DE102015203759A1

DE102015203759A1 - Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und Verfahren zur Herstellung derselben

Info

Publication number: DE102015203759A1
Application number: DE102015203759.2A
Authority: DE
Inventors: Hee Sam Kang
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-04-21
Also published as: KR101620204B1; US20160108500A1; CN105986154A; KR20160044617A

Abstract

Eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und ein Verfahren zur Herstellung der Legierung werden bereitgestellt. Die Legierung beinhaltet Aluminium (Al) als Hauptkomponente, Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung, Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm; und weitere unumgängliche Verunreinigungen. Ferner wird ein geschmolzenes Metall während des Herstellungsprozesses auf eine Temperatur von etwa 670 bis 730 °C erhitzt und mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,0 m/s oder größer in eine Gussform eingespeist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und ein Verfahren zur Herstellung der Legierung. Entsprechend kann eine hochkorrosionsbeständige leichte Aluminiumlegierung hergestellt und für die Druckguss-Fahrzeugteile verwendet werden.
HINTERGRUND
Typischerweise kostet eine ADC10/12 Legierung, die für Druckguss-Fahrzeugteile genutzt wird, wenig und weist exzellente Gießbarkeit auf, weswegen sie häufig genutzt wird. Wenn die Fahrumgebung eines Fahrzeugs härter wird, zeigt die ADC10/12 Legierung allmählich ihre Grenzen. Zum Beispiel kann ein Schaden durch mangelnde Haltbarkeit verursacht werden, Weißrost kann aufgrund des Salzgehaltes von Seewasser oder Schneeräumsubstanzen auftreten, und ähnliches, was bis vor kurzem in Fahrzeugteilen nicht thematisiert wurde. Daher ist die Notwendigkeit einer neuen Legierung zur Ergänzung der ADC10/12 Legierung entstanden
Weiterhin wurden unlängst im Bestreben die Umweltverschmutzung zu unterdrücken Umweltbestimmungen verstärkt und daher sind die Umweltbestimmungen strenger geworden. Entsprechend hat die Fahrzeugindustrie kontinuierlich Forschung betrieben, um das Gewicht von Fahrzeugteilen zu reduzieren um die Kraftstoffeffizienz zu verbessern, sie hatte allerdings dennoch Schwierigkeiten eine Alternativlegierung zu ermitteln, welche die wesentliche Leistungsfähigkeit und preisliche Wettbewerbsfähigkeit aufweist, um die derzeit genutzten kommerziellen Legierungen zu ersetzen.
Die Inhalte die als Stand der Technik beschrieben werden, wurden lediglich zur Unterstützung des Verständnisses des Hintergrunds der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, und sind nicht als gleichbedeutend mit dem für den Fachmann bekannten Stand der Technik anzusehen.
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung in bevorzugten Aspekten eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und ein Verfahren zur Herstellung der Fahrzeugteile bereit, die zu einer um mehr als etwa 40% erhöhten Haltbarkeit gegenüber denjenigen, die aus der konventionellen Legierung hergestellt wurden, in der Lage sind. Zusätzlich kann das Auftreten von Weißrost in verschiedenen Aluminiumteilen verhindert werden. Wenn die neue Aluminiumlegierung, die verbesserte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit aufweist, für die Druckguss-Fahrzeugteile verwendet wird, kann das Gewicht derselben für die selbe Form durch das Verringern der Legierungsdichte um etwa 7 % reduziert werden. Entsprechend können das Gewicht und die Kosten von Aluminiumdruckguss-Fahrzeugteilen reduziert und die Haltbarkeit der Aluminiumdruckguss-Fahrzeugteile verbessert werden.
Entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile bereitgestellt. Die Legierung kann beinhalten: Aluminium (Al) als eine Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm; und weitere unumgängliche Verunreinigungen. Insbesondere erstreckt sich das Massenverhältnis von Mg zu Si (Mg/Si) von etwa 3,1 zu etwa 4,3.
Die gebildete Menge einer Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindung kann größer oder gleich 7,0 % sein. Die Zugfestigkeit kann größer oder gleich etwa 300 MPa sein und die Streckgrenze kann größer oder gleich 170 MPa sein. Die Al-Mg-Cu-basierte intermetallische Verbindung, als eine hauptsächliche festigkeitssteigernde Phase, kann zusammen mit Mg₂Si-Partikeln in einer Aluminiummatrix dispergiert verteilt sein. Die Größe der Mg₂Si-Partikel kann in dem Bereich von etwa 10 zu etwa 30 µm liegen.
