[go: up one dir, main page]

DE102021102268A1 - Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component - Google Patents

Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component Download PDF

Info

Publication number
DE102021102268A1
DE102021102268A1 DE102021102268.1A DE102021102268A DE102021102268A1 DE 102021102268 A1 DE102021102268 A1 DE 102021102268A1 DE 102021102268 A DE102021102268 A DE 102021102268A DE 102021102268 A1 DE102021102268 A1 DE 102021102268A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
aluminum
weight
casting
silicon
die
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021102268.1A
Other languages
German (de)
Inventor
Jan Steglich
Marcel Rosefort
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Trimet Aluminium SE
Original Assignee
Trimet Aluminium SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trimet Aluminium SE filed Critical Trimet Aluminium SE
Priority to DE102021102268.1A priority Critical patent/DE102021102268A1/en
Priority to EP22709599.9A priority patent/EP4284954A1/en
Priority to CN202280012637.5A priority patent/CN117062926A/en
Priority to PCT/EP2022/052358 priority patent/WO2022162245A1/en
Priority to US18/263,553 priority patent/US20240309492A1/en
Publication of DE102021102268A1 publication Critical patent/DE102021102268A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/02—Alloys based on aluminium with silicon as the next major constituent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D17/00—Pressure die casting or injection die casting, i.e. casting in which the metal is forced into a mould under high pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/04—Casting aluminium or magnesium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
    • C22C1/026—Alloys based on aluminium

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Body Structure For Vehicles (AREA)
  • Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aluminium-Silizium-Gusslegierung, die neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen wenigstens folgende Legierungsbestandteile aufweist:The invention relates to an aluminium-silicon cast alloy which, in addition to aluminum and unavoidable impurities, has at least the following alloy components:

Description

Die Erfindung betrifft eine Aluminiumlegierung für das Druckgießen, ein druckgegossenes Bauteil aus einer Aluminiumlegierung und ein Druckgießverfahren zum Herstellen eines Bauteils aus einer Aluminiumlegierung.The present invention relates to an aluminum alloy for die casting, an aluminum alloy die cast component and a die casting method for producing an aluminum alloy component.

Druckgießen ist ein wirtschaftliches Verfahren für die Serienproduktion von Bauteilen beispielsweise für Kraftfahrzeuge. Bei Strukturbauteilen für Kraftfahrzeuge werden einerseits ein niedriges Gewicht und geringe Stückkosten gewünscht, andererseits bestehen hohe Anforderungen an die Duktilität des Werkstoffes und das Energieabsorptionsvermögen des fertigen Bauteils. Außerdem soll sich der Werkstoff zuverlässig verarbeiten lassen und eine hohe Serienqualität mit möglich geringem Formverschließ und möglichst geringer Nachbearbeitung der gegossenen Strukturbauteile erlauben.Die casting is an economical process for the series production of components, for example for motor vehicles. In the case of structural components for motor vehicles, on the one hand low weight and low unit costs are desired, on the other hand there are high demands on the ductility of the material and the energy absorption capacity of the finished component. In addition, the material should be able to be processed reliably and allow a high series quality with as little mold wear as possible and as little post-processing of the cast structural components as possible.

Strukturbauteile für die Automobilindustrie werden durch Bauteil- und Funktionsintegration stetig größer und komplexer. Ein Verzicht auf die Wärmebehandlung und möglichen Richtprozesse dieser dünnwandigen, aber großflächigen Bauteile bringt einen erheblichen Kostenvorteil für die Automobilproduktion. Dieser Vorteil gilt insbesondere für Batteriegehäusen von Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Batteriekästen werden in die Tragstruktur des Fahrzeugs integriert und müssen im Crash-Fall die Lasten mit aufnehmen.Structural components for the automotive industry are becoming ever larger and more complex due to the integration of components and functions. Abandoning the heat treatment and possible straightening processes of these thin-walled but large-area components brings a significant cost advantage for automobile production. This advantage applies in particular to battery housings in hybrid and electric vehicles. Battery boxes are integrated into the vehicle's support structure and have to carry the loads in the event of a crash.

