einzuführen. Alle diese Elemente können einzeln oder in einer beliebigen Kombination miteinander enthalten sein. Die gewählte Menge der vorerwähnten Elemente in Kombination mit der gewählten Menge von Wasserstoff, Stickstoff

und Sauerstoff gewährleisten ein hohes Niveau der

mechanischen Eigenschaften (Festigkeit, Plastizität), eine gute Schweissbarkeit und Korrosionsbeständigkeit, eine Erhöhung der elektrischen Leitfähigkeit. Die Zusätze von Yttrium, Skandium, Titan, Vanadin,

Mangan, Bor, Molybdän, Niob, Tantal, Eisen und Seltenerdmetallen führen eine zusätzliche Zerkeinerung des Korns herbei, indem sie den Korrosionswiderstand erhöhen, die mechanischen Eigenschaften steigern und den elektrischen Widerstand senken.

Der Gehalt dieser Zusätze ist im Bereich zwischen

0,005 und 2,2 Masse-% von der Aluminiummenge zu begrenzen.

Eine Verringerung ihrer Menge unter die untere Grenze führt nicht zur Erhöhung der Festigkeit der Legierung, zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit, und bei einer Vergrösserung der Menge über 2,2 Masse-% hinaus ist eine Senkung der Plastizität und Schwe issbarke it zu verzeichnen. Überdies bieten die genannten Elemente in Kombination mit Silizium, Kupfer, Magnesium, Chrom, Zirkonium, Sauerstoff ebenfalls die Möglichkeit, die mechanischen Eigenschaften und die Schweissbarkeit noch mehr zu erhöhen und den elektrischen Widerstand zu senken. Die erf indungsgemässe Aluminiumlegierung besitzt hohe mechanische Eigenschaften, eine gute Schweissbarkeit, eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit. Die Zugfestigkeit beträgt etwa 430 bis 560MPa (bei der Temperatur 20°C), die Festigkeit bei der Temperatur 300°C 190 bis 300 MPa, die relative Dehnung 3 bis 16%; die spezifische

Leitfähigkeit beträgt 49 bis 59% von der elektrischen

Leitfähigkeit des Kupfers. Der Festigkeitsfaktor der

Schweissverbindung (Schweissfaktor) beträgt 0,7-0,95.

Die erfindungsgemässe Legierung besitzt eine gute

Schweissbarkeit, eine erhöhte elektrische Leitfähigkeit, was in Kombination mit den hohen mechanischen Eigenschaften der Legierung diese universal macht und es gestattet, aus der Legierung hochbeanspruchte und geschweisste

Konstruktionen, Halbzeuge, Bauteile und Erzeugnisse

verschiedener Zweckbestimmung herzustellen, wodurch das Einsatzgebiet des Materials bedeutend erweitert wird.

Bei der Herstellung der erfindungsgemässen Aluminiumlegierung ist kein schwer beschaffbarer teuerer Rohstoff und keine Anwendung einer komplizierter Technologie

erforderlich, was die Herstellung der Legierung wirtschaftlich vorteilhaft macht.

Die angegebene Kombination der Eigenschaften der

erfindungsgemässen Legierung macht ihre Anwendung praktisch unbeschränkt. Man kann sie einsetzen als Werkstoffe und Konstruktionselemente in der elektronischen Industrie, in der Rundfunk- und elektrotechnischen Industrie, in den Einzelteilen von Hubschraubern, Raketen, Flugzeugen, in der Technik von Kraftwagen und Traktoren, in den

Einzeiteilen von Landmaschinen und Landwirtschaftsgeräten, im Gerätebau, in der Medizintechnik und im Inventar, in der Hushaltstechnik und in anderen Konsumgütern.

Beste Ausführungsform der Erfindung

Das Verfahren zur Herstellung einer Aluminiumlegierung ist einfach in der technologischen Ausführung und wird folgenderweise durchgeführt.

Das Verfahren schliesst folgende herkömmliche Stadien ein: die Herstellung einer Schmelze, die Zerstäubung derselben und die Kompaktierung. Die Zubereitung der

Schmelze wird durch Induktionsschmslzen von AusgangsEinsatzstoffen zustandegebracht. Das Schmelzen erfolgt in einem Quarztiegel, einem Graphittiegel (oder in einem Schamotteofen) in der Atmosphäre von Helium oder Argon in Anwesenheit von Wasserstoff. Als Ausgangsstoffe verwendet man z.B. Barrenaluminium und -magnesium,

Vorlegierungen aus Aluminium und Legierungselementen, reine chemische Elemente, Seltenerdmetalle, Legierungen von Zusatzmetallen.

Die Zerstäubung der erhaltenen Schmelze führt man in einer geschlossenen Kammer durch. Der Kammer führt man gleichzeitig mit dem flüssigen Metall eine dosierte Menge von Stickstoff und Sauerstoff zu.

Manchmal nimmt man die genannte Zerstäubung auch in

Anwesenheit von Argon und anderen Medien vor. Die

Kontrolle über die Menge von zugeleiteten Gasen erfolgt mit Hilfe von Gasanalysatoren.

In manchen Fällen erhält man die Legierung aus einem Gemenge mit dem Gehalt einer dosierten Menge an Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff.

Das gewonnene Granulat unterwirft man einer Kompaktierung bei einer Temperatur von 30 bis 400°C.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden die folgenden konkreten Beispiele angeführt.

Beispiel 1

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 12,0

Kupfer 1,4

Magnesium 0,4 Chrom 0,8

Zirkonium 0,8

Sauerstoff 1,5

Stickstoff 1,2

Wasserstoff 0,5

Aluminium alles übrige.

Als Ausgangs-Einsatzstoffe nimmt man 81,4 kg Barrenaluminium mit der Reinheit 99,9 Masse-%, 12,0 kg Silizium,

1,4 kg Kupfer, 0,4 kg Magnesium, 0,8 kg Chrom, 0,8 kg

Zirkonium. Die Zubereitung der Schmelze erfolgt durch

Induktionsschmelzen des Einsatzes in einem Quarztiegel in der Atmosphäre von Helium (o'der Argon) in Anwesenheit von

Wasserstoff (1ü Vol. %). Die erhaltene Schmelze

zerstäubt man in einer geschlossenen Kammer. Der Kammer führt man gleichzeitig mit dem flüssigen Metall eine

dosierte Menge von Stickstoff (85 Vol. %) und Sauerstoff (15 Vol. %) zu. Die Kontrolle über die Menge von zugeleiteten Gasen wird mit Hilfe von Gasanalysatoren besorgt.

Das gewonnene Granulat bringt man in eine Form ein und unterwirft einer Kompaktierung in einer Presse bei der

Temperatur 350°C. Ein aus dem gewonnenen Material hergestelltes Muster hat folgende Charakteristiken: Zugfestigkei 450 bis 530 MPa, relative Dehnung 3 bis 10% (bei 20°C),

Festigkeit bei der Temperatur 300°C 220 bis 300 MPa,

Festigkeitsfaktor der Schweissung 0,8 bis 0,95; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 51 bis 59% von der

elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 2

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 22,0

Kupfer 1,2 Magnesium 0,3

Chrom 0,4

Zirkonium 0,3

Sauerstoff 0,1

Stickstoff 0,005

Wasserstoff 0,001

Aluminium alles übrige.

Als Ausgangs-Einsatzstoff e nimmt man 75, 694 kg Barrenaluminium mit der Reinheit 99,9 Masse-%, 22 kg Silizium, 1,2 kg Kupfer, 0,3 kg Magnesium, 0,4 kg Chrom, 0,3 kg Zirkonium. Die Zubereitung der Schmelze erfolgt durch Induktionsschmelzen des Einsatzes in einem Graphittiegel in der Argonatmosphäre in Anwesenheit von Wasserstoff (6 Vol.%). Die erhaltene Schmelze zerstäubt man in einer geschlossenen Kammer. Der Kammer führt man gleichzeitig mit dem flüssigen Metall eine dosierte Menge. von

Stickstoff (80 Vol.%) und Sauerstoff (20 Vol.%) zu.

Die Kontrolle über die Menge von zugeleiteten Gasen wird mit Hilfe von Gasanalysatoren besorgt. Das gewonnene Granulat bringt man in eine Form ein und unterwirft einer Kompaktierung in einer Druckkammer mit Gas als Druckmedium, dann in einer Presse bei der Temperatur 300°C. Ein aus dem gewonnenen Material hergestelltes Muster hat folgende Charakteristiken; Zugfestigkeit 470 bis 550 MPa, relative Dehnung 4 bis 12% (bei 20°C),

Festigkeit bei der Temperatur 300°C 210 bis 280 MPa, Schweissfaktor 0,8 bis 0,9; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 49 bis 55% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers. Beispiel 3

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 0,4

Kupfer 2,5 Magnesium 1,35

Chrom 1,2

Zirkonium 0,9

Sauerstoff 0,5

Stickstoff 0,009

Wasserstoff 0,002

Aluminium alles übrige.