Es ist außerdem vorgesehen, dass die Legierung der Erfindung in ihrer Zusammensetzung aus den vorstehend genannten Komponenten bestehen oder im Wesentlichen bestehen kann. Zum Beispiel kann die Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile, wie hier beschrieben, bestehen oder im Wesentlichen bestehen aus: Aluminium (Al) als eine Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm.
Entsprechend einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile bereitgestellt. Insbesondere kann die Legierung beinhalten: Aluminium (Al) als eine Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung, Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm; und weitere unumgängliche Verunreinigungen. Ferner kann ein schmelzflüssiges Metall, in welchem sich das Massenverhältnis von Mg zu Si (Mg/Si) von etwa 3,1 zu etwa 4,3 erstrecken kann, auf eine Temperatur von etwa 670 bis 730 °C erhitzt werden. Das schmelzflüssige Metall kann mit einer Geschwindigkeit von etwa 3,0 m/s oder größer in eine Gussform eingespeist werden.
Weiterhin werden Druckguss-Fahrzeugteile bereitgestellt, welche die Legierung mit der Zusammensetzung wie hierin beschrieben aufweisen können.
Weitere detaillierte Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind in der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen enthalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend genannten und weitere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden eindeutiger verstanden unter Zuhilfenahme der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 eine Photographie zeigt, die beispielhafte Gefüge von einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und vom Stand der Technik beinhaltet;
2 beispielhafte Teile darstellt, in denen ein Heißriss aufgrund einer hohen Speisegeschwindigkeit auftritt; und
3 die beispielhaften Resultate der Fließvermögensanalyse in Abhängigkeit der Schmelzentemperatur zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Es wird davon ausgegangen, dass der Ausdruck „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-„ oder andere ähnliche Ausdrücke wie sie hier benutzt werden, Motorfahrzeuge im Allgemeinen sowie Personenfahrzeuge inklusive Geländewagen (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge inklusive einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Flugzeuge, und ähnliche beinhaltet, und Hybridfahrzeuge, elektrische Fahrzeuge, elektrische Plug-In-Hybridfahrzeuge, wasserstoffbetriebene Fahrzeuge und andere Alternativkraftstofffahrzeuge (z.B. Kraftstoffe die sich von anderen Ressourcen als Erdöl ableiten) beinhaltet. Wie hier benannt ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, welches zwei oder mehr Energiequellen aufweist, zum Beispiel sowohl benzin- als auch elektrisch betriebene Fahrzeuge.
Die hier benutzte Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und ist nicht zur Eingrenzung der Erfindung gedacht. Wie hier benutzt sind die Singularformen „ein/eine“ und „der/die/das“ gedacht, auch die Pluralformen zu umfassen, es sei denn der Kontext lässt eindeutig Gegenteiliges erkennen. Es wird ferner davon ausgegangen, dass der Ausdruck „aufweist/umfasst“ und/oder „aufweisend/umfassend“, wenn er in der Beschreibung genutzt wird, die Anwesenheit von genannten Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifiziert, aber nicht die Anwesenheit oder das Hinzufügung von einem oder mehreren weiteren Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen hiervon ausschließt. Wie in diesem Zusammenhang benutzt, umfasst der Ausdruck „und/oder“ jede und alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen genannten Begriffe.
Wenn nicht spezifisch angegeben oder aus dem Kontext, wie hierin benutzt, offensichtlich, wird der Ausdruck „etwa“ verstanden als innerhalb eines Bereiches üblicher Toleranzen, zum Beispiel innerhalb der doppelten Standardabweichung des Mittelwerts. „Etwa“ kann verstanden werden als innerhalb von 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5%, 0,1%, 0,05% oder 0,01% des angegebenen Wertes. Sofern nicht anderweitig klar aus dem Kontext, sind alle hier bereitgestellten numerischen Werte mit dem Ausdruck „etwa“ modifiziert.
Im Folgenden wird eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und ein Verfahren zur Herstellung derselben entsprechend verschiedener beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Eine Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann zur Realisierung eines reduzierten Gewichtes, verbesserter Festigkeit und verbesserter Korrosionsbeständigkeitseigenschaften im Vergleich zu der gegenwärtigen Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile Aluminium (Al) als Hauptkomponente beinhalten. Die Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile kann weiterhin beinhalten: Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm; und weitere unumgängliche Verunreinigungen. Insbesondere kann sich das Massenverhältnis von Mg zu Si (Mg/Si) zur Bildung und angemessenen Verteilung von Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen in einem Bereich von etwa 3,1 zu etwa 4,3 erstrecken, wodurch die Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessert werden.