Daher wird eine Aluminium-Gusslegierung gesucht, die sich zur Herstellung von Strukturbauteilen für die Automobilindustrie mit Crash-Eigenschaften im Druckgussverfahren eignet.Therefore, an aluminum cast alloy is sought that is suitable for the production of structural components for the automotive industry with crash properties in the die-casting process.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel mit einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß Anspruch 1 erreicht, die neben mindestens 88 Gew. % Aluminium folgende Legierungsbestandteile aufweist: Silizium zwischen 6,0 und 8,5 Gew. % Zink zwischen 0,2 und 0,8 Gew. % Mangan zwischen 0,2 und 0,6 Gew. % und Chrom zwischen 0,1 und 0,3 Gew. % According to the invention, this goal is achieved with an aluminum-silicon cast alloy according to claim 1, which has the following alloy components in addition to at least 88% by weight aluminum: silicon between 6.0 and 8.5% by weight zinc between 0.2 and 0.8% by weight manganese between 0.2 and 0.6% by weight and chrome between 0.1 and 0.3% by weight

Vorzugsweise beträgt der Siliziumgehalt der Aluminium-Silizium-Gusslegierung zwischen 7,0 und 8,5 Gew. % und besonders bevorzugt zwischen 7,5 und 8,5 Gew. %.The silicon content of the aluminum-silicon cast alloy is preferably between 7.0 and 8.5% by weight and particularly preferably between 7.5 and 8.5% by weight.

Vorzugsweise weist die Legierung einen oder mehrere der folgenden Legierungsbestandteile auf: Strontium zwischen 0,01 und 0,02 Gew. % und Titan zwischen 0,04 und 0,15 Gew. % The alloy preferably has one or more of the following alloy components: strontium between 0.01 and 0.02% by weight and titanium between 0.04 and 0.15% by weight

Weitere Legierungsbestandteile können Eisen mit bis zu 0,2 Gew. % Kupfer mit bis zu 0,5 Gew. %, vorzugsweise bis zu 0,2 Gew. % Magnesium mit bis zu 0,01 Gew. % und/oder Molybdän und/oder Zirkonium mit zusammen bis zu 0,25 Gew. % sein.Other alloy components can iron with up to 0.2% by weight copper with up to 0.5% by weight, preferably up to 0.2% by weight magnesium with up to 0.01% by weight and/or molybdenum and/or zirconium with together up to 0.25% by weight be.

Außerdem kann die Aluminium-Silizium-Gusslegierung bis zu 0,15 Gew. % Hafnium, Cer, Lanthan und/oder ein anders Seltenerdelement enthalten.In addition, the aluminium-silicon cast alloy can contain up to 0.15% by weight of hafnium, cerium, lanthanum and/or another rare earth element.

Der Rest sind jeweils Aluminium und übliche Begleitelemente.The rest are each aluminum and usual accompanying elements.

Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung AlSi8ZnMn eignet sich dazu, um beispielsweise für die Automobilindustrie im Druckgussverfahren Strukturbauteile mit guten Crash-Eigenschaften herzustellen. Die mit der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestellten Bauteile benötigen nach dem Druckgussprozess keine Wärmebehandlung, um eine hohe Duktilität und ein hohes Energieabsorptionsvermögen zu erreichen. Druckgussbauteile aus der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung zeigen ein gutes Faltverhalten und können somit als crash-relevante Bauteile eingesetzt werden.The aluminum-silicon cast alloy AlSi8ZnMn according to the invention is suitable for producing structural components with good crash properties, for example for the automotive industry using the die-casting process. The components produced with the aluminum-silicon cast alloy according to the invention require no heat treatment required after the die-casting process to achieve high ductility and high energy absorption capacity. Die-cast components made from the aluminum-silicon cast alloy according to the invention show good folding behavior and can therefore be used as crash-relevant components.

Vorbekannte Gusslegierungen für Bauteile mit guten Crash-Eigenschaften benötigen entweder eine Wärmebehandlung (siehe DIN EN 1706 EN-AC-43500,) oder lassen sich im Druckguss schlecht gießen (siehe DIN EN 1706 EN-AC-51500, AIMg5Si2Mn). Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung AlSi8ZnMn ist durch seinen Siliziumgehalt im Druckguss gut gießbar. Die Fließfähigkeit, Formfüllung und Entformbarkeit ist vergleichbar zu serienmäßig eingesetzten Werkstoffen EN-AC-43500 und AlSi9Mn.Previously known casting alloys for components with good crash properties either require heat treatment (see DIN EN 1706 EN-AC-43500) or are difficult to cast in die casting (see DIN EN 1706 EN-AC-51500, AIMg5Si2Mn). The aluminium-silicon casting alloy AlSi8ZnMn according to the invention can be easily cast in pressure die-casting due to its silicon content. The flowability, mold filling and demoldability is comparable to the standard materials EN-AC-43500 and AlSi9Mn.

Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist durch ihren sehr niedrigen Eisen- und Mangangehalt sehr duktil und zeigt einen Biegewinkel von größer 60°.Due to its very low iron and manganese content, the aluminum-silicon cast alloy according to the invention is very ductile and exhibits a bending angle of greater than 60°.

Enthält die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß einer bevorzugten Variante mindestens 0,05 Gew. % Molybdän wird die Dehngrenze Rp0,2 und die Bruchdehnung A durch die Mischkristallverfestigung von Zink, Titan und Molybdän im Aluminium-Silizium-System gesteigert.If the aluminium-silicon cast alloy according to the invention contains at least 0.05% by weight of molybdenum according to a preferred variant, the yield point R p0.2 and the elongation at break A are increased by the solid solution strengthening of zinc, titanium and molybdenum in the aluminium-silicon system.

Um die Entformbarkeit der Bauteile aus der Druckgussform trotz des niedrigen Silizium- und Eisengehalts zu gewährleisten, werden Mangan und Chrom eingesetzt. Manganese and chromium are used to ensure that the components can be removed from the die casting mold despite the low silicon and iron content.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen eines Strukturbauteils insbesondere für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, dass sich dadurch auszeichnet, dass das Strukturbauteil unter Verwendung der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung gegossen wird, und zwar vorzugsweise in einem Druckgussverfahren.According to the invention, a method for producing a structural component, in particular for a motor vehicle, is also proposed, which is characterized in that the structural component is cast using the aluminum-silicon cast alloy according to the invention, preferably in a die-casting process.

Vorzugsweise wird die Druckgussform auf eine Temperatur zwischen 105°C und 290°C vor dem Gießen temperiert und die Schmelze aus der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung hat unmittelbar vor dem Gießen vorzugsweise eine Temperatur zwischen 690°C bis 725°C. Damit ist die Schmelze etwa 10°C bis 20°C heißer als bei üblichen Druckgussverfahren zum Beispiel mit der Aluminium-Silizium-Gusslegierung AlSil10MnMg. Die Gussform ist hingegen etwas kälter als bis dahin üblich.The die casting mold is preferably heated to a temperature between 105°C and 290°C before casting and the melt of the aluminum-silicon casting alloy according to the invention preferably has a temperature between 690°C and 725°C immediately before casting. This means that the melt is about 10°C to 20°C hotter than in conventional die-casting processes, for example with the aluminium-silicon casting alloy AlSil10MnMg. The mold, on the other hand, is somewhat colder than was usual up until then.

Erfindungsgemäß wird auch ein Bauteil, insbesondere ein Strukturbauteil vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug aus der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung vorgeschlagen. Das Strukturbauteil ist vorzugsweise ein Batteriegehäuse für ein Hybrid- oder ein reines Elektrofahrzeug.According to the invention, a component, in particular a structural component, preferably for a motor vehicle, made from the aluminum-silicon cast alloy according to the invention is also proposed. The structural component is preferably a battery housing for a hybrid vehicle or a purely electric vehicle.

Mit der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung und daraus hergestellten Strukturbauteile- können folgende Vorteile erzielt werden:

  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist Druckgusslegierung mit guter Gießbarkeit, Formfüllung und Fließfähigkeit.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung hat eine hohe Duktilität ohne Wärmebehandlung der Gussteile.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist zur Druckgussproduktion von Strukturbauteilen geeignet.
  • - Die sehr hohe Duktilität der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung und ein hohes Energieabsorptionsvermögen ermöglichen den Einsatz für crashrelevante Bauteile.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist zum Druckguss von Strukturbauteilen, insbesondere von Batteriegehäusen für Elektro- und Hybridfahrzeuge, geeignet.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist durch ihre hohe Fließfähigkeit und geringe Klebeneigung im Druckguss zum Druckguss von Großbauteilen mit Schussgewichten > 25 kg geeignet.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung ist als AISi-Legierungssystem auf bestehende Druckgussprozesse direkt übertragbar.
  • - Die erfindungsgemäße Aluminium-Silizium-Gusslegierung hat durch Kombination von Mn, Cr und Mo im Al-Si-System eine geringe Klebeneigung in Druckgussformen.
  • - Die aus der Die erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung hergestellten Druckgussbauteile eignen sich für industrielle Fügeverfahren, insbesondere auch zum Stanznieten, auch mit Blechen, Profilen und anderen Werkstoffen.
The following advantages can be achieved with the aluminum-silicon cast alloy according to the invention and structural components produced from it:
  • - The aluminum-silicon casting alloy according to the invention is a die-casting alloy with good castability, mold filling and flowability.
  • - The aluminum-silicon cast alloy according to the invention has a high ductility without heat treatment of the cast parts.
  • - The aluminum-silicon cast alloy according to the invention is suitable for the die-cast production of structural components.
  • - The very high ductility of the aluminum-silicon cast alloy according to the invention and a high energy absorption capacity enable it to be used for crash-relevant components.
  • - The aluminium-silicon casting alloy according to the invention is suitable for die-casting structural components, in particular battery housings for electric and hybrid vehicles.
  • - The aluminum-silicon casting alloy according to the invention is suitable due to its high flowability and low tendency to stick in die casting for die casting of large components with shot weights> 25 kg.
  • - The aluminum-silicon casting alloy according to the invention can be directly transferred to existing die-casting processes as an AISi alloy system.
  • - Due to the combination of Mn, Cr and Mo in the Al-Si system, the aluminum-silicon casting alloy according to the invention has a low tendency to stick in die-casting molds.
  • - The die-cast components produced from the aluminum-silicon cast alloy according to the invention are suitable for industrial joining processes, in particular for punch riveting, also with sheet metal, profiles and other materials.

Beispiele und VersuchsergebnisseExamples and test results

Eine beispielhafte Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß der Erfindung ist in der folgenden Tabelle widergegeben: Tabelle 1: Hauptlegierungsbereich einer erfindungsgemäßen Legierung AlSi8ZnMn Si Fe Cu Mn Mg Cr Zn min 6,5 - - 0,2 - 0,1 0,2 max 8,5 0,2 0,5 0,6 0,01 0,3 0,8 Sr Ti Zr oder Mo Rest Aluminium und übliche Begleitelemente min 0,01 0,04 - max 0,02 0,15 0,25 An exemplary aluminium-silicon cast alloy according to the invention is given in the following table: Table 1: Main alloy range of an alloy AlSi8ZnMn according to the invention si feet Cu Mn mg Cr Zn at least 6.5 - - 0.2 - 0.1 0.2 Max 8.5 0.2 0.5 0.6 0.01 0.3 0.8 sir Ti Zr or Mon The rest is aluminum and the usual accompanying elements at least 0.01 0.04 - Max 0.02 0.15 0.25

In Tabelle 2 (im Anhang) sind verschiedene Werkstoffe und deren Eigenschaften aufgelistet.Table 2 (in the appendix) lists various materials and their properties.

Die Werkstoffe wurden hergestellt und zu Kokillengussproben für Rundzugstäbe vergossen. Die Zugstäbe wurden verwendet, um die mechanischen (mecha.) Eigenschaften sowie den Biegewinkel zu ermitteln. Alle Ergebnisse gelten für getrennt gegossene Kokillengussproben im Zustand F (Gusszustand, ohne Wärmebehandlung). Die Elemente der Legierungen in runden Klammern wurden bei den Versuchen variiert, um deren Einfluss zu quantifizieren. Tabelle 2 zeigt, dass der Biegewinkel der neu entwickelten Werkstoffe im Verglich zu den existierenden Werkstoffen, nahezu verdoppelt werden konnte. Die beiden grau hinterlegten Werkstoffe wurden für weitergehende Druckgussversuche und Crash-Tests eingesetzt.The materials were manufactured and cast into permanent mold specimens for round tensile bars. The tensile bars were used to determine the mechanical (mecha.) properties and the bending angle. All results apply to separately cast chilled specimens in the F temper (as cast condition, without heat treatment). The elements of the alloys in round brackets were varied in the tests in order to quantify their influence. Table 2 shows that the bending angle of the newly developed materials could be almost doubled compared to the existing materials. The two materials with a gray background were used for further die-casting tests and crash tests.