Als Ausgangs-Einsatzstoffe nimmt man 1,35 kg Barrenmagnesium, 0,4 kg Silizium, 2,5 kg Kupfer, 1,2 kg Chrom,

0,9 kg Zirkonium, alles übrige (bis zur Masse 100 kg)

Barrenaluminium mit dem Gehalt im Einsatz von 0,009 Masse-% Stickstoff, 0,5 Masse-% Sauerstoff und 0,002 Masse-%

Wasserstoff.

Die Zubereitung der Schmelze erfolgt durch Induktionsschmelzen des Einsatzes in einem Quarztiegel in der

Heliumatmosphäre. Die erhaltene Schmelze zerstäubt man in einer geschlossenen Kammer in der Heliumatmosphäre.

Das gewonnene Granulat bringt man in eine Form ein und unterwirft einer Kompaktierung in einer Presse bei

der Temperatur 250°C.

Ein aus dem gewonnenen Material hergestelltes Muster hat folgende Charakteristiken: Zugfestigkeit 450 bis

54Ö MPa, relative Dehung 5 bis 15%, Festigkeit bei der Temperatur 300°C 200 bis 290 MPa, Festigkeitsfaktor der Schweissverbindung 0,82 bis 0,92; die spezifische

Leitfähigkeit beträgt 50-bis 58% von der elektrischen

Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 4

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%: Silizium 14,0

Kupfer 1,5

Magnesium 0,5

Chrom 0,9

Zirkonium 0,005

Titan 0,008

Mangan 0,15

Sauerstoff 0,04

Stickstoff 0,01

Wasserstoff 0,0005

Aluminium alles übrige.

Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 1

angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die Kompaktierung bei der Temperatur 230°C durchführt.

Muster aus der erhaltenen Legierung haben folgende

Charakteristiken: Zugefestigkeit 480 bis 560MPa,

relative Dehnung 5 bis 10% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 220 bis 300 MPa, Festigkeitsfaktor der Schweissverbindung 0,81 bis 0,91; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 52 bis 59% von der elektrischen

Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 5

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden Zusammenstzung in Masse-%: Silizium 13,0

Kupfer 1,6

Magnesium 0,6

Chrom 1,9

Zirkonium 0,01

Zink 0,02

Yttrium 0,2

Sauerstoff 0,01 Stickstoff 0,003

Wasserstoff 0,0009

Aluminium alles übrige.

Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 2 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die

Kompaktierung bei deri Temperatur 200°C durchführt.

Hergestellte Muster haben folgende Charakteristiken:

Zugfestigkeit 440 bis 530 MPa, relative Dehnung 4 bis 9%,

Festigkeit bei der Temperatur 300°C 193 bis 275 MPa,

Schweissfaktor 0,8 bis 0,9; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 49 bis 56% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 6

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 17,0

Kupfer 1,3

Magnesium 0,2

Chrom 0,2

Zirkonium 0,03

Bor 0,1

Vanadin 1,5

Sauerstoff 0,005

Stickstoff 0,04

wasserstoff 0,01

Aluminium alles übrige.

Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 1 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die Kompaktierung bei der Temperatur 180°C durchführt. Muster aus der erhaltenen Legierung haben folgende Charakteristiken: Zugfestigkeit 430 bis 520 MPa, relative Dehnung 5 bis 13% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 193 bis 265 MPa, der Schweissfaktor 0,83 bis 0,92; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 50 bis 57% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 7

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%: Silizium 16,0

Kupfer 1,9

Magnesium 0,9

Chrom 0,3

Zirkonium 0,08

Nickel 1,0

Skandium 0,1

Lanthan 0,1

Sauerstoff 0,8

Stickstoff 0,05

Wasserstoff 0,02

Aluminium alles übrige.

Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 3 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die Kompaktierung bei der Temperatur 210°C durchführt.

Muster aus der erhaltenen Lagerung haben folgende

Charakteristiken: Zugfestigkeit 445 bis 535 MPa, relative Dehnung 6 bis 12% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 200 bis 280 MPa, Schweissfaktor 0,82 bis 0,93; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 51 bis 58% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers. Beispiel 8

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 21,0

Kupfer 3,2

Magnesium 0,7

Chrom 1,1

Zirkonium 2,0

Molybdän 0,005

Eisen 0,2

Sauerstoff 0,06

Stickstoff 0,1

Wasserstoff 0,1

Aluminium alles übrige. Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 3 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die

Kompaktierung bei der Temperatur 310° durchführt. Aus der erhaltenen Legierung hergestellte Muster haben

folgende Charakteristiken: Zugfestigkeit 432 bis 515 MPa, relative Dehnung 4 bis 10% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 190 bis 260 MPa, Schweissfaktor 0,85 bis 0,95; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 52 bis 59% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 9 Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 12,5

Kupfer 1,2

Magnesium 0,8

Chrom 1,0 Zirkonium 0,05

Niob 0,2

Zer 0,1

Sauerstoff 0,04

Stickstoff 0,08

Wasserstoff 0,008

Aluminium alles übrige.

Kompaktierung bei der Temperatur 110°C durchführt. Aus der. erhaltenen Material hergestellte Muster haben folgence Cnarakteristiken: Zugfestigkeit 475 bis 550 MP a, relative Dehnung 6 bis 11% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 210 bis 290 MPa, Scnweissfaktor

0,8 bis 0,92; die spezifische Leitfähigkeit betragt 50 bis 58% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 10

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 0,9

Kupfer 2,3

Magnesium 1,2

Chrom 1,4

Zirkonium 1,1

Tantal 0,3

Neodym 0,1

Samarium 0,01

Sauerstoff 0,2

Stickstoff 0,7

Wasserstoff 0,005

Aluminium alles übrige. Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 2 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die Kompaktierung bei der Temperatur 30°C durchführt, wonach gepresst wird. Aus dem erhaltenen Material hergestellte Muster haben folgende Charakteristiken; Zugfestigkeit

455 bis 540 MPa, relative 4 Dehnung 5 bis 12% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 205 bis 285 MPa, der Schweissfaktor 0,81 bis 0,9; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 49 bis 57% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Beispiel 11

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden

Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 18,0

Kupfer 1,7

Magnesium 0,55

Chrom 1,3

Zirkonium 0,02

Praseodym 0,2

Dysprosium 0,07

Sauerstoff 0,3

Stickstoff 0,5

Wasserstoff 0,04

Aluminium alles übrige. Die Aluminiumlegierung stellt man wie im Beispiel 2 angegeben her, lediglich mit der Ausnahme, dass man die Kompaktierung bei der Temperatur 150°C durchführt.

Aus dem erhaltenen Material hergestellte Muster haben folgende Charakteristiken: Zugfestigkeit 462 bis 545 MPa, relative Dehnung 6 bis 15%, Festigkeit bei der Temperatur 300°C 210 bis 287 MPa, Schweissfaktor 0,82 bis

0,92; die spezifische Leitfähigkeit beträgt 51 bis 58% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers. Beispiel 12

Man bereitet eine Aluminiumlegierung der folgenden Zusammensetzung in Masse-%:

Silizium 14,5

Kupfer 1,1

Magnesium 1,1

Chrom 1,7

Zirkonium 0,4

Eisen 0,3

Terbium 0,2

Sauerstoff 0,5

Stickstoff 0,2

Wasserstoff 0,03

Kompaktierung bei der Temperatur 400°C durchführt. Aus dem erhaltenen Material hergestellte Muster haben folgende Charakteristiken: Zugfestigkeit 445 bis 530 MPa, relative Dehnung 8 bis 16% (bei 20°C), Festigkeit bei der Temperatur 300°C 200 bis 280 MPa, Schweissfaktor

0,83 bis 0,92; die spezifische Leitfähigkeit beträgt

50 bis 59% von der elektrischen Leitfähigkeit des Kupfers.

Gewerbliche Verwertbarkeit Die erfindungsgemässe Legierung kann auf allerverschiedensten Gebieten der Technik Anwendung finden. Sie weist hohe Betriebseigenschaften auf, und zwar besitzt sie hohe Parameter der mechanischen Eigenschaften bei normaler und erhöhter Temperatur (20 und 300°C). A usserdem ist die erfindungsgemässe Legierung gut schweissbar (hat eine hohe Festigkeit der Schweissverbindungen) und weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Aluminiumgierung, die Silizium, Kupfer, Magnesium,

Chrom, Zirkonium, Sauerstoff einschliesst, dadurch

g e k e n n z e i c h n e t , dass sie auch Stickstoff und Wasserstoff bei dem folgenden Verhältnis der Komponenten in Masse-% enthält;

Silizium 0,4-22,0

Kupfer 1,2-5,2

Magnesium 0,2-2,0

Chrom 0,2-2,0

Zirkonium 0,005-2,0

Stickstoff 0,002-1,2

Sauerstoff 0,002-1,5

Wasserstoff 0,0002-0,5

Aluminium alles übrige.

2. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass sie mindestens eines von

Elementen zusätzlich enthält, gewählt aus Bor, Mangan,

Zink, Nickel, Yttrium, Skanadium, Titan, Vanadin, Molybdän, Mob, Tantal, Eisen sowie einem beliebigen Seltenerdmetall in einer Menge von 0,005 bis 2,2 Masse-% von der Aluminiummenge.

3. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1,2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Gesamtmenge von

Stickstoff, Sauerstoff und Wasserstoff in ihr 0,05 bis

1,0 Masse-% beträgt.