Weiterhin kann die Bildung der intermetallischen Verbindung durch Zugabe von Mg, Si und Cu gemäß verschiedener Untersuchungen und Experimente unterdrückt werden. Zum Beispiel kann das Mg/Si Verhältnis zu etwa 1,98 bis 2,5 festgelegt werden um ein Gefüge zu erhalten, und dann kann eine Ultraschallbehandlung oder ähnliches durchgeführt werden, wodurch eine Legierung, welche ein Prozessgefüge eines pseudobinären Systems von Al-Mg₂Si aufweist, erhalten wird. Allerdings können bei zunehmenden Legierungsgehalten die Prozessbedingungen, unter welchen das angestrebte Prozessgefüge eines pseudobinären Systems erhalten wird, limitiert sein, und daher können Probleme wie vermehrte Qualitätsabweichungen auftreten.
Daher kann entsprechend der beispielhasten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Mg/Si Verhältnis erhöht sein, um ein komplexes Gefüge zu realisieren, in welchem eine substantielle Menge von Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen und primärkristallinen Mg₂Si-Partikel gebildet wird, wodurch eine Legierung mit verbesserter Festigkeit, reduzierter Dichte und verbesserter Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu einer konventionellen Legierung in einem gebräuchlichen Gussprozess bereitgestellt wird.
1 zeigt eine Photographie, die ein beispielhaftes Gefüge von einer beispielhaften Legierung, die gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, beinhaltet und eine Photographie, die ein beispielhaftes Prozessgefüge eines pseudobinären Systems gemäß dem Stand der Technik beinhaltet. Wie in 1 gezeigt wird, kann die Legierung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu dem Gefüge mit dem Prozessgefüge eines pseudobinären Systems, in welchem eutektische Mg₂Si-Partikel fein in einer typischen Aluminium Matrix (Al Matrix) verteilt sind, die Al-Mg-Cu-basierten (weißen) intermetallischen Verbindungen beinhalten. Insbesondere können die Al-Mg-Cu-basierten (weißen) intermetallischen Verbindungen eine hauptsächliche festigkeitssteigernde Phase darstellen, die gleichmäßig darin verteilt ist. Ferner kann die beispielhafte Legierung darin verteilt die primärkristallinen Mg₂Si-Partikel (schwarz) mit einer Größe in einem Bereich von etwa 10 bis etwa 30 µm beinhalten.
Wenn die Größe der Mg₂Si-Partikel größer als 30 µm ist, könnte eine Legierung der vorliegenden Erfindung nicht ausgestaltet sein, eine ausreichende Zugfestigkeit von etwa 300 MPa und eine ausreichende Streckgrenze von etwa 170 MPa oder größer aufzuweisen, wie sie für Druckguss-Fahrzeugteile genutzt werden.
Wenn die Größe der Mg₂Si-Partikel kleiner als 10 µm ist, kann die Legierung ein Gefüge ähnlich zu dem Prozessgefüge eines pseudobinären Systems im Stand der Technik, wie gezeigt in 1, aufweisen. Insbesondere kann die Legierung der vorliegenden Erfindung von den konventionellen Legierungen durch das Verringern des Verhältnisses der anderen Legierungselemente außer Mg und das Steigern eines Gefügeanteils, welcher hauptsächlich auf primärkristallinen Aluminiumdendriten basiert, wodurch die Dehnung maximiert wird, unterschieden werden.
Nachfolgend werden die Gründe für das Limitieren der numerischen Werte einer Zusammensetzung der Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Magnesium (Mg), wie hierin genutzt, kann eines der wichtigsten Elemente sein, welches verbesserte Festigkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und reduzierte Dichteeigenschaften realisiert. Der Gehalt an Mg kann etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-% betragen. Wenn weniger als 8,0 Gew.-% Mg hinzugefügt werden, kann die Menge der Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen nicht ausreichend gebildett werden und daher kann eine gewünschte Menge an Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen wenn Si hinzugefügt wird nicht erhalten werden. Entsprechend kann die Menge an Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen, welche die verbesserte Festigkeit, verbesserte Korrosionsbeständigkeit und reduzierte Dichte realisiert, reduziert werden und daher können die gewünschten physikalischen Eigenschaften nicht erhalten werden. Wenn das Mg in einer Menge größer als etwa 10,5 Gew.-% hinzugefügt wird, können Vergröberung und Bildung von Heißrissen der Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen auftreten und daher können sich die Gießbarkeit und die mechanischen physikalischen Eigenschaften verschlechtern.