Für Druckgussversuche wurden jeweils 240 kg der beiden in Tabelle 2 (siehe Anhang) kursiv dargestellten Werkstoffe hergestellt und zu Strukturbauteilen in Form eines Profils vergossen. Die Druckgussversuche zeigen eine sehr gute Gießbarkeit bei niedrigem Eisen- und Mangangehalt der Legierungen und gute mechanische Eigenschaften. In einen bestandenen Crash-Test auf dem Fallturm-Versuchsstandwurde ermittelt, dass die erste Falte des Profils 5 ms rissfrei blieben. Gefordert ist, dass das Strukturbauteil für mindestens 3,5 ms rissfrei bleibt.For die-casting tests, 240 kg each of the two materials shown in italics in Table 2 (see appendix) were produced and cast into structural components in the form of a profile. The die-casting tests show very good castability with low iron and manganese content of the alloys and good mechanical properties. In a crash test that was passed on the drop tower test stand, it was determined that the first fold of the profile remained free of cracks for 5 ms. It is required that the structural component remains free of cracks for at least 3.5 ms.

Die Druckgussversuche wurden begleitet durch Kokillengussversuche zur Ermittlung der Kerbschlagzähigkeit als Maß für das Energieabsorptionsverhalten des Bauteils. Es fällt auf, dass die Kerbschlagzähigkeit der Versuchslegierungen um mehr als das Vierfache im Vergleich zu herkömmlichen Aluminium Druckgusslegierungen in Zustand F gesteigert werden konnte. Die Bauteile aus diesen Werkstoffen brauchen keine Wärmebehandlung. Tabelle 3: Vergleich der Kerbschlagzähigkeit mit mechanischen Eigenschaften der beiden Versuchslegierungen (siehe Tabelle 2) oben und eine herkömmliche Aluminium Druckgusslegierung unten: AlSi8ZnMnMo(Cr,Fe) Rp0,2 in MPa Rm in MPa A in % BW in ° Kerbschlagzähigkeit in kJ/m2 77,4 ± 0,7 178,5 ± 3,9 13,9 ± 3,9 53,3 ± 6,5 415,65 ± 61,29 AlSi8ZnMnMo(Zr) Rp0,2 in MPa Rm in MPa A in % BW in ° Kerbschlagzähigkeit in kJ/m2 77,3±1,14 180.0±2,38 20,7±1,9 63±2,38 463,0±50,2 herkömmliche Aluminium Druckgusslegierung Rp0,2 in MPa Rm in MPa A in % BW in ° Kerbschlagzähigkeit in kJ/m 2 102,8 ± 0,5 205,0 ± 1,21 4,8 ± 0,3 17,4 ± 4,3 107,4 ± 16,9* The die casting tests were accompanied by chill casting tests to determine the notched impact strength as a measure of the energy absorption behavior of the component. It is noticeable that the notched impact strength of the test alloys could be increased by more than four times compared to conventional aluminum die-cast alloys in temper F. The components made of these materials do not require any heat treatment. Table 3: Comparison of impact strength with mechanical properties of the two test alloys (see Table 2) above and a conventional aluminum die-casting alloy below: AlSi8ZnMnMo(Cr,Fe) Rp0.2 in MPa Rm to MPa % BW in ° Notched impact strength in kJ/m 2 77.4±0.7 178.5±3.9 13.9±3.9 53.3±6.5 415.65±61.29 AlSi8ZnMnMo(Zr) Rp0.2 in MPa Rm to MPa % BW in ° Notched impact strength in kJ/m 2 77.3±1.14 180.0±2.38 20.7±1.9 63±2.38 463.0±50.2 conventional die-cast aluminum alloy Rp0.2 in MPa Rm to MPa % _ BW in ° Notched impact strength in kJ/m 2 102.8±0.5 205.0 ± 1.21 4.8±0.3 17.4±4.3 107.4 ± 16.9*

Die Druckgussversuche der Muster-Strukturbauteile haben gezeigt, dass beide in Tabelle 2 kursiv dargestellten Werkstoffe eine Dehngrenze von ca. 105 MPa erzielt haben. Durch eine Zugabe von Zink (Zn) und Titan (Ti) konnte die Dehngrenze weiter erhöht werden. Es hat sich gezeigt, dass Ti einen deutlichen und Zn einen geringen Einfluss auf die Mischkristallverfestigung im Kokillenguss haben.The die-casting tests on the sample structural components have shown that both of the materials shown in italics in Table 2 have achieved a yield strength of approx. 105 MPa. The yield point could be further increased by adding zinc (Zn) and titanium (Ti). It has been shown that Ti has a significant influence and Zn has a minor influence on solid solution strengthening in permanent mold casting.

