WO2023135188A1 - Aluminiumlegierung - Google Patents

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WO2023135188A1
WO2023135188A1 PCT/EP2023/050589 EP2023050589W WO2023135188A1 WO 2023135188 A1 WO2023135188 A1 WO 2023135188A1 EP 2023050589 W EP2023050589 W EP 2023050589W WO 2023135188 A1 WO2023135188 A1 WO 2023135188A1
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aluminum alloy
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heat treatment
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PCT/EP2023/050589
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Thomas Kurt Stürzel
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/02—Windings characterised by the conductor material

Definitions

  • the present invention relates to an aluminum alloy consisting of 0.25 - 0.60% by weight Si, 0.35 - 0.70% by weight Mg, 0.10 - 0.40% by weight Ce, 0 - 0.35% by weight Mo, 0-1.00% by weight Fe, and the remainder Al and unavoidable impurities, the weight% adding up to 100% by weight in the alloy, and the unavoidable Total impurities make up no more than 0.15% by weight and no individual impurity makes up more than 0.03% by weight.
  • the present invention also relates to a method for producing a component from the aluminum alloy according to the invention, a corresponding component and the use of the aluminum alloy according to the invention for producing a component. Furthermore, the invention also relates to an asynchronous machine and an electrically driven vehicle with a drive assembly designed as an asynchronous machine.
  • the rotor In an electric drive, the rotor is a main component in addition to the stator.
  • ASM asynchronous machines
  • the rotor has a squirrel-cage winding that is integrated into a rotor base body, which is usually made of aluminum or aluminum-based alloys and, in particular, in slots of the rotor base body is cast on or in.
  • the squirrel-cage winding comprises a plurality of rods which run essentially axially to a rotor axis of rotation and which are mechanically and electrically connected to one another on the face side with short-circuit rings which are generally manufactured at the same time, in particular cast on.
  • the material requirements for the squirrel cage winding of an ASM rotor are very high.
  • the material has to withstand the high mechanical forces that occur at the high speeds of the e-machine rotor. A failure of the material due to breakage can lead to the destruction of the motor.
  • the material must therefore have good mechanical properties, in particular a high yield point even at high temperatures and the associated high-temperature strength.
  • the material must also have good conductivity for its use in an ASM rotor.
  • the metal or metal alloy must have a good Have castability, so that a satisfactory casting quality can be achieved and more complicated rotor shapes can be cast. If there is insufficient castability, numerous defects such as porosity included in the cast can occur during the complex casting process, which reduces the quality of the cast body and thus impairs its mechanical properties and electrical conductivity.
  • Anticorodal®-04 also known as Ac-04 or [AISiO,5Mg] and sold by Rheinfelden
  • This alloy which is low in terms of the Si content, shows a significant increase in the yield point and tensile strength compared to AI99.7 with a still very high elongation at break and sufficient conductivity.
  • Anticorodal®-04 does not have good castability and can therefore only be used to a limited extent, for example in a die-casting process.
  • the object of the present invention is to provide an aluminum alloy which, in comparison to conventional alloys, has an improved yield point even at high temperatures and associated high-temperature strength, high electrical conductivity and at the same time improved castability. This object is achieved by the embodiments characterized in the claims.
  • an aluminum alloy which consists of 0.25-0.60% by weight Si, 0.35-0.70% by weight Mg, 0.10-0.40% by weight Ce, 0 - 0.35 wt unavoidable impurities total no more than 0.15% by weight and no individual impurity accounts for more than 0.03% by weight.
  • Quantities in the context of the present invention relate to % by weight, unless stated otherwise or is apparent from the context.
  • the weight % in an alloy or a component add up to 100 weight %, unless otherwise indicated or apparent from the context.
  • the ranges of amounts given are to be understood as including the limit values of the ranges given.
  • the aluminum alloy according to the invention contains 0.25-0.60% by weight Si, preferably 0.25-0.40% by weight Si and particularly preferably 0.30-0.40% by weight Si.
  • the aluminum alloy according to the invention also contains 0.35-0.70% by weight Mg, preferably 0.35-0.60% by weight Mg and particularly preferably 0.40-0.60% by weight Mg.
  • Magnesium has proven to be particularly suitable for increasing the strength of the alloy. Furthermore, it was found that the joint use of Si and Mg enables the production of a strength-increasing precipitation of the species Mg2Si. In the cast state, these elements are still forcibly dissolved in the Al solid solution, but can be eliminated in the form of precipitates by heat treatment. As a result, the yield point and strength increase significantly and at the same time the electrical conductivity is increased.
  • the aluminum alloy according to the invention also contains 0.10-0.40% by weight Ce, preferably 0.10-0.35% by weight Ce and particularly preferably 0.10-0.25% by weight Ce.
  • cerium in the specified amounts significantly improves the electrical conductivity and the castability of the alloy without significantly impairing the mechanical properties of the alloy.
  • the addition of cerium in the specified amounts also reduces the tendency of the alloy to stick to the mold during the casting process and thus further improves the processability of the alloy into a component.
  • the tendency to heat cracking is surprisingly reduced by the addition of cerium.
  • the amounts of silicon, magnesium and cerium used according to the invention thus provide an alloy with an optimal ratio of mechanical properties (yield point at high temperatures or tendency to hot cracking), electrical conductivity and workability (improved castability and reduced tendency to stick).
  • the aluminum alloy according to the invention can also contain 0-0.35% by weight of Mo, preferably 0.08-0.35% by weight of Mo and particularly preferably 0.08-0.15% by weight of Mo.