Silizium (Si), wie hierin genutzt, kann eine Komponente für das Verbessern der Gießbarkeit der Legierung sein, und der Gehalt an Si kann etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-% betragen. Wenn das Silizium in einer Menge von weniger als etwa 1,9 Gew.-% hinzugefügt wird, kann die Gießbarkeit der Legierung nicht ausreichend verbessert werden, und wenn das Silizium in einer Menge von mehr als etwa 3,4 Gew.-% hinzugefügt wird, kann eine substanzielle Menge von Mg₂Si-Partikeln anstelle der Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen, welche einen hauptsächlichen festigkeitssteigernden Partikel darstellen, erzeugt werden, und daher kann die Korrosionsbeständigkeit und die Festigkeit reduziert werden.
Weiterhin kann das Massenverhältnis von Mg zu Si (Mg/Si) in einem Bereich von etwa 3,1 bis 4,3 angepasst werden, um substanziell verbesserte Festigkeit und Korrosionsbeständigkeitseigenschaften zu erhalten. Wenn das Mg/Si Verhältnis kleiner als 3,1 ist, kann die Größe der Mg₂Si-Partikel vergröbert werden. Wenn das Mg/Si Verhältnis größer als 4,3 ist, können die Mg₂Si-Partikel nicht gebildet werden.
Kupfer (Cu), wie hierin genutzt, kann zusammen mit Mg die Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen der festigkeitssteigernden Phase bilden. Wenn das Kupfer in einer Menge von weniger als etwa 0,4 Gew.-% hinzugefügt wird, kann der festigkeitssteigernde Effekt nicht ausreichend sein, und wenn das Kupfer in einer Menge von mehr als etwa 2,0 Gew.-% hinzugefügt wird, kann eine intermetallische Verbindung, welche die galvanische Korrosion der Al Matrix verursacht, gebildet werden und daher kann die Korrosionsbeständigkeit reduziert werden.
Mangan (Mn), wie hierin genutzt, kann hinzugefügt werden um ein Gussform-Verlöten, das während des Druckgießens auftreten kann, zu reduzieren. Wenn das Mangan in einer Menge von weniger als etwa 0,3 Gew.-% hinzugefügt wird, kann der Effekt des Reduzierens des Verlötens unzureichend sein, und wenn das Mangan in einer Menge von mehr als etwa 1,0 Gew.-% hinzugefügt wird, kann eine intermetallische Verbindung, die eine grobe Balkenform aufweist, gebildet werden, und daher kann die Festigkeit reduziert werden.
Beryllium (Be), wie hierin genutzt, kann durch das Unterdrücken der Oberflächenoxidation, wenn eine Legierung geschmolzen wird, die eine substanzielle Menge an Mg enthält, ein begrenztes Element zum Verhindern der Bildung von Oxideinschlüssen in einem Produkt darstellen. Das Beryllium entsprechend den Druckguss-Prozessbedingungen bis zu einem Maximalgehalt von 50 ppm hinzugefügt werden.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile wird entsprechend einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ebenfalls bereitgestellt. Die Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile kann die Zusammensetzung wie vorstehend beschrieben aufweisen. Entsprechend können ein Fülldefektproblem aufgrund der Reduktion der Gießfähigkeit, welche auftreten kann, wenn die Legierung (ADC10/12), welche für die typischen Druckgussprodukte genutzt wird, verarbeitet wird und ein Gussdefektproblem aufgrund des Auftretens von Heißrissen und Schrumpfungshohlräumen verhindert werden. Insbesondere können für das Verfahren zur Herstellung einer Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Gießprozessbedingungen wie Schmelzmetalltemperatur, Speisegeschwindigkeit, Abkühlzeit, und ähnliche angewendet werden und diese Prozessbedingungen können sich zum Verhindern von Heißrissen, Nicht-Füllen, Schrumpfungsdefekt und ähnlichen von konventionellen Prozessbedingungen unterscheiden, wodurch Massenproduktion unterstützt wird. Als Resultat können derartige Probleme, zum Beispiel Mangel an Haltbarkeit und Weißrost, welche bei konventionellen Druckgussteilen verursacht werden, verhindert werden und ein Gewichtsreduktionseffekt kann erzielt werden.
In einem beispielhaften Verfahren zur Herstellung einer Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile kann die Schmelzmetalltemperatur, aufgrund des reduzierten Fließvermögens im Vergleich zu der ADC10/12 Legierung, auf wenigstens etwa 670 °C oder höher erhöht werden. Weiterhin, da der Gehalt an Mg größer ist in Relation zu demjenigen von anderen Elementen, kann die Schmelzmetalltemperatur auf ein Temperaturmaximum von etwa 730 °C limitiert werden, um ein Schmelzmetalloxidationsproblem zu verhindern.