In 1 sind die Dehngrenze Rp0,2 und die Bruchdehnung A von acht untersuchten Legierungen mit unterschiedlichem Zink- und Titangehalt mit zwei neu entwickelten Varianten mit der Bezeichnung Meilenstein 4 dargestellt. Meilenstein 4 hatte das Ziel, die Dehngrenze anzuheben, die Bruchdehnung auf > 14 % zu halten und gleichzeitig den Einsatz von peritektischen Elementen zu limitieren um die Bildung von ungewünschten intermetallischen Phasen zu vermeiden. Die Ergebnisse „Meilenstein 4“ in haben überraschend gezeigt, dass diese Ziele mit zwei Werkstoffen erreicht werden konnten.In 1 shows the yield strength R p0.2 and the elongation at break A of eight alloys with different zinc and titanium contents with two newly developed variants called Milestone 4. Milestone 4 had the goal of increasing the yield strength, keeping the elongation at break to > 14% and at the same time limiting the use of peritectic elements to avoid the formation of undesired intermetallic phases. The results of "Milestone 4" in surprisingly showed that these goals could be achieved with two materials.

Die Analysen der Werkstoffe „Meilenstein 4“ in 1 sind in Tabelle 4 (im Anhang) aufgeführt und entsprechend der Reihenfolge als AlSi8Zn0,6Mn0,35Zr und AlSi8Zn0,4Mn0,35Cr bezeichnet. Die Legierungen sind bereits im Kokillenguss sehr duktil ohne eine Wärmebehandlung. Erfahrungsgemäß steigen die Festigkeiten im Druckguss deutlich an, bei etwa gleichbleibender Bruchdehnung, wodurch die Eignung als naturduktile Gusslegierung für Strukturbauteile, insbesondere Batteriekästen für Elektrofahrzeuge mit Crash-Eigenschaften, gegeben ist.

Figure DE102021102268A1_0002
Figure DE102021102268A1_0003
The analyzes of the materials "Milestone 4" in 1 are listed in Table 4 (in the appendix) and designated AlSi8Zn0.6Mn0.35Zr and AlSi8Zn0.4Mn0.35Cr according to the order. The alloys are already very ductile in chill casting without heat treatment. Experience has shown that the strengths in die-casting increase significantly, with the elongation at break remaining approximately the same, which means that the suitability as a naturally ductile cast alloy for structural components, in particular battery boxes for electric vehicles with crash properties, is given.
Figure DE102021102268A1_0002
Figure DE102021102268A1_0003

Claims (14)