  • the aluminum alloy according to the invention can also contain 0-1.00% by weight Fe, preferably 0.20-1.00% by weight Fe and particularly preferably 0.40-0.60% by weight Fe.
  • the aluminum alloy according to the invention contains both molybdenum and iron. It is preferred that the alloy contains 0.08-0.35% by weight Mo and 0.20-1.00% by weight Fe, particularly preferably 0.08-0.15% by weight Mo and 0 .40 - 0.60% by weight Fe.
  • Molybdenum and/or iron can optionally be used in the alloy according to the invention in order to further reduce the tendency of the alloy to stick to the mold during the casting process and to increase the ductility.
  • Molybdenum is particularly suitable for spherodizing (i.e. rounding) intermetallic phases (e.g. Fe-containing intermetallic phases such as beta-AIFeSi) with regard to their morphology and thus increasing the ductility.
  • the remainder of the alloy is Al and unavoidable impurities, the wt% adding up to 100 wt% in the alloy.
  • the unavoidable impurities make up a total of no more than 0.15% by weight, preferably no more than 0.10% by weight.
  • Each individual impurity makes up no more than 0.03% by weight, preferably no more than 0.01% by weight.
  • the alloy according to the invention consists of 0.30-0.40% by weight Si, 0.40-0.60% by weight Mg, 0.10-0.25% by weight Ce and the remainder AI as well as unavoidable impurities, where the wt. % add up to 100 wt. % in the alloy, and where the unavoidable impurities make up a total of no more than 0.15 wt. % and no single impurity exceeds 0.03 % by weight.
  • the alloy according to the invention consists of 0.30 - 0.40% by weight Si, 0.40 - 0.60% by weight Mg, 0.10 - 0.25% by weight Ce, 0 0.08 - 0.15% by weight Mo, 0.40 - 0.60% by weight Fe and the remainder Al and unavoidable impurities, the % by weight adding up to 100% by weight in the alloy, and wherein the unavoidable impurities total not more than 0.10% by weight and no single impurity accounts for more than 0.03% by weight.
  • the element contents and Mg/Si ratios were adjusted in such a way that the optimum ratio of strength and electrical conductivity is achieved by the aluminum alloys according to the invention and at the same time castability is improved and the tendency to hot cracking and the tendency to stick to the mold is reduced.
  • An optional additional addition of molybdenum can further reduce the tendency to stick and also increase the ductility.
  • the present invention also relates to the use of the components according to the invention for the production of a component, preferably an ASM rotor.
  • the present invention also relates to a method for producing a component, preferably an ASM rotor, from the aluminum alloy according to the invention, comprising the following steps:
  • the aluminum alloy according to the invention is melted from at least one master alloy and/or the chemical elements in the appropriate weight ratios.
  • the aluminum alloy can be smelted from any suitable master alloy or element.
  • the aluminum alloy is preferably melted from the pure elements or the elements with technical purity (for example Al99.7).
  • An optional nitrogen impeller treatment, a salt treatment and/or a boron precipitation can be carried out after step (a) and before step (b). These optional measures for cleaning the melt are known to those skilled in the art.
  • the nitrogen impeller treatment is a common melt treatment in the area of aluminum casting.
  • An impeller usually made of graphite, is introduced into the melt and then rotated at speeds of around 500 rpm for 4 to 15 minutes in the Al melt.
  • the impeller introduces nitrogen into the melt, which is finely distributed by the impeller head.
  • the fine nitrogen bubbles in the melt collect oxides and hydrogen and bring them to the surface of the bath. There they can then be removed as scabies. This process can also be combined with a salt treatment.
  • boron is added to the melt in a targeted manner so that elements such as Ti or V combine to form the respective borides and can precipitate in the melt. This leads to cleaning of the alloy and a further increase in conductivity, since Ti and V, for example, are dissolved in the Al mixed crystal and would then disrupt the crystal lattice and thus impair conductivity.
  • the molten (ie, liquid) aluminum alloy is poured into a mold.
  • all the mold casting processes known to those skilled in the art can be used, for example the pressure casting process, the low-pressure casting process or the centrifugal casting process.
  • the temperature at which the pouring takes place can be selected in a suitable manner by a person skilled in the art depending on the molding process used, with the risk of insufficient filling of the mold and cold runs if the pouring temperature is too low.
  • the die casting process is preferably carried out at a temperature in the range from 650°C to 750°C, more preferably at a temperature from 680°C to 700°C.
  • the pressure is usually up to 1000 bar.
  • the step of casting is carried out in the form of a pressure casting process at a temperature in the range from 650° C. to 750° C. or in the form of a centrifugal casting process.
  • the aluminum alloy poured into the mold is cooled or allowed to cool.
  • the aluminum alloy is cast, for example, into a temperature-controlled and/or forced or vacuum-vented mold, particularly preferably in a temperature-controlled and/or forced-vented or vacuum-vented permanent mold.
  • the temperature control of the mold has the advantage that the aluminum alloy can be cooled in a targeted and controlled manner by the temperature control and thus the service life of the casting tool is increased by cooling it.
  • step (d) of the method according to the invention the cooled aluminum alloy is heat-treated at a temperature in the range from 200° C. to 260° C. for a period of 1 to 6 hours, for example in a convection chamber furnace.
  • This heat treatment can take place directly in the cooled mold, but not yet removed. Alternatively, it is possible to first remove the mold and heat-treat the component obtained by casting directly.
  • the heat treatment step is beneficial to achieve the desired properties of the alloy.