Weiterhin kann, da die Legierung gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine größere breiige Erstarrungszone als die der ADC10/12 Legierung aufweist, die Füllzeit reduziert werden. Entsprechend kann die hohe Speisegeschwindigkeit mindestens 3,0 m/s oder mehr betragen und der Umschaltpunkt kann auf 8/10 einer Hülsenlänge limitiert sein. Wie in Tabelle 1 dargestellt, ist die gebildete Menge an Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen in jedem Beispiel dargestellt, während der Gehalt an Mg in jedem Beispiel variiert. Zusätzlich werden Effekte der gebildeten Menge an Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen auf die Verbesserung der Festigkeit und Korrosionsbeständigkeitseigenschaften in der Al-Mg-Si-basierten Legierung verglichen. [Tabelle 1]

Variation	Al	Mg(Gew.-%)	Si(Gew.-%)	Gebildete Menge von Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindungen (%)
Vergleichsbeispiel 1	Rest	7,5	3,0	4,0
Vergleichsbeispiel 2	Rest	8,0	3,0	5,0
Beispiel 1	Rest	8,5	3,0	7,0
Beispiel 2	Rest	9,0	3,0	8,0
Beispiel 3	Rest	9,5	3,0	9,5
Beispiel 4	Rest	10,0	3,0	10,5
Beispiel 5	Rest	10,5	3,0	12,0