Aluminium-Silizium-Gusslegierung, die neben Aluminium und unvermeidbaren Verunreinigungen wenigstens folgende Legierungsbestandteile aufweist: Silizium zwischen 6,0 und 8,5 Gew. % Zink zwischen 0,2 und 0,8 Gew. % Mangan zwischen 0,2 und 0,6 Gew. % und Chrom zwischen 0,1 und 0,3 Gew. %
Aluminium-silicon cast alloy which, in addition to aluminum and unavoidable impurities, has at least the following alloy components: silicon between 6.0 and 8.5% by weight zinc between 0.2 and 0.8% by weight manganese between 0.2 and 0.6% by weight and chrome between 0.1 and 0.3% by weight
Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß Anspruch 1, die zwischen 0,01 und 0,02 Gew. % Strontium aufweist.Aluminum silicon cast alloy according to claim 1 , which has between 0.01 and 0.02% by weight of strontium. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß Anspruch 1 oder 2, die zwischen 0,04 und 0,15 Gew. % Titanaufweist.Aluminum silicon cast alloy according to claim 1 or 2 , which has between 0.04 and 0.15% by weight titanium. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, die bis zu 0,2 Gew. % Eisen aufweist.Aluminum-silicon cast alloy according to at least one of Claims 1 until 3 , which has up to 0.2% by weight of iron. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, die bis zu 0,5 Gew. % Kupfer aufweist.Aluminum-silicon cast alloy according to at least one of Claims 1 until 4 , which has up to 0.5% by weight copper. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, die bis zu 0,01 Gew. % Magnesium aufweist.Aluminum-silicon cast alloy according to at least one of Claims 1 until 5 , which has up to 0.01% by weight magnesium. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, die bis zu 0,25 Gew. % Molybdän und/oder Zirkonium aufweist.Aluminum-silicon cast alloy according to at least one of Claims 1 until 6 , which has up to 0.25% by weight of molybdenum and/or zirconium. Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, die bis zu 0,15 Gew. % Hafnium, Cer und/oder ein anders Seltenerdelement aufweist.Aluminum-silicon cast alloy according to at least one of Claims 1 until 7 , which has up to 0.15% by weight of hafnium, cerium and/or another rare earth element. Strukturbauteil insbesondere für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, das das Strukturbauteil aus einer Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 gegossen ist.Structural component, in particular for a motor vehicle, characterized in that the structural component consists of an aluminum-silicon cast alloy according to one of Claims 1 until 8th is cast. Strukturbauteil gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil ein Batteriegehäuse für ein Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist.Structural component according to claim 9 , characterized in that the structural component is a battery housing for a hybrid or electric vehicle. Verfahren zum Herstellen eines Bauteils, insbesondere eines Strukturbauteils vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil unter Verwendung der Aluminium-Silizium-Gusslegierung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 gegossen wird.Method for producing a component, in particular a structural component, preferably for a motor vehicle, characterized in that the component using the aluminum-silicon cast alloy according to one of Claims 1 until 7 is poured. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in einem Druckgussverfahren gegossen wird.procedure according to claim 11 , characterized in that the component is cast in a die-casting process. Verfahren gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für das Druckgießen eine Druckgussform verwendet wird, die vor dem Gießen auf eine Temperatur zwischen 105°C und 290°C temperiert wird.procedure according to claim 12 , characterized in that a die-casting mold is used for the die-casting, which is tempered to a temperature between 105°C and 290°C before the casting. Verfahren gemäß Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelze aus der erfindungsgemäßen Aluminium-Silizium-Gusslegierung unmittelbar vor dem Gießen eine Temperatur zwischen 690°C bis 725°C hat.procedure according to claim 12 or 13 , characterized in that the melt of the aluminium-silicon cast alloy according to the invention has a temperature of between 690°C and 725°C immediately before casting.
DE102021102268.1A 2021-02-01 2021-02-01 Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component Pending DE102021102268A1 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021102268.1A DE102021102268A1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component
EP22709599.9A EP4284954A1 (en) 2021-02-01 2022-02-01 Aluminium alloy, component made of an aluminium alloy, and method for producing a component made of an aluminium alloy
CN202280012637.5A CN117062926A (en) 2021-02-01 2022-02-01 Aluminum alloys, components made of aluminum alloys and methods of manufacturing components made of aluminum alloys
PCT/EP2022/052358 WO2022162245A1 (en) 2021-02-01 2022-02-01 Aluminium alloy, component made of an aluminium alloy, and method for producing a component made of an aluminium alloy
US18/263,553 US20240309492A1 (en) 2021-02-01 2022-02-01 Aluminum alloy, component of aluminum alloy and method of producing a component from aluminum alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021102268.1A DE102021102268A1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021102268A1 true DE102021102268A1 (en) 2022-08-04

Family

ID=80735408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021102268.1A Pending DE102021102268A1 (en) 2021-02-01 2021-02-01 Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240309492A1 (en)
EP (1) EP4284954A1 (en)
CN (1) CN117062926A (en)
DE (1) DE102021102268A1 (en)
WO (1) WO2022162245A1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117444533A (en) * 2023-09-25 2024-01-26 合肥工业大学 Aluminum-silicon-magnesium alloy power battery shell processing method and device

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015100698U1 (en) 2014-02-14 2015-03-06 Amag Casting Gmbh cast alloy
US20160060731A1 (en) 2014-09-02 2016-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Aluminum alloy for die casting and manufacturing method thereof
DE102016004216A1 (en) 2016-04-07 2016-09-29 Daimler Ag Aluminum alloy, in particular for a casting method, and method for producing a component from such an aluminum alloy
DE102017129542A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Ksm Castings Group Gmbh Al-cast alloy
CN112048645A (en) 2020-08-24 2020-12-08 山东弗泽瑞金属科技有限公司 Preparation method and equipment of die-casting aluminum alloy material