  • the mixed crystal can be "cleaned" by the heat treatment and the alloying elements are eliminated, so that the conductivity increases significantly in each case. Furthermore, the heat treatment increases the mechanical strength of the alloy.
  • the heat treatment is carried out at a temperature in the range from 200°C to 260°C, preferably at a temperature in the range from 220°C to 250°C.
  • the heat treatment temperature in such a way that it is about 20°C to 30°C above the later intended use temperature of the component.
  • the heat treatment time is 1 to 6 hours, preferably 1 to 3 hours.
  • the heat treatment is in the form of a T5 heat treatment (ie quenched from the thermoforming temperature and artificially aged).
  • the T5 heat treatment is advantageously carried out at a temperature of 220°C or 250°C for a period of 3 hours.
  • the present invention also relates to a component which comprises the alloy according to the invention or can be obtained by the method according to the invention described above.
  • the component is preferably a component for vehicle or engine construction.
  • the component is particularly preferably an ASM rotor. Together with a stator, the ASM rotor forms an asynchronous machine, which can be used, for example, as a drive unit for driving an electric or hybrid vehicle.
  • the invention also relates to an asynchronous machine and a vehicle with an asynchronous machine.
  • the component according to the invention has improved mechanical properties and improved electrical conductivity.
  • the component can have an electrical conductivity of at least 31 MS/m.
  • the electrical conductivity is particularly preferably in the range from 31 MS/m to 34 MS/m, even more preferably in the range from 31 MS/m to 32 MS/m.
  • the electrical conductivity can be determined on the samples using the eddy current principle, for example with a FISCHER SIGMASCOPE SMP350, at a test frequency of 240 kHz. The measurement is made after heat treatment at a temperature ranging from 200°C to 260°C for a period of 1 to 6 hours, in particular after a T5 heat treatment at 250°C for 3 hours.
  • the component is produced using the production method according to the invention described above, it has already been heat-treated in step (d) of the production method, so that no further heat treatment needs to be carried out before measuring the electrical conductivity. If the component, which comprises the aluminum alloy according to the invention described above, was produced by means of a different production method without a corresponding heat treatment, then this is the case carry out this heat treatment before determining the electrical conductivity.
  • the component according to the invention preferably has a 0.2% proof stress R P 0.2 of at least 70 MPa after heat treatment at a temperature in the range from 200° C. to 260° C. for a period of 1 to 6 hours.
  • the 0.2% yield strength R P o.2 is particularly preferably in the range from 70 MPa to 100 MPa, even more preferably in the range from 75 MPa to 90 MPa.
  • the 0.2% proof stress R P 0.2 is to be determined at room temperature. The measurement is made after heat treatment at a temperature ranging from 200°C to 260°C for a period of 1 to 6 hours, in particular after a T5 heat treatment at 250°C for 3 hours.
  • step (d) of the production method If the component is produced using the production method according to the invention described above, it has already been heat-treated in step (d) of the production method, so that no further heat treatment needs to be carried out before measuring the electrical conductivity. If the component, which comprises the aluminum alloy according to the invention described above, was produced by means of a different production process without a corresponding heat treatment, this heat treatment must be carried out before the electrical conductivity is determined.
  • the electrical conductivity decreases, preferably by no more than 10%, even after a further heat treatment for 500 hours at a temperature 30° C. below the heat treatment temperature in production step (d).
  • F(TI) represents the electrical conductivity after the heat treatment T1 (according to step (d), for example at 250°C for 3 hours) and F ⁇ TI+T2) represents the electrical conductivity after a further heat treatment for 500 hours at a temperature 30 °C below the temperature of the first heat treatment (e.g. 220°C for 500 h)
  • the 0.2% yield point is preferably not reduced by more than 10% even after a further heat treatment for 500 hours at a temperature 30° C. below the heat treatment temperature according to production step (d). If R P O,2(TI) represents the 0.2% yield strength after heat treatment T1 (according to step (d), for example at 250°C for 3 hours) and R P O,2(TI+T2) represents the 0 .2% yield strength after a further heat treatment for 500 hours at a temperature 30°C below the temperature of the first heat treatment (e.g. 220°C for 500 hours), then:
  • Aluminum alloys with the following chemical compositions (Examples 1 to 4) are produced and cast into a component by means of a die-casting process with subsequent heat treatment at 250° C. for 3 hours.
  • an Anticorodal®-04 alloy is cast into a component in the same way. It turns out that all alloys have improved castability and reduced sticking compared to Anticorodal®-04. Castability is significantly improved, in particular for the examples with a higher cerium content of 0.2% by weight (examples 3 and 4) compared to Anticorodal®-04. The tendency to stick can be further reduced by adding molybdenum (Example 4).
  • the corresponding components obtained according to the invention have an electrical conductivity >31 MS/m and a 0.2% proof stress RP 0.2 >70 MPa and thus show values comparable to Anticorodal®-04 with regard to these properties.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, bestehend aus 0,25 – 0,60 Gew.-% Si, 0,35 – 0,70 Gew.-% Mg, 0,10 – 0,40 Gew.-% Ce, 0 – 0,35 Gew.-% Mo, 0 – 1,00 Gew.-% Fe, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,15 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, ein entsprechendes Bauteil sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Bauteils. Im Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Asynchronmaschine und ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem als Asynchronmaschine ausgebildeten Antriebsaggregat.

Description

Aluminiumleqierunq
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung, bestehend aus 0,25 - 0,60 Gew.-% Si, 0,35 - 0,70 Gew.-% Mg, 0,10 - 0,40 Gew.-% Ce, 0 - 0,35 Gew.-% Mo, 0 - 1 ,00 Gew.-% Fe, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0, 15 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, ein entsprechendes Bauteil sowie die Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung zur Herstellung eines Bauteils. Im Weiteren betrifft die Erfindung auch eine Asynchronmaschine und ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem als Asynchronmaschine ausgebildeten Antriebsaggregat.
Bei einem Elektroantrieb stellt neben dem Stator der Rotor eine Hauptkomponente dar. Bei Asynchronmaschinen (ASM) weist der Rotor eine in einen Rotor-Grund körper eingebrachte Käfigwicklung auf, welche üblicherweise aus Aluminium oder aus Legierungen auf Aluminiumbasis ausgeführt und insbesondere in Nuten des Rotor- Grundkörpers an- oder eingegossen ist. Die Käfigwicklung umfasst dazu eine Mehrzahl von im Wesentlichen axial zu einer Rotordrehachse verlaufenden Stäben, welche stirnseitig mit damit in der Regel gleichzeitig gefertigten, insbesondere angegossenen Kurzschlussringen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden sind.
Die Anforderungen an das Material für die Käfigwicklung eines ASM-Rotors sind sehr hoch. Das Material muss den großen mechanischen Kräften, die bei den hohen Drehzahlen des E-Maschinen-Rotors auftreten, widerstehen. Ein Versagen des Materials durch Bruch kann zur Zerstörung des Motors führen. Daher muss das Material gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Dehngrenze auch bei hohen Temperaturen und eine damit verbundene Warmfestigkeit, aufweisen. Weiterhin muss das Material für seine Anwendung in einem ASM-Rotor auch eine gute Leitfähigkeit aufweisen. Schließlich muss das Metall bzw. die Metalllegierung eine gute Gießbarkeit aufweisen, damit eine zufriedenstellende Gussqualität erreicht werden kann und auch kompliziertere Rotorformen gegossen werden können. Ist keine ausreichende Gießbarkeit gegeben, können während des komplexen Gussprozesses zahlreiche Fehler wie beispielsweise eine im Guss eingeschlossene Porosität auftreten, was die Qualität des Gusskörpers vermindert und damit dessen mechanische Eigenschaften sowie die elektrische Leitfähigkeit verschlechtert.
Ursprünglich wurde als Material für ASM-Rotoren Aluminium technischer Reinheit vorgesehen. Aluminium in technischer Reinheit (AI99,7) weist zwar eine gute elektrische Leitfähigkeit sowie eine hohe Bruchdehnung auf. Allerdings hat es eine sehr niedrige 0,2 %-Dehngrenze (Rpo,2) bei höheren Temperaturen sowie eine unzureichende Gießbarkeit.
Ausgehend von AI99,7 wurden daher Anstrengungen unternommen, eine Legierung auf Basis von Aluminium zu entwickeln, die eine höhere Dehngrenze und Warmfestigkeit im Vergleich zu AI99,7 bei gleichzeitig noch guter elektrischer Leitfähigkeit aufweist. Die kommerziell verfügbare Aluminiumlegierung Anticorodal®-04 (auch als Ac- 04 oder [AISiO,5Mg] bezeichnet und von der Fa. Rheinfelden vertrieben) enthält neben Aluminium noch zusätzlich Silizium (etwa 0,4 Gew.-%), Magnesium (etwa 0,4- 0,5 Gew-%) und Eisen. Diese in Bezug auf den Si-Gehalt niedriglegierte Legierung zeigt eine deutliche Steigerung der Dehngrenze und Zugfestigkeit gegenüber AI99, 7 bei noch immer sehr hoher Bruchdehnung und ausreichender Leitfähigkeit. Allerdings weist Anticorodal®-04 keine gute Gießbarkeit auf und ist damit beispielsweise für die Verwendung in einem Druckgussverfahren nur bedingt einsetzbar.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Aluminiumlegierung bereitzustellen, die im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen eine verbesserte Dehngrenze auch bei hohen Temperaturen und eine damit verbundene Warmfestigkeit, eine hohe elektrische Leitfähigkeit und gleichzeitig eine verbesserte Gießbarkeit aufweist. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Ausführungsformen gelöst.
Insbesondere wird erfindungsgemäß eine Aluminiumlegierung bereitgestellt, die aus 0,25 - 0,60 Gew.-% Si, 0,35 - 0,70 Gew.-% Mg, 0,10 - 0,40 Gew.-% Ce, 0 - 0,35 Gew.-% Mo, 0 - 1 ,00 Gew.-% Fe, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen besteht, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,15 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht.
Mengenangaben im Rahmen der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Gew.-%, soweit nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich ist. Im Rahmen der Erfindung ergänzen sich die Gew.-% in einer Legierung oder einem Bauteil zu 100 Gew.-%, so nicht anderweitig angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung sind die angegebenen Mengenbereiche so zu verstehen, dass auch die Grenzwerte der angegebenen Bereiche mit eingeschlossen sind.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung enthält 0,25 - 0,60 Gew.-% Si, vorzugweise 0,25 - 0,40 Gew.-% Si und besonders bevorzugt 0,30 - 0,40 Gew.-% Si. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung enthält ferner 0,35 - 0,70 Gew.-% Mg, vorzugsweise 0,35 - 0,60 Gew.-% Mg und besonders bevorzugt 0,40 - 0,60 Gew.-% Mg.
Magnesium hat sich als besonders geeignet erwiesen, um die Festigkeit der Legierung zu erhöhen. Weiterhin wurde gefunden, dass die gemeinsame Verwendung von Si und Mg die Erzeugung einer festigkeitssteigernden Ausscheidung der Spezies Mg2Si ermöglicht. Im Gusszustand sind diese Elemente noch im Al-Mischkristall zwangsgelöst, können aber durch eine Wärmebehandlung in Form der Ausscheidungen ausgeschieden werden. Hierdurch steigen Dehngrenze und Festigkeit signifikant an und gleichzeitig wird auch die elektrische Leitfähigkeit gesteigert. Vor diesem Hintergrund ist es bevorzugt, Magnesium und Silizium in einem molaren Verhältnis Mg/Si von größer als 1 , vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 bis 2,2 und besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,56 bis 1 ,78 zu verwenden. In entsprechender Weise ist es bevorzugt, Magnesium und Silizium in einem Gewichtsverhältnis Mg/Si von größer als 0,9, vorzugsweise im Bereich von 1 ,35 bis 1 ,98 und besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,4 bis 1 ,6 zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung enthält ferner 0,10 - 0,40 Gew.-% Ce, vorzugsweise 0,10 - 0,35 Gew.-% Ce und besonders bevorzugt 0,10 - 0,25 Gew.-% Ce.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wurde überraschend gefunden, dass durch die Verwendung von Cer in den angegebenen Mengen die elektrische Leitfähigkeit sowie die Gießbarkeit der Legierung deutlich verbessert werden, ohne dabei die mechanischen Eigenschaften der Legierung signifikant zu verschlechtern. Darüber hinaus vermindert die Zugabe von Cer in den angegebenen Mengen auch die Klebeneigung der Legierung an der Form während des Gussprozesses und verbessert somit weiter die Verarbeitbarkeit der Legierung zu einem Bauteil. Auch wird die Wärmeriss- neigung durch die Zugabe von Cer überraschend vermindert.
Durch die erfindungsgemäß verwendeten Mengen an Silizium, Magnesium und Cer wird somit eine Legierung mit einem optimalen Verhältnis aus mechanischen Eigenschaften (Dehngrenze bei hohen Temperaturen bzw. Wärmerissneigung), elektrischer Leitfähigkeit und Verarbeitbarkeit (verbesserte Gießbarkeit und verringerte Klebeneigung) bereitgestellt.
Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann ferner 0 - 0,35 Gew.-% Mo, vorzugsweise 0,08 - 0,35 Gew.-% Mo und besonders bevorzugt 0,08 - 0,15 Gew.-% Mo enthalten. Die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung kann ferner 0 - 1 ,00 Gew.- % Fe, vorzugsweise 0,20 - 1 ,00 Gew.-% Fe und besonders bevorzugt 0,40 - 0,60 Gew.-% Fe enthalten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung sowohl Molybdän als auch Eisen. Dabei ist es bevorzugt, dass die Legierung 0,08 - 0,35 Gew.-% Mo und 0,20 - 1 ,00 Gew.-% Fe, besonders bevorzugt 0,08 - 0,15 Gew.-% Mo und 0,40 - 0,60 Gew.-% Fe enthält.
Molybdän und/oder Eisen können in der erfindungsgemäßen Legierung optional verwendet werden, um die Klebeneigung der Legierung an der Form während des Gussprozesses weiter zu reduzieren sowie die Duktilität zu steigern. Molybdän ist dabei insbesondere geeignet, intermetallischen Phasen (beispielsweise Fe-haltige intermetallische Phasen wie beta-AIFeSi) hinsichtlich ihrer Morphologie zu sphärodi- sieren (d.h. zu verrunden) und damit die Duktilität zu steigern.
Der Rest der Legierung stellen AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen dar, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen. Die unvermeidbaren Verunreinigungen machen in Summe nicht mehr als 0,15 Gew.-% aus, vorzugsweise nicht mehr als 0, 10 Gew.-%. Jede einzelne Verunreinigung macht dabei nicht mehr als 0,03 Gew.-% aus, vorzugsweise nicht mehr als 0,01 Gew.-%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Legierung aus 0,30 - 0,40 Gew.-% Si, 0,40 - 0,60 Gew.-% Mg, 0, 10 - 0,25 Gew.-% Ce sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,15 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform besteht die erfindungsgemäße Legierung aus 0,30 - 0,40 Gew.-% Si, 0,40 - 0,60 Gew.-% Mg, 0,10 - 0,25 Gew.-% Ce, 0,08 - 0,15 Gew.-% Mo, 0,40 - 0,60 Gew.-% Fe sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,10 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht. Zusammengefasst wurden die Elementgehalte sowie Verhältnisse Mg/Si derart angepasst, dass das optimale Verhältnis aus Festigkeit und elektrischer Leitfähigkeit durch die erfindungsgemäßen Aluminiumlegierungen erreicht wird und gleichzeitig die Gießbarkeit verbessert und die Warmrissneigung sowie die Klebeneigung an der Form reduziert wird. Eine optionale zusätzliche Zugabe von Molybdän kann die Klebeneigung weiter reduzieren und zudem die Duktilität steigern.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung noch die Verwendung der erfindungsgemäßen zur Herstellung eines Bauteils, vorzugsweise eines ASM-Rotors.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, vorzugsweise eines ASM-Rotors, aus der erfindungsgemäßen Aluminiumlegierung, umfassend die folgenden Schritte:
(a) Erschmelzen der Aluminiumlegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen,
(b) Gießen der erschmolzenen Aluminiumlegierung in eine Form,
(c) Abkühlenlassen oder Abkühlen der in die Form gegossenen Aluminiumlegierung, und
(d) Wärmebehandeln der abgekühlten Aluminiumlegierung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden.
Gemäß Schritt (a) des Verfahrens wird die erfindungsgemäße Aluminiumlegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen erschmolzen. Die Aluminiumlegierung kann aus jedweden geeigneten Vorlegierungen oder Elementen erschmolzen werden. Vorzugsweise wird dabei die Aluminiumlegierung aus den reinen Elementen oder den Elementen mit technischer Reinheit (beispielsweise AI99,7) erschmolzen. Nach Schritt (a) und vor Schritt (b) kann gegebenenfalls eine optionale Stickstoff-Im- peller-Behandlung, eine Salzbehandlung und/oder eine Bor-Fällung vorgenommen werden. Diese optionalen Maßnahmen zur Reinigung der Schmelze sind dem Fachmann bekannt.
Bei der Stickstoff-lmpeller-Behandlung handelt es sich um eine gängige Schmelzebehandlung im Bereich des Al-Gusses. Dabei wird ein meist aus Graphit bestehender Impeller in die Schmelze eingeführt und dann mit Drehzahlen um ca. 500 rpm für 4 bis 15 Minuten in der AI Schmelze rotiert. Dabei wird durch den Impeller Stickstoff in die Schmelze eingeleitet, welches durch den Impeller-Kopf fein verteilt wird. Durch die feinen Stickstoffblasen in der Schmelze werden Oxide und Wasserstoff gesammelt und an die Badoberfläche geführt. Dort können diese dann als Krätze entfernt werden. Außerdem ist dieser Prozess mit einer Salzbehandlung kombinierbar.
Bei der Bor-Fällung wird der Schmelze gezielt Bor zugegeben, sodass Elemente wie Ti oder V sich zu den jeweiligen Boriden verbinden und in der Schmelze ausfallen können. Dies führt zu einer Reinigung der Legierung und zu einer weiteren Steigerung der Leitfähigkeit, da Ti und V bspw. im Al-Mischkristall gelöst werden und dann das Kristallgitter stören und damit die Leitfähigkeit verschlechtern würden.
Gemäß Schritt (b) des Verfahrens wird die erschmolzene (d.h. flüssige) Aluminiumlegierung in eine Form gegossen. Dazu können alle dem Fachmann bekannten Formgießverfahren verwendet werden, beispielsweise das Druckgussverfahren, das Niederdruckgussverfahren oder das Zentrifugalgussverfahren. Die Temperatur, bei der das Abgießen erfolgt, kann vom Fachmann in Abhängigkeit vom verwendeten Formgießverfahren in geeigneter Weise gewählt werden, wobei bei zu niedriger Gießtemperatur die Gefahr von unzureichender Formfüllung und Kaltläufen besteht. Das Druckgussverfahren wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 650°C bis 750°C durchgeführt, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 680°C bis 700°C. Der Druck beträgt dabei üblicherweise bis zu 1000 bar. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Schritt des Gießens in Form eines Druckgussverfahrens bei einer Temperatur im Bereich von 650°C bis 750°C oder in Form eines Zentrifugalgussverfahrens durchgeführt.
Gemäß Schritt (c) wird die in die Form gegossene Aluminiumlegierung abgekühlt oder abkühlen gelassen. Dazu erfolgt das Abgießen der Aluminiumlegierung beispielsweise in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Form, besonders bevorzugt in eine temperierte und/oder zwangs- oder vakuumentlüftete Dauerform. Dabei hat die Temperierung der Form den Vorteil, dass durch die Temperierung die Aluminiumlegierung gezielt und gesteuert abgekühlt werden kann und somit die Standzeit des Gusswerkzeugs durch deren Kühlung erhöht wird.
In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die abgekühlte Aluminiumlegierung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden wärmebehandelt, beispielsweise in einem Umluftkammerofen. Diese Wärmebehandlung kann direkt in der abgekühlten, aber noch nicht entfernen Gussform erfolgen. Alternativ ist es möglich, zunächst die Gussform zu entfernen und das durch den Guss erhaltene Bauteil direkt wärmezubehandeln. Der Wärmebehandlungsschritt ist vorteilhaft, um die gewünschten Eigenschaften der Legierung zu erreichen. So kann durch die Wärmebehandlung der Mischkristall „gereinigt“ werden und die Legierungselemente scheiden sich aus, so dass die Leitfähigkeit jeweils deutlich ansteigt. Weiterhin erhöht die Wärmebehandlung die mechanische Festigkeit der Legierung.
Die Wärmebehandlung erfolgt bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C, vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 220°C bis 250°C. Zur Erreichung der optimalen mechanischen Eigenschaften ist es dabei vorteilhaft, die Wärmebehandlungstemperatur so zu wählen, dass diese etwa 20°C bis 30°C oberhalb der vorgesehenen späteren Einsatztemperatur des Bauteils liegt. Die Wärmebehandlungsdauer beträgt 1 bis 6 Stunden, vorzugsweise 1 bis 3 Stunden. Vorzugsweise erfolgt die Wärmebehandlung in Form einer T5-Wärmebehandlung (d.h. abgeschreckt aus der Warmformungstemperatur und warmausgelagert). Die T5-Wärmebehandlung erfolgt vorteilhafterweise bei einer Temperatur von 220°C oder 250°C für eine Dauer von 3 Stunden.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Bauteil, welches die erfindungsgemäße Legierung umfasst oder durch das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren erhältlich ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Bauteil um ein Bauteil für den Fahrzeug- oder Motorenbau. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Bauteil um einen ASM-Rotor. Der ASM-Rotor bildet gemeinsam mit einem Stator eine Asynchronmaschine, welche beispielsweise als Antriebsaggregat zum Antreiben eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingesetzt sein kann. Insofern betrifft die Erfindung darauf aufbauend im Weiteren auch eine Asynchronmaschine und ein Fahrzeug mit einer Asynchronmaschine.
Wie vorstehend ausgeführt, weist das erfindungsgemäße Bauteil verbesserte mechanische Eigenschaften sowie eine verbesserte elektrische Leitfähigkeit auf.
Dementsprechend kann das Bauteil eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 31 MS/m aufweisen. Besonders bevorzugt liegt die elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 31 MS/m bis 34 MS/m, noch bevorzugter im Bereich von 31 MS/m bis 32 MS/m. Die elektrische Leitfähigkeit kann mittels des Wirbelstromprinzips, beispielsweise mit einem FISCHER SIGMASCOPE SMP350, bei einer 240 kHz Prüffrequenz an den Proben bestimmt werden. Die Messung erfolgt nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden, insbesondere nach einer T5-Wärmebehandlung bei 250°C für 3 Stunden. Wird das Bauteil nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt, so wurde es bereits in Schritt (d) des Herstellungsverfahrens wärmebehandelt, so dass vor Messung der elektrischen Leitfähigkeit keine weitere Wärmebehandlung durchzuführen ist. Wurde das Bauteil, welches die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Aluminiumlegierung umfasst, mittels eines anderen Herstellungsverfahrens ohne eine entsprechende Wärmebehandlung hergestellt, so ist diese Wärmebehandlung vor der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit durchzuführen.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße Bauteil vorzugsweise nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden eine 0,2%-Dehngrenze RPo,2 von mindestens 70 MPa auf. Besonders bevorzugt liegt die 0,2%-Dehngrenze RPo,2 im Bereich von 70 MPa bis 100 MPa, noch bevorzugter im Bereich von 75 MPa bis 90 MPa. Die 0,2%-Dehngrenze RPo,2 ist erfindungsgemäß bei Raumtemperatur zu bestimmen. Die Messung erfolgt nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden, insbesondere nach einer T5-Wärmebehandlung bei 250°C für 3 Stunden. Wird das Bauteil nach dem vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren hergestellt, so wurde es bereits in Schritt (d) des Herstellungsverfahrens wärmebehandelt, so dass vor Messung der elektrischen Leitfähigkeit keine weitere Wärmebehandlung durchzuführen ist. Wurde das Bauteil, welches die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Aluminiumlegierung umfasst, mittels eines anderen Herstellungsverfahrens ohne eine entsprechende Wärmebehandlung hergestellt, so ist diese Wärmebehandlung vor der Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit durchzuführen.
Die mechanischen und elektrischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Bauteile sind auch stabil.
So verringert sich die elektrische Leitfähigkeit auch nach einer weiteren Wärmebehandlung für 500 Stunden bei einer T emperatur 30°C unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur gemäß Herstellschritt (d) vorzugsweise um nicht mehr als 10%. Wenn F(TI) die elektrische Leitfähigkeit nach der Wärmebehandlung T1 (gemäß Schritt (d), beispielsweise bei 250°C für 3 Stunden) darstellt und F<TI+T2) die elektrische Leitfähigkeit nach einer weiteren Wärmebehandlung für 500 Stunden bei einer Temperatur 30°C unterhalb der Temperatur der ersten Wärmebehandlung darstellt (beispielsweise 220°C für 500 h), dann gilt:
(F<TI) - F(TI+T2)) / F(T1)) < 0,1 Ebenso verringert sich die 0,2%-Dehngrenze auch nach einer weiteren Wärmebehandlung für 500 Stunden bei einer T emperatur 30°C unterhalb der Wärmebehandlungstemperatur gemäß Herstellschritt (d) vorzugsweise um nicht mehr als 10%. Wenn RPO,2(TI) die 0,2%-Dehngrenze nach der Wärmebehandlung T1 (gemäß Schritt (d), beispielsweise bei 250°C für 3 Stunden) darstellt und RPO,2(TI+T2) die 0,2%-Dehngrenze nach einerweiteren Wärmebehandlung für 500 Stunden bei einer Temperatur 30°C unterhalb der Temperatur der ersten Wärmebehandlung darstellt (beispielsweise 220°C für 500 h), dann gilt:
(RP0,2(T1) - RP0,2(T1 +T2)) / RP0,2(T1)) < 0,1
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben. Diese stellen jedoch keine Einschränkung des Schutzbereiches der Erfindung dar.
Beispiele:
Es werden Aluminiumlegierungen mit den folgenden chemischen Zusammensetzungen (Beispiele 1 bis 4) hergestellt und mittels eines Druckgussverfahrens mit anschließender Wärmebehandlung bei 250°C für 3 Stunden in ein Bauteil gegossen. Ebenso wird als Vergleich eine Anticorodal®-04-Legierung in gleicher weise in ein Bauteil gegossen.
Figure imgf000012_0001
Es zeigt sich, dass alle Legierungen eine im Vergleich zu Anticorodal®-04 verbesserte Gießbarkeit und ein reduziertes Kleben aufweisen. Die Gießbarkeit ist insbesondere für die Beispiele mit einem höheren Cergehalt von 0,2 Gew.-% (Beispiele 3 und 4) im Vergleich zu Anticorodal®-04 deutlich verbessert. Die Klebeneigung kann durch Zugabe von Molybdän noch weiter verringert werden (Beispiel 4). Die entsprechenden, erfindungsgemäß erhaltenen Bauteile weisen eine elektrische Leitfähigkeit > 31 MS/m sowie eine 0,2%-Dehngrenze RPo,2 > 70 MPa auf und zeigen somit in Bezug auf diese Eigenschaften mit Anticorodal®-04 vergleichbare Werte.

Claims

Patentansprüche Aluminiumlegierung, bestehend aus
0,25 - 0,60 Gew.-% Si,
0,35 - 0,70 Gew.-% Mg,
0,10 - 0,40 Gew.-% Ce,
0 - 0,35 Gew.-% Mo,
0 - 1 ,00 Gew.-% Fe, sowie als Rest AI sowie unvermeidbare Verunreinigungen, wobei sich die Gew.-% auf 100 Gew.-% in der Legierung ergänzen, und wobei die unvermeidbaren Verunreinigungen in Summe nicht mehr als 0,15 Gew.-% ausmachen und keine einzelne Verunreinigung mehr als 0,03 Gew.-% ausmacht. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 , welche
0,30 - 0,40 Gew.-% Si,
0,40 - 0,60 Gew.-% Mg,
0,10 - 0,25 Gew.-% Ce,
0 - 0,35 Gew.-% Mo und
0 - 1 ,00 Gew.-% Fe aufweist. Aluminiumlegierung nach Anspruch 1 oder 2, welche 0,20 - 1 ,00 Gew.-% Fe aufweist. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, welche 0,08 - 0,35 Gew.-% Mo aufweist. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welche
0,30 - 0,40 Gew.-% Si,
0,40 - 0,60 Gew.-% Mg,
0,10 - 0,25 Gew.-% Ce, 0,08 - 0,15 Gew.-% Mo und
0,40 - 0,60 Gew.-% Fe aufweist. Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welche in Summe nicht mehr als 0,10 Gew.-% an unvermeidbaren Verunreinigungen aufweist. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, vorzugsweise eines ASM-Rotors, aus der Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend die folgenden Schritte:
(e) Erschmelzen der Aluminiumlegierung aus wenigstens einer Vorlegierung und/oder den chemischen Elementen in den entsprechenden Gewichtsverhältnissen,
(f) Gießen der erschmolzenen Aluminiumlegierung in eine Form,
(g) Abkühlenlassen oder Abkühlen der in die Form gegossenen Aluminiumlegierung, und
(h) Wärmebehandeln der abgekühlten Aluminiumlegierung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Schritt des Gießens in Form eines Druckgussverfahrens bei einer Temperatur im Bereich von 650°C bis 750°C oder in Form eines Zentrifugalgussverfahrens durchgeführt wird. Bauteil, vorzugsweise ein ASM-Rotor, umfassend die Legierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder erhältlich durch das Verfahren nach Anspruch 7 oder 8. Bauteil nach Anspruch 9, welches nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden eine elektrische Leitfähigkeit von mindestens 31 MS/m aufweist. Bauteil nach Anspruch 9 oder 10, welches nach der Wärmebehandlung bei einer Temperatur im Bereich von 200°C bis 260°C für eine Dauer von 1 bis 6 Stunden eine 0,2%-Dehngrenze RPo,2 von mindestens 70 MPa aufweist. Verwendung einer Aluminiumlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Herstellung eines Bauteils, vorzugsweise eines ASM-Rotors. Asynchronmaschine (ASM) mit einem Bauteil nach einem der Ansprüche 9 bis 11. Elektrisch angetriebenes Fahrzeug mit einem als Asynchronmaschine nach Anspruch 13 ausgebildeten Antriebsaggregat.
15
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1171453A (zh) * 1996-07-18 1998-01-28 中国科学院长春应用化学研究所 稀土代替铝－镁－硅变形铝合金的均匀化处理
CN102383009A (zh) * 2011-11-03 2012-03-21 无锡欧亚精密冲压件有限公司 一种电机转子的生产工艺
CN113373352A (zh) * 2021-06-22 2021-09-10 帅翼驰新材料集团有限公司 一种高压铸造的铝合金及其制备方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3757239B1 (de) 2019-06-26 2021-06-16 Nemak, S.A.B. de C.V. Aluminiumgusslegierung, aluminiumgusskomponente und verfahren zur herstellung eines aluminiumgussteils
CN110952005B (zh) 2019-09-23 2021-06-29 山东南山铝业股份有限公司 一种快速挤压高性能变形铝合金及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1171453A (zh) * 1996-07-18 1998-01-28 中国科学院长春应用化学研究所 稀土代替铝－镁－硅变形铝合金的均匀化处理
CN102383009A (zh) * 2011-11-03 2012-03-21 无锡欧亚精密冲压件有限公司 一种电机转子的生产工艺
CN113373352A (zh) * 2021-06-22 2021-09-10 帅翼驰新材料集团有限公司 一种高压铸造的铝合金及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WANG WEIYI ET AL: "Microstructure evolution and performances of Al-0.7Mg-0.6Si-0.2Ce-X (XSc, Y and Zr) alloys with high strength and high electrical conductivity", JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS, ELSEVIER SEQUOIA, LAUSANNE, CH, vol. 895, 9 November 2021 (2021-11-09), XP086892029, ISSN: 0925-8388, [retrieved on 20211109], DOI: 10.1016/J.JALLCOM.2021.162654 *

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