Wie in Tabelle 1 dargestellt, werden ausreichende Mengen an intermetallischen Verbindungen erzeugt, wenn das Mg in einer Menge von etwa 8,0 Gew.-% oder mehr hinzugefügt wird. Die Menge an intermetallischen Verbindungen steigt proportional mit dem Gehalt an Mg, aber wenn mehr als etwa 10,5 Gew.-% Mg hinzugefügt werden, treten Heißrisse auf und daher ist es sehr wahrscheinlich, dass die Defektrate während des Gießprozesses erhöht wird.

Die mechanischen Eigenschaften der Legierungen wurden unter Änderung des Cu-Gehaltes in einer Al-10Mg-3Si-basierten Legierung getestet, um die Verbesserung der Festigkeitseigenschaften einer Al-Mg-Si-Cu-basierten Legierung zu untermauern. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle 2 dargestellt. [Tabelle 2]

Variation	Al	Mg (Gew.-%)	Si (Gew.-%)	Cu (Gew.-%)	Zugfestigkeit (MPa)	Streckgrenze (MPa)
Vergleichsbeispiel 3	Rest	10	3,0	0,3	280	160
Beispiel 6	Rest	10	3,0	0,4	310	175
Beispiel 7	Rest	10	3,0	0,5	325	185
Beispiel 8	Rest	10	3,0	0,7	325	210
Beispiel 9	Rest	10	3,0	0,9	335	220

Wie in Tabelle 2 dargestellt, werden die mechanischen Eigenschaften der Al-Mg-Si-basierten Legierung verbessert, wenn der Gehalt an Cu erhöht wird.
Um die angestrebte Verbesserung der Festigkeit auf 300 MPa oder höher zu erhalten, kann es begrüßenswert sein, Cu in einer Menge größer als etwa 0,4 Gew.-% hinzuzufügen. Ähnlich wie das Mg verbessert das Cu die mechanischen Eigenschaften proportional zum ansteigenden Cu-Gehalt, aber wenn das Cu in einer Menge größer als etwa 2,0 Gew.-% hinzugefügt wird, wird die Korrosionsbeständigkeit aufgrund der galvanischen Korrosion reduziert, und daher muss die Menge an Cu begrenzt werden.
2 stellt beispielhafte Druckguss-Fahrzeugteile dar, in denen Heißrisse aufgrund der Änderung der hohen Speisegeschwindigkeit des schmelzflüssigen Metalls auftreten können. Wie in 2 als Resultat eines Experimentes dargestellt treten Heißrisse auf, wenn dasselbe schmelzflüssige Metall, dass der Zusammensetzung der Legierung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genügt, genutzt wird, aber die hohe Speisegeschwindigkeit unterschiedlich ist, zum Beispiel wenn die hohe Speisegeschwindigkeit etwa 2,4, etwa 2,5 und etwa 2,8 m/s beträgt. Unterdessen verschwinden die Heißrisse, wenn die hohe Speisegeschwindigkeit etwa 3,0 m/s beträgt und daher kann eine verbesserte Produktqualität erhalten werden.
3 stellt das Resultat eines Experimentes der Fließvermögensanalyse des schmelzflüssigen Metalls dar. Als Resultat des Experiments unter Nutzung desselben schmelzflüssige Metalls, dass der Zusammensetzung der Legierung entsprechend der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genügt, kann das schmelzflüssige Metall ausreichendes Fließvermögen bei einer Temperatur von 670 °C oder mehr sicherstellen.
Wie vorstehend beschrieben kann entsprechend der Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile und dem Verfahren zur Herstellung derselben entsprechend der vorliegenden Erfindung die Haltbarkeit gegenüber der konventionellen Legierung um mehr als 40% erhöht werden und das Auftreten von Weißrost in verschiedenen Aluminiumteilen kann durch Entwicklung der Druckguss-Fahrzeugteile, für welche die hochfeste, hoch korrosionsbeständige neue Aluminiumlegierung verwendet wird, verhindert werden. Ferner kann das Gewicht der Teile in der gleichen Form um etwa 7 % durch Verringerung der Dichte zum Reduzieren des Gewichts verringert werden und die Kosten der Druckguss-Fahrzeugteile können reduziert werden, während die Haltbarkeit der Aluminiumdruckguss-Fahrzeugteile verbessert werden kann.
Es wird durch den Fachmann verstanden, dass die vorliegende Erfindung auch in anderen detaillierten Ausführungen ausgeübt werden kann, ohne die technische Idee oder die wesentlichen Merkmale zu ändern. Daher sollte verstanden werden, dass die vorstehenden Ausführungsformen in allen Aspekten nicht restriktiv sondern beispielhaft sind. Es soll erklärt werden, dass der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eher durch die nachfolgenden Ansprüche als durch die vorstehende detaillierte Beschreibung definiert wird und dass alle Modifikationen und Veränderungen, die von der Bedeutung, dem Schutzumfang und den Äquivalenten der Ansprüche hergeleitet sind, im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beinhaltet sind.

Claims

Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile, aufweisend: Aluminium (Al) als eine Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; einen Maximalgehalt von Beryllium (Be) von 50 ppm; und weitere unumgängliche Verunreinigungen, wobei ein Massenverhältnis von Mg zu Si (Mg/Si) sich von etwa 3,1 zu etwa 4,3 erstreckt.
Legierung gemäß Anspruch 1, wobei eine gebildete Menge von einer Al-Mg-Cu-basierten intermetallischen Verbindung größer oder gleich etwa 7,0 % ist.
Legierung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Zugfestigkeit größer oder gleich 300 MPa und eine Streckgrenze größer oder gleich 170 MPa ist.
Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Al-Mg-Cu-basierte intermetallischen Verbindung, welche eine hauptsächliche festigkeitssteigernde Phase ist, zusammen mit Mg₂Si-Partikeln in einer Aluminiummatrix dispergiert verteilt ist.
Legierung gemäß Anspruch 4, wobei eine Größe der Mg₂Si-Partikel von etwa 10 bis etwa 30 µm beträgt.
Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, im Wesentlichen bestehend aus: Aluminium (Al) als einer Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; und einem Maximalgehalt von Beryllium (Be) von 50 ppm.
Verfahren zur Herstellung einer Legierung für Druckguss-Fahrzeugteile, wobei die Legierung aufweist: Aluminium (Al) als eine Hauptkomponente; Magnesium (Mg) in einer Konzentration von etwa 8,0 bis 10,5 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Silizium (Si) in einer Konzentration von etwa 1,9 bis 3,4 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Kupfer (Cu) in einer Konzentration von etwa 0,4 bis 2,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Mangan (Mn) in einer Konzentration von etwa 0,3 bis 1,0 Gew.-%, basierend auf dem Gesamtgewicht der Legierungszusammensetzung; Beryllium (Be) zu einem Maximalgehalt von 50 ppm, und weitere unumgängliche Verunreinigungen, und ein schmelzflüssiges Metall, in welchem sich Mg/Si von etwa 3,1 zu etwa 4,3 erstreckt, das auf eine Temperatur von etwa 670 bis 730 °C erhitzt wird und mit einer Geschwindigkeit von 3,0 m/s oder mehr in eine Gussform eingespeist wird.
Druckguss-Fahrzeugteil, das eine Legierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 aufweist.