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2827306B1 (en) * 2001-07-10 2004-10-22 Pechiney Aluminium HIGH DUCTILITY ALUMINUM ALLOY FOR PRESSURE CASTING
KR100521522B1 (en) * 2003-04-14 2005-10-12 현대자동차주식회사 Composition of aluminum alloy for cylinder head with improved fatigue/intensity property
CN103572111A (en) * 2013-11-20 2014-02-12 江苏江旭铸造集团有限公司 High-strength and toughness cast aluminum alloy
GB2522715B (en) * 2014-02-04 2016-12-21 Jbm Int Ltd Die cast structural components
CN106244864A (en) * 2016-08-30 2016-12-21 苏州梅克卡斯汽车科技有限公司 A kind of automobile turbocharger housing and preparation method thereof
US12163206B2 (en) * 2018-10-29 2024-12-10 Fna Group, Inc. Aluminum alloy
CN110747381A (en) * 2019-11-29 2020-02-04 礼德新能源江苏有限公司 Aluminum alloy material for solar section bar bracket

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202015100698U1 (en) 2014-02-14 2015-03-06 Amag Casting Gmbh cast alloy
US20160060731A1 (en) 2014-09-02 2016-03-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Aluminum alloy for die casting and manufacturing method thereof
DE102016004216A1 (en) 2016-04-07 2016-09-29 Daimler Ag Aluminum alloy, in particular for a casting method, and method for producing a component from such an aluminum alloy
DE102017129542A1 (en) 2016-12-22 2018-06-28 Ksm Castings Group Gmbh Al-cast alloy
CN112048645A (en) 2020-08-24 2020-12-08 山东弗泽瑞金属科技有限公司 Preparation method and equipment of die-casting aluminum alloy material

Also Published As

Publication number Publication date
CN117062926A (en) 2023-11-14
EP4284954A1 (en) 2023-12-06
US20240309492A1 (en) 2024-09-19
WO2022162245A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1682688B1 (en) Al-Mg-Si cast aluminium alloy containing scandium
DE102013012259B3 (en) Aluminum material with improved precipitation hardening, process for its production and use of the aluminum material
DE112004000596B4 (en) High strength Al-Zn alloy and method of making such alloy product
EP3176275B2 (en) Aluminium-silicon die casting alloy method for producing a die casting component made of the alloy, and a body component with a die casting component
EP2449145B1 (en) AlMgSi-sheet for applications with high shaping requirements
EP2888382B2 (en) Aluminium alloy strip which is resistant to intercrystalline corrosion and method for producing same
EP1683882A1 (en) Aluminium alloy with low quench sensitivity and process for the manufacture of a semi-finished product of this alloy
DE112008003052T5 (en) Product of Al-Mg-Zn wrought alloy and manufacturing method therefor
EP2570509B1 (en) Production method for AlMgSi-aluminium strip
DE112011103669T5 (en) A process for producing an automotive structural part from a rolled AIZn alloy
DE69620771T2 (en) USE OF ROLLED ALUMINUM ALLOYS FOR CONSTRUCTION PARTS OF VEHICLES
EP1718778B1 (en) Material based on an aluminum alloy, method for the production thereof and its use
DE112017007033B4 (en) Chassis component for a motor vehicle made of an aluminium alloy and method for increasing the ductility and strength of an aluminium alloy
DE102011112005A1 (en) Alloy, preferably aluminum casting alloy, useful e.g. as a sand or die casting alloy, comprises a specified range of silicon, zinc, iron, copper, magnesium, strontium, sodium, antimony and aluminum
DE102013002632B4 (en) Aluminum-silicon diecasting alloy and method of making a die cast component
DE602004005529T2 (en) Wrought aluminum alloy
DE102021102268A1 (en) Aluminum alloy, aluminum alloy component and method of manufacturing an aluminum alloy component
DE10231422A1 (en) Aluminum-magnesium alloy product
EP2088216B1 (en) Aluminium alloy
DE102015007929A1 (en) Cast aluminum alloy, method of manufacturing an aluminum cast alloy component and using an aluminum casting alloy
EP1234893A1 (en) Cast alloy of the type AlMgSi
DE102019202676B4 (en) Cast components with high strength and ductility and low tendency to hot crack
DE102022119277A1 (en) Component with customized mechanical properties and corrosion properties
EP1748088B1 (en) Process for producing a semi-finished product or component for chassis or structural automotive applications
DE102022116497A1 (en) Low cost cast aluminum alloy with high ductility

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified