DE102022115004A1

DE102022115004A1 - MULTIPURPOSE ALUMINUM ALLOY COMPOSITION

Info

Publication number: DE102022115004A1
Application number: DE102022115004.6A
Authority: DE
Inventors: Henry Zhan; Zhou Wang; Jianfeng Wang
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2022-04-22
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2023-10-26
Also published as: US20230340646A1; CN116970846A

Abstract

Aluminiumlegierung und daraus gegossene Aluminiumlegierungsformteile. Die Aluminiumlegierung umfasst in Massenanteilen ≥ ungefähr 6,5 % bis ≤ ungefähr 8 % Silicium, ≥ ungefähr 0,1 % bis ≤ ungefähr 0,35 % Magnesium, ≥ ungefähr 0,2 % bis ≤ ungefähr 0,25 % Eisen, ≥ ungefähr 0,05 % bis ≤ ungefähr 0,15 % Mangan und ≥ ungefähr 0,1 % bis ≤ ungefähr 0,2 % Chrom. Der Massenanteil von Eisen (Fe%), der Massenanteil von Mangan (Mn%) und der Massenanteil von Chrom (Cr%) in der Aluminiumlegierung erfüllen die folgenden Beziehungen: (i) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1, und (ii) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0,6 %, wobei gilt: ungefähr 1,3 ≤ a ≤ ungefähr 1,7, ungefähr 1,2 ≤ b ≤ ungefähr 1,7 und ungefähr 2,5 ≤ c ≤ ungefähr 2,9.Aluminum alloy and aluminum alloy moldings cast therefrom. The aluminum alloy comprises in mass proportions ≥ about 6.5% to ≤ about 8% silicon, ≥ about 0.1% to ≤ about 0.35% magnesium, ≥ about 0.2% to ≤ about 0.25% iron, ≥ about 0.05% to ≤ about 0.15% manganese and ≥ about 0.1% to ≤ about 0.2% chromium. The mass fraction of iron (Fe%), the mass fraction of manganese (Mn%) and the mass fraction of chromium (Cr%) in the aluminum alloy satisfy the following relationships: (i) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe % > 1, and (ii) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0.6%, where: about 1.3 ≤ a ≤ about 1.7, about 1.2 ≤ b ≤ about 1.7 and about 2.5 ≤ c ≤ about 2.9.

Description

EINLEITUNGINTRODUCTION

Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.This section contains background information related to the present disclosure that is not necessarily prior art.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Aluminiumlegierungen und insbesondere auf Aluminiumlegierungen zur Verwendung beim Gießen von Aluminiumlegierungsformteilen.The present disclosure relates generally to aluminum alloys and, more particularly, to aluminum alloys for use in casting aluminum alloy moldings.

Aluminiumlegierungen werden bei der Herstellung von Konsumgütern und Bauteilen verwendet und können durch verschiedene Verfahren in die gewünschte Form gebracht werden, z. B. durch Druckguss und Kokillenguss. Bei herkömmlichen Gießverfahren wird eine Metallschmelze in einen Formhohlraum eingebracht, wo sie abkühlt und erstarrt, bevor das Gussteil entnommen wird. Vor dem Gießen kann ein Schmiermittel auf die Innenfläche des Formhohlraums gesprüht werden, um beispielsweise die Regelung der Temperatur der Form zu unterstützen und die Entnahme des Gussteils aus der Form zu erleichtern. Bei einigen Gießverfahren (z. B. Druckgussverfahren) wird Metallschmelze unter hohem Überdruck in den Formhohlraum gepresst (z. B. bei einem Druck von ungefähr 1.500 psi bis ungefähr 25.400 psi), was ein schnelles Füllen des Formhohlraums erleichtern und die Massenproduktion von Teilen mit relativ dünnen Wänden (z. B. wenig als ungefähr 5 Millimeter) ermöglichen kann. Bei anderen Gießverfahren kann das Formmetall durch Schwerkraft unter Verwendung eines relativ niedrigen Überdrucks (z. B. ungefähr 3 psi bis ungefähr 50 psi) oder unter Vakuum in den Formhohlraum eingebracht werden, was die Herstellung von relativ dickwandigen (z. B. mehr als ungefähr 5 Millimeter dicken) Gussteilen mit relativ geringer Porosität ermöglichen kann. Beispiele für diese relativ druckarmen Gießverfahren sind das Kokillengießverfahren (z. B. Niederdruck-, Gegendruck- und Schwerkraftgießverfahren) sowie der Sandguss.Aluminum alloys are used in the manufacture of consumer goods and components and can be formed into the desired shape by various processes, such as: B. by die casting and chill casting. In traditional casting processes, molten metal is placed into a mold cavity where it cools and solidifies before the casting is removed. Before casting, a lubricant may be sprayed onto the interior surface of the mold cavity, for example to help control the temperature of the mold and to facilitate removal of the casting from the mold. In some casting processes (e.g., die casting), molten metal is forced into the mold cavity under high positive pressure (e.g., at a pressure of approximately 1,500 psi to approximately 25,400 psi), which facilitate rapid filling of the mold cavity and mass production of parts relatively thin walls (e.g. less than about 5 millimeters). In other casting processes, the mold metal may be introduced into the mold cavity by gravity using a relatively low gauge pressure (e.g., about 3 psi to about 50 psi) or under vacuum, allowing the production of relatively thick-walled (e.g., more than about 5 millimeter thick) castings with relatively low porosity. Examples of these relatively low-pressure casting processes are the chill casting process (e.g. low-pressure, counter-pressure and gravity casting processes) and sand casting.

Die für das Gießen von Aluminiumlegierungsteilen verwendeten Formen sind häufig aus Stahl hergestellt und während des Gießvorgangs kann es zu einem Gussfehler kommen, der als Anbacken bekannt ist, wenn Aluminiumschmelze an der Innenfläche des Formhohlraums haftet oder sich mit ihr verbindet und nach dem Entfernen des Gussteils aus der Form im Hohlraum verbleibt. Um Anbackfehler zu vermeiden, können die Aluminiumlegierungen so formuliert werden, dass sie relativ große Mengen an Eisen (z. B. mehr als ungefähr 0,8 Massenprozent Fe) oder Mangan (z. B. mehr als ungefähr 0,5 Massenprozent Mn) enthalten. Der hohe Eisen- und/oder Mangangehalt kann jedoch die Duktilität der daraus hergestellten Aluminiumlegierungsgussteile verringern, was die Verwendung solcher Legierungen für die Herstellung bestimmter Strukturbauteile, z. B. in der Automobilindustrie, verhindern kann. Beim Gießen von Aluminiumlegierungsteilen kann beispielsweise eine ausreichend hohe Duktilität erforderlich sein, um sicherzustellen, dass die Gussteile ein hervorragendes Bruch- oder Stoßverhalten aufweisen, selbst wenn die Teile zur Gewichtsreduzierung dünnwandig konstruiert sind.The molds used for casting aluminum alloy parts are often made of steel and a casting defect known as caking can occur during the casting process when molten aluminum adheres or bonds to the inner surface of the mold cavity and after the casting is removed the mold remains in the cavity. To avoid caking defects, the aluminum alloys can be formulated to contain relatively large amounts of iron (e.g., more than about 0.8 mass percent Fe) or manganese (e.g., more than about 0.5 mass percent Mn). . However, the high iron and/or manganese content can reduce the ductility of the aluminum alloy castings made therefrom, necessitating the use of such alloys for the manufacture of certain structural components, e.g. B. in the automotive industry. For example, when casting aluminum alloy parts, sufficiently high ductility may be required to ensure that the castings have excellent fracture or impact performance, even if the parts are constructed with thin walls to reduce weight.

Das Recycling von Aluminiumlegierungsteilen ist aus Gründen der Energieeinsparung und der Nachhaltigkeit wünschenswert. Recyclingverfahren mit zusammensetzungsmäßig geschlossenem Kreislauf, bei denen die Zusammensetzung des Eingangs- und des Ausgangsmaterials aus Aluminiumlegierungen im Wesentlichen gleich ist (d. h. die gleichen Legierungselemente in den Eingangs- und Ausgangsmaterialien in im Wesentlichen gleichen Mengen vorhanden sind), sind besonders wünschenswert, da sie das Potenzial haben, das Downcycling (oder Upcycling) von Aluminiumlegierungsschrott überflüssig zu machen. Beim Downcycling kann das Mischen verschiedener Aluminiumlegierungsschrotte zu einer Anhäufung von Verunreinigungen und Legierungselementen in den recycelten Aluminiumlegierungen führen, was die nachgeschaltete Verwendung der recycelten Materialien auf Verwendungen mit geringerem Reinheitsgrad beschränken kann. Zum Beispiel enthalten Aluminiumlegierungszusammensetzungen, die bei Druckgussverfahren verwendet werden, oft relativ hohe Mengen an Eisen und Mangan im Vergleich zu Teilen aus Aluminiumlegierungen, die durch Niederdruckgussverfahren gegossen werden (z. B. bei der Herstellung von tragenden Strukturbauteilen), und die Kombination dieser unterschiedlichen Aluminiumlegierungszusammensetzungen während des Recyclings kann dazu führen, dass die daraus resultierenden recycelten Aluminiumlegierungen nicht mehr für die Herstellung der ursprünglichen Aluminiumlegierungen wiederverwendet werden können. Um die Kreislaufwirtschaft von Aluminium zu fördern, wäre es von Vorteil, eine Aluminiumlegierungszusammensetzung zu entwickeln, die in mehreren Arten von Herstellungsverfahren verwendet werden kann, um erfolgreich Verbraucherprodukte aus Aluminiumlegierungen und/oder Bauteile für eine Vielzahl verschiedener Industrien und/oder Anwendungen herzustellen.Recycling aluminum alloy parts is desirable for energy saving and sustainability reasons. Compositionally closed-loop recycling processes in which the composition of the input and output aluminum alloy materials are substantially the same (i.e., the same alloying elements are present in the input and output materials in substantially equal amounts) are particularly desirable because of their potential have to eliminate the need for downcycling (or upcycling) of aluminum alloy scrap. During downcycling, mixing different aluminum alloy scraps can result in a buildup of impurities and alloying elements in the recycled aluminum alloys, which can limit the downstream use of the recycled materials to lower purity uses. For example, aluminum alloy compositions used in die casting processes often contain relatively high amounts of iron and manganese compared to aluminum alloy parts cast by low pressure casting processes (e.g. in the manufacture of load-bearing structural components) and the combination of these different aluminum alloy compositions during recycling can mean that the resulting recycled aluminum alloys can no longer be reused to produce the original aluminum alloys. To promote the circular economy of aluminum, it would be beneficial to develop an aluminum alloy composition that can be used in multiple types of manufacturing processes to successfully produce aluminum alloy consumer products and/or components for a variety of different industries and/or applications.

KURZDARSTELLUNGSHORT PRESENTATION

Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.This section contains a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features.

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Aluminiumlegierung zum Gie-ßen von Formteilen aus Aluminiumlegierungen. Die Aluminiumlegierung umfasst in Massenanteilen größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 % Silicium, größer oder gleich ungefähr 0,1 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 % Magnesium, größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,25 % Eisen, größer oder gleich ungefähr 0,05 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,15 % Mangan und größer oder gleich ungefähr 0,10 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % Chrom. Der Massenanteil von Eisen (Fe%), der Massenanteil von Mangan (Mn%) und der Massenanteil von Chrom (Cr%) in der Aluminiumlegierung entsprechen den folgenden mathematischen Beziehungen:

(i) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1 und
(ii) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0,6 %,

wobei a größer oder gleich ungefähr 1,3 und kleiner oder gleich ungefähr 1,7 ist, b größer oder gleich ungefähr 1,2 und kleiner oder gleich ungefähr 1,7 ist und c größer oder gleich ungefähr 2,5 und kleiner oder gleich ungefähr 2,9 ist.The present disclosure relates to an aluminum alloy for casting aluminum alloy moldings. The aluminum alloy comprises in mass proportions greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8% silicon, greater than or equal to about 0.1% to less than or equal to about 0.4% magnesium, greater than or equal to about 0.2% to less than or equal to about 0.25% iron, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0.15% manganese and greater than or equal to about 0.10% to less than or equal to about 0.2% chromium. The mass fraction of iron (Fe%), the mass fraction of manganese (Mn%) and the mass fraction of chromium (Cr%) in the aluminum alloy correspond to the following mathematical relationships:

(i) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1 and
(ii) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0.6%,

where a is greater than or equal to about 1.3 and less than or equal to about 1.7, b is greater than or equal to about 1.2 and less than or equal to about 1.7 and c is greater than or equal to about 2.5 and less than or equal to approximately 2.9 is.

Bei manchen Aspekten kann a größer oder gleich ungefähr 1,4 und kleiner oder gleich ungefähr 1,6 sein, b kann größer oder gleich ungefähr 1,4 und kleiner oder gleich ungefähr 1,6 sein und c kann größer oder gleich ungefähr 2,6 und kleiner oder gleich ungefähr 2,8 sein.In some aspects, a may be greater than or equal to about 1.4 and less than or equal to about 1.6, b may be greater than or equal to about 1.4 and less than or equal to about 1.6, and c may be greater than or equal to about 2.6 and be less than or equal to approximately 2.8.

Bei manchen Aspekten kann a ungefähr 1,5, b ungefähr 1,5 und c ungefähr 2,7 betragen.In some aspects, a may be approximately 1.5, b may be approximately 1.5, and c may be approximately 2.7.

Die Aluminiumlegierung kann ferner in Massenanteilen größer 0 % bis kleiner oder gleich 0,2 % Kupfer, größer 0 % bis kleiner oder gleich 0,2 % Zink und als Rest Aluminium umfassen.The aluminum alloy can also include in mass proportions greater than 0% to less than or equal to 0.2% copper, greater than 0% to less than or equal to 0.2% zinc and the balance aluminum.

Bei manchen Aspekten kann die Aluminiumlegierung in Massenanteilen größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 7,5 % Silicium, größer oder gleich ungefähr 0,05 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,1 % Mangan und größer oder gleich ungefähr 0,12 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,18 % Chrom umfassen. In diesem Fall kann die Aluminiumlegierung ferner in Massenanteilen größer oder gleich 0 % bis kleiner oder gleich 0,1 % Kupfer, größer oder gleich 0 % bis kleiner oder gleich 0,1 % Zink und als Rest Aluminium umfassen.In some aspects, the aluminum alloy may be in mass proportions greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0.1% manganese, and greater than or equal to about 0.12% to less than or equal to about 0.18% chromium. In this case, the aluminum alloy can further comprise in mass proportions greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% copper, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% zinc and the balance aluminum.

Bei einigen Aspekten kann die Aluminiumlegierung in Massenanteilen größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 7,5 % Silicium, größer oder gleich ungefähr 0,08 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,12 % Mangan und größer oder gleich ungefähr 0,1 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,15 % Chrom umfassen. In diesem Fall kann die Aluminiumlegierung ferner in Massenanteilen größer oder gleich 0 % bis kleiner oder gleich 0,1 % Kupfer, größer oder gleich 0 % bis kleiner oder gleich 0,1 % Zink und als Rest Aluminium umfassen.In some aspects, the aluminum alloy may be in mass proportions greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.08% to less than or equal to about 0.12% manganese, and greater than or equal to about 0.1% to less than or equal to about 0.15% chromium. In this case, the aluminum alloy can further comprise in mass proportions greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% copper, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% zinc and the balance aluminum.

Bei manchen Aspekten kann die Aluminiumlegierung in Massenanteilen größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 7,5 % Silicium, größer oder gleich ungefähr 0,3 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 % Magnesium, ungefähr 0,25 % Eisen, größer oder gleich ungefähr 0,08 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,12 % Mangan und größer oder gleich ungefähr 0,11 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,14 % Chrom umfassen.In some aspects, the aluminum alloy may be in mass proportions greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.3% to less than or equal to about 0.4% magnesium, about 0.25 % iron, greater than or equal to about 0.08% to less than or equal to about 0.12% manganese and greater than or equal to about 0.11% to less than or equal to about 0.14% chromium.

Nach dem Gießen der Aluminiumlegierung zu einem Aluminiumlegierungsformteil kann das Aluminiumlegierungsformteil ein mehrphasiges Mikrogefüge aufweisen, das eine Aluminiummatrixphase und eine Fe-haltige intermetallische Phase umfasst, die in der Aluminiummatrixphase verteilt ist. Die Fe-haltige intermetallische Phase kann eine Vielzahl von intermetallischen AlFeSi-Teilchen und eine Vielzahl von intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen umfassen, wobei M Mn und/oder Cr ist.After casting the aluminum alloy into an aluminum alloy molding, the aluminum alloy molding may have a multi-phase microstructure that includes an aluminum matrix phase and an Fe-containing intermetallic phase distributed in the aluminum matrix phase. The Fe-containing intermetallic phase may comprise a plurality of AlFeSi intermetallic particles and a plurality of Al(M, Fe)Si intermetallic particles, where M is Mn and/or Cr.

Bei manchen Aspekten können die intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen bezogen auf das Volumen mehr als 50 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen und die intermetallischen AlFeSi-Teilchen können bezogen auf das Volumen weniger als 50 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen.In some aspects, the Al(M, Fe)Si intermetallic particles may constitute more than 50% by volume of the Fe-containing intermetallic phase and the AlFeSi intermetallic particles may constitute less than 50% by volume of the Fe-containing intermetallic identify phase.

Bei manchen Aspekten können die intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen bezogen auf das Volumen mehr als 75 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen und die intermetallischen AlFeSi-Teilchen können bezogen auf das Volumen weniger als 25 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen.In some aspects, the Al(M, Fe)Si intermetallic particles may constitute more than 75% by volume of the Fe-containing intermetallic phase and the AlFeSi intermetallic particles may constitute less than 25% by volume of the Fe-containing intermetallic identify phase.

Die intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen weisen im zweidimensionalen Querschnitt betrachtet ein mittleres Aspektverhältnis von kleiner 3 auf.The intermetallic Al(M, Fe)Si particles have an average aspect ratio of less than 3 when viewed in a two-dimensional cross section.

Die intermetallischen AlFeSi-Teilchen weisen im zweidimensionalen Querschnitt betrachtet ein mittleres Aspektverhältnis von größer 3 auf.When viewed in a two-dimensional cross section, the intermetallic AlFeSi particles have an average aspect ratio of greater than 3.

Die Aluminiumlegierung darf beim Gießen in einem Stahlformhohlraum bei einer Temperatur von ungefähr 705 °C kein Anbacken an der Form aufweisen.The aluminum alloy must not exhibit mold caking when cast in a steel mold cavity at a temperature of approximately 705°C.

Offenbart ist ein Aluminiumlegierungsteil. Das Aluminiumlegierungsteil umfasst in Massenanteilen größer oder gleich ungefähr 6,5 % bis kleiner oder gleich ungefähr 8 % Silicium, größer oder gleich ungefähr 0,1 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,4 % Magnesium, größer oder gleich ungefähr 0,2 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,25 % Eisen, größer oder gleich ungefähr 0,05 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,15 % Mangan und größer oder gleich ungefähr 0,1 % bis kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % Chrom. Der Massenanteil von Eisen (Fe%), der Massenanteil von Mangan (Mn%) und der Massenanteil von Chrom (Cr%) in der Aluminiumlegierung entsprechen den folgenden mathematischen Beziehungen:

(iii) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1 und
(iv) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0,6 %,

wobei a größer oder gleich ungefähr 1,3 und kleiner oder gleich ungefähr 1,7 ist, b größer oder gleich ungefähr 1,2 und kleiner oder gleich ungefähr 1,7 ist und c größer oder gleich ungefähr 2,5 und kleiner oder gleich ungefähr 2,9 ist.An aluminum alloy part is disclosed. The aluminum alloy part comprises silicon in mass proportions greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8% silicon about 0.1% to less than or equal to about 0.4% magnesium, greater than or equal to about 0.2% to less than or equal to about 0.25% iron, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0, 15% manganese and greater than or equal to approximately 0.1% to less than or equal to approximately 0.2% chromium. The mass fraction of iron (Fe%), the mass fraction of manganese (Mn%) and the mass fraction of chromium (Cr%) in the aluminum alloy correspond to the following mathematical relationships:

(iii) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1 and
(iv) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0.6%,

Bei manchen Aspekten kann das Aluminiumlegierungsteil durch ein Kokillengießverfahren oder ein Sandgießverfahren hergestellt werden, bei dem ein Volumen einer Aluminiumlegierung in eine Form gegossen wird, die die Form des Aluminiumlegierungsteils bei einem Druck von kleiner oder gleich ungefähr 50 psi definiert, und dann mit einer durchschnittlichen Abkühlgeschwindigkeit von kleiner oder gleich ungefähr 10 Grad Celsius pro Sekunde auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das Aluminiumlegierungsteil kann eine Wandstärke von größer als 5 Millimeter bis kleiner oder gleich ungefähr 10 Millimeter aufweisen. In diesem Fall kann das Aluminiumlegierungsteil, nachdem es lösungsgeglüht und künstlich gealtert wurde, eine Streckgrenze im Bereich von größer oder gleich ungefähr 180 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 270 MPa, eine Bruchfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 260 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 330 MPa, eine Ermüdungsfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 70 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 100 MPa und eine Bruchdehnung im Bereich von größer oder gleich ungefähr 8 % bis kleiner oder gleich ungefähr 13 % aufweisen.In some aspects, the aluminum alloy part may be manufactured by a chill casting process or a sand casting process in which a volume of aluminum alloy is poured into a mold that defines the shape of the aluminum alloy part at a pressure less than or equal to about 50 psi and then at an average cooling rate is cooled to ambient temperature by less than or equal to approximately 10 degrees Celsius per second. The aluminum alloy part may have a wall thickness of greater than 5 millimeters to less than or equal to about 10 millimeters. In this case, the aluminum alloy part after being solution annealed and artificially aged can have a yield strength ranging from greater than or equal to about 180 MPa to less than or equal to approximately 270 MPa, a breaking strength ranging from greater than or equal to approximately 260 MPa to less than or equal to approximately 330 MPa, a fatigue strength ranging from greater than or equal to about 70 MPa to less than or equal to about 100 MPa and an elongation at break ranging from greater than or equal to about 8% to less than or equal to about 13%.

Bei anderen Aspekten kann das Aluminiumlegierungsteil durch ein Druckgussverfahren hergestellt werden, bei dem ein Volumen einer Aluminiumlegierung in eine Form gegossen wird, die die Form des Aluminiumlegierungsteils bei einem Druck im Bereich von ungefähr 1.500 psi bis ungefähr 25.400 psi definiert, und dann mit einer durchschnittlichen Abkühlgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 100 Grad Celsius pro Sekunde bis ungefähr 1.000 Grad Celsius pro Sekunde auf Umgebungstemperatur abgekühlt wird. Das Aluminiumlegierungsteil kann eine Wandstärke von größer oder gleich ungefähr 0,5 Millimeter bis kleiner ungefähr 5 Millimeter aufweisen. In diesem Fall kann das Aluminiumlegierungsteil, nachdem es auf Umgebungstemperatur abgekühlt wurde, eine Streckgrenze im Bereich von größer oder gleich ungefähr 100 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 130 MPa, eine Bruchfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 220 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 280 MPa und eine Bruchdehnung im Bereich von größer oder gleich ungefähr 8 % bis kleiner oder gleich ungefähr 17 % aufweisen.In other aspects, the aluminum alloy part may be manufactured by a die casting process in which a volume of aluminum alloy is cast into a mold that defines the shape of the aluminum alloy part at a pressure in the range of about 1,500 psi to about 25,400 psi and then at an average cooling rate is cooled to ambient temperature in the range of approximately 100 degrees Celsius per second to approximately 1,000 degrees Celsius per second. The aluminum alloy part may have a wall thickness of greater than or equal to about 0.5 millimeters to less than about 5 millimeters. In this case, the aluminum alloy part, after being cooled to ambient temperature, may have a yield strength ranging from greater than or equal to about 100 MPa to less than or equal to about 130 MPa, a breaking strength ranging from greater than or equal to about 220 MPa to less than or equal to about 280 MPa and have an elongation at break ranging from greater than or equal to approximately 8% to less than or equal to approximately 17%.

Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.Further areas of application result from the description given here. The description and specific examples in this summary are for illustrative purposes only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS

Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-7Si-0,25Fe-Legierung ohne Zusatz von Mangan oder Chrom.
2A, 2B und 2C zeigen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Al-7Si-0,25Fe-Legierungen, die einen Massenanteil von 0,1 %, 0,15 % bzw. 0,2 % Mangan umfassen.
3A, 3B und 3C zeigen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Al-7Si-0,25Fe-Legierungen, die einen Massenanteil von 0,1 %, 0,15 % bzw. 0,2 % Chrom umfassen.
4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-7,2Si-0,38Mg-0,11 Fe-Legierung ohne Zusatz von Mangan oder Chrom.
5 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-7,1 Si-0,35Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,05Mn-Legierung.
6 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0, 14Cr-0, 12Mn-Legierung.
7 ist ein Weibull-Diagramm der Wahrscheinlichkeit der prozentualen Beanspruchungszeit (in %) gegenüber der prozentualen Beanspruchungszeit (PBZ) für Proben einer AI-7,2Si-0,38Mg-0,11 Fe-Basislegierung, wobei die PBZ nach der folgenden Formel berechnet wird: [(Zyklenlebensdauer)/(vorgegebene Zyklenlebensdauer)]×100 %, wobei die Zyklenlebensdauer gleich der Anzahl der kumulativen Zyklen bis zum Versagen ist und die vorgegebene Zyklenlebensdauer gleich der Anzahl der vorgegebenen Zyklen ist.
8 zeigt ein Weibull-Diagramm der Wahrscheinlichkeit der PBZ (in %) gegenüber der PBZ für Proben einer AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung.
9 zeigt ein Diagramm der technischen Spannung (MPa) gegenüber der technischen Dehnung (%) für eine AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung (gestrichelte Linien) und eine AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung (durchgezogene Linien).
10 zeigt ein Diagramm der Umformung (J/m³) gegenüber der technischen Dehnung (%) für eine AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung (gestrichelte Linien mit quadratischen Datenmarkierungen) und eine AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung (durchgezogene Linien mit kreisförmigen Datenmarkierungen).
11 zeigt ein Diagramm des Gewichtsverlusts (in Gramm) gegenüber der Eintauchdauer (in Stunden) für eine AI-7Si-0,8Fe-Basislegierung (quadratische Datenmarkierungen) und eine AI-7Si-0,13Cr-0,1Mn-0,25Fe-Legierung (kreisförmige Datenmarkierungen).
12 zeigt das Bild einer intakten Niete zwischen einem Blech aus einer Al-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung und einem DP590-Stahlblech.

The drawings described herein are intended to illustrate selected embodiments only, rather than all possible embodiments, and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

1 shows a scanning electron micrograph of an AI-7Si-0.25Fe alloy without the addition of manganese or chromium.
2A , 2 B and 2C show scanning electron micrographs of Al-7Si-0.25Fe alloys, which contain a mass fraction of 0.1%, 0.15% and 0.2% manganese, respectively.
3A , 3B and 3C show scanning electron micrographs of Al-7Si-0.25Fe alloys, which contain a mass fraction of 0.1%, 0.15% and 0.2% chromium, respectively.
4 shows a scanning electron micrograph of an AI-7.2Si-0.38Mg-0.11 Fe alloy without the addition of manganese or chromium.
5 shows a scanning electron micrograph of an Al-7.1 Si-0.35Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.05Mn alloy.
6 shows a scanning electron micrograph of an Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0, 14Cr-0, 12Mn alloy.
7 is a Weibull plot of the probability of percent strain time (in%) versus percent strain time (PBZ) for samples of an Al-7.2Si-0.38Mg-0.11 Fe base alloy, where the PBZ is calculated using the following formula : [(cycle life)/(predetermined cycle life)]×100%, where the cycle life is equal to the number of cumulative Cycles to failure and the specified cycle life is equal to the number of specified cycles.
8th shows a Weibull plot of the probability of PBZ (in%) versus PBZ for samples of an Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy.
9 shows a graph of engineering stress (MPa) versus engineering strain (%) for an AI-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy (dashed lines) and an AI-7.3Si-0 .15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy (solid lines).
10 shows a graph of forming (J/m ³ ) versus engineering elongation (%) for an AI-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy (dashed lines with square data markers) and an AI- 7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy (solid lines with circular data marks).
11 shows a graph of weight loss (in grams) versus immersion time (in hours) for an AI-7Si-0.8Fe base alloy (square data markers) and an AI-7Si-0.13Cr-0.1Mn-0.25Fe alloy (circular data markers).
12 shows the image of an intact rivet between a sheet made of an Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy and a DP590 steel sheet.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Da beispielhafte Ausgestaltungen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausgestaltungen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.Because exemplary embodiments are provided, this is a careful disclosure that will convey the full scope to those skilled in the art. Numerous specific details are set forth, such as examples of specific compositions, components, devices, and methods, to provide a comprehensive understanding of the embodiments of the present disclosure. It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be used, that exemplary embodiments may be embodied in many different forms, and that none of them should be construed as limiting the scope of the disclosure. In some example embodiments, known processes, known device structures, and known technologies are not described in detail.

Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung beispielhafter Ausgestaltungen und ist nicht als einschränkend zu verstehen. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z. B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.The terminology used herein is intended to describe exemplary embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the", "the", "the" may also include the plural forms unless the context clearly indicates otherwise. The terms “comprise,” “comprising,” “including,” and “comprising” are inclusive and therefore specify the presence of specified features, elements, compositions, steps, integers, operations and/or components, but exclude the presence or addition one or more other features, integers, steps, operations, elements, components and/or groups thereof. Although the open term "comprehensive" is to be understood as a non-limiting term intended to describe and claim various embodiments set forth herein, in certain aspects the term may alternatively be understood as a more limiting and restrictive term, such as: . B. “consisting of” or “essentially consisting of”. Therefore, for any given embodiment that specifies compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or method steps, the present disclosure also expressly includes embodiments consisting of such specified compositions, materials, components, elements, features, integers Numbers, processes and/or procedural steps consist or essentially consist of them. In the case of "consisting of", the alternative embodiment excludes all additional compositions, materials, components, elements, features, integers, operations and/or process steps, while in the case of "consisting essentially of" all additional compositions, materials, components , elements, features, integers, processes and/or process steps that have a significant impact on the basic and novel properties are excluded from such a design, but all compositions, materials, components, elements, features, integers, processes and/or or process steps that do not significantly impact the basic and novel properties may be included in the design.

Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.All procedures, processes and operations described herein should not be construed to necessarily be performed in the order explained or illustrated, unless they are expressly identified as the order of performance. It is also understood that additional or alternative steps may be applied unless otherwise stated.

Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.When a component, element or layer is described as being “on” or “engaged with” another element or layer or as “connected” or “coupled” to it, it can be directly on or in engagement with or connected or coupled to the other component, element or layer, or there may be intervening elements or layers. However, if an element is described as being "directly on" or "directly engaged with" another element or layer, or as being "directly connected" or "directly coupled" to that or the same, no intervening elements or layers may be present be. Other words used to describe the relationship between elements should be construed in a similar manner (e.g. "between" versus "directly between,""adjacent" or "adjacent" versus "directly adjacent" or "immediately adjacent") etc.). As used herein, the term “and/or” includes combinations of one or more of the associated listed items.

Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden besprochen werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.Although the terms "first", "second", "third", etc. may be used herein to describe various steps, elements, components, areas, layers and/or sections, such steps, elements, components, areas, layers and/or sections are not limited by these terms unless otherwise stated. These terms may only be used to describe one step, element, component, area, layer or section from another step, element, component, area, layer or section differentiate. Terms such as “first,” “second,” and other numerical terms, when used herein, do not imply any sequence or order unless the context clearly indicates so. So one could consider a first step, a first element, a first component, a first region, a first layer or a first section, which are discussed below, as a second step, a second element, a second component, a second region, a second layer or a second Designate section without deviating from the teachings of the exemplary embodiments.

Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Figuren veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Figuren dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.Spatially or temporally relative terms such as "before", "after", "inner", "outer", "below", "below", "lower", "above", "upper" and the like may be used herein for convenience , to describe the relationship of an element or feature to one or more other elements or features, as illustrated in the figures. Spatial or temporal relative terms may be intended to include different orientations of the device or system in use or operation in addition to the orientation shown in the figures.

In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar und schließen geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, ein. Anders als bei den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z. B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen.Throughout this disclosure, the numerical values represent approximate dimensions or limits for ranges and include slight deviations from the stated values and configurations that are approximately the stated value as well as those values that are exactly the stated value. Unlike the working examples at the end of the detailed description, all numerical values of parameters (e.g. quantities or conditions) in this specification, including the appended claims, are to be understood as being in all cases replaced by the term “approximately “ are modified, regardless of whether “approximately” actually appears before the numerical value or not. “Approximately” means that the given numerical value allows for a slight inaccuracy (with some approximation to the precision of the value, approximately or fairly close to the value, almost). If the inaccuracy represented by "approximately" is not otherwise understood in the art with this ordinary meaning, then "approximately" as used herein means at least variations resulting from ordinary methods of measuring and using such parameters can. For example, "approximately" may mean a deviation of less than or equal to 5%, optionally less than or equal to 4%, optionally less than or equal to 3%, optionally less than or equal to 2%, optionally less than or equal to 1%, optionally less than or equal to 0.5 % and optionally less than or equal to 0.1% in certain aspects.

Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.In addition, the disclosure of ranges includes the disclosure of all values and further subdivided ranges within the entire range, including the endpoints and the subranges specified for the ranges.

Wie hierin verwendet, werden die Begriffe „Zusammensetzung“ und „Material“ austauschbar verwendet, um sich allgemein auf eine Substanz zu beziehen, die wenigstens die bevorzugten chemischen Bestandteile, Elemente oder Verbindungen enthält, die aber auch zusätzliche Elemente, Verbindungen oder Substanzen, einschließlich Spuren von Verunreinigungen, enthalten kann, sofern nicht anders angegeben. Eine „X-basierte“ Zusammensetzung oder ein „X-basiertes“ Material bezieht sich im weitesten Sinne auf Zusammensetzungen oder Materialien, in denen „X“ der größte Einzelbestandteil auf einer Gewichtsprozentbasis (%) ist. Dies kann sowohl Zusammensetzungen oder Materialien mit einem Gewichtsanteil von größer als 50 % X als auch solche mit einem Gewichtsanteil von kleiner als 50 % X umfassen, solange X der größte Einzelbestandteil der Zusammensetzung oder des Materials, bezogen auf das Gesamtgewicht, ist.As used herein, the terms "composition" and "material" are used interchangeably to generally refer to a substance that contains at least the preferred chemical components, elements or compounds, but also contains additional elements, compounds or substances, including trace amounts of impurities, unless otherwise stated. An “X-based” composition or material broadly refers to compositions or materials in which “X” is the largest single ingredient on a weight percent (%) basis. This can include both compositions or materials with a weight fraction greater than 50% X as well as those with a weight fraction less than 50% X, as long as X is the largest single is part of the composition or material, based on the total weight.

Der hierin verwendete Begriff „Aluminiumlegierung“ bezieht sich auf ein Material, das einen Gewichtsanteil von größer oder gleich ungefähr 80 % oder größer oder gleich ungefähr 90 % Aluminium (Al) und ein oder mehrere andere Elemente (als „Legierungselemente“ bezeichnet) umfasst, die so ausgewählt sind, dass sie dem Material bestimmte erwünschte Eigenschaften verleihen, die reines Aluminium nicht aufweist.As used herein, the term "aluminum alloy" refers to a material that comprises a weight fraction of greater than or equal to about 80% or greater than or equal to approximately 90% aluminum (Al) and one or more other elements (referred to as "alloy elements") which are selected to give the material certain desirable properties that pure aluminum does not have.

Die hierin beschriebenen Aluminiumlegierungszusammensetzungen können durch eine Abfolge chemischer Symbole für das Basiselement (d. h. Al) und seine wichtigsten Legierungselemente (z. B. Si, Mg, Fe, Mn und/oder Cr) dargestellt werden, wobei die Legierungselemente in der Reihenfolge abnehmender Massenprozente (oder alphabetisch, wenn die Prozentsätze gleich sind) angeordnet sind. Die Zahl, die dem chemischen Symbol für jedes Legierungselement vorangestellt ist, gibt den durchschnittlichen Massenprozentsatz dieses Elements in der Legierungszusammensetzung an. Zum Beispiel kann eine Aluminiumlegierung, die in Massenanteilen 7 % Silicium (Si), 0,25 % Eisen (Fe) und als Rest AI umfasst, als AI-7Si-0,25Fe dargestellt werden.The aluminum alloy compositions described herein may be represented by a sequence of chemical symbols for the base element (i.e., Al) and its major alloying elements (e.g., Si, Mg, Fe, Mn, and/or Cr), with the alloying elements in order of decreasing mass percent ( or alphabetically if the percentages are the same). The number preceding the chemical symbol for each alloying element indicates the average mass percentage of that element in the alloy composition. For example, an aluminum alloy containing 7% silicon (Si), 0.25% iron (Fe) and the balance Al in mass proportions can be represented as AI-7Si-0.25Fe.

Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.Exemplary embodiments will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

Die vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen sind so formuliert, dass sie beim Gießen eine hohe Anbackbeständigkeit aufweisen, ohne dass große Mengen an Eisen oder Mangan zugesetzt werden müssen. So können die vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Aluminiumlegierungsgussteilen verwendet werden, die eine erwünschte Kombination aus hoher Duktilität und hoher Anbackbeständigkeit aufweisen. Bei manchen Aspekten können die vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen als „Mehrzwecklegierungen“ bezeichnet werden, da solche Legierungen für die erfolgreiche Herstellung sowohl von relativ dünnwandigen Teilen mittels Hochdruckgießverfahren, z. B. Druckgießverfahren, als auch von relativ dickwandigen Teilen mittels Niederdruckgießverfahren verwendet werden können. Beispiele für relativ druckarme Gießverfahren sind das Kokillengießverfahren (z. B. Niederdruck-, Gegendruck- und Schwerkraftgießverfahren) sowie der Sandguss. Aluminiumlegierungsteile, die aus der vorliegend offenbarten Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden (entweder durch Hochdruckgießverfahren oder durch relativ druckarme Gießverfahren), weisen eine ausgezeichnete Gießbarkeit und eine optimale Kombination von Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit auf, unabhängig von der Art des Gießverfahrens, das zur Herstellung des Aluminiumlegierungsteils verwendet wird. Darüber hinaus können die Mehrzweckeigenschaften der vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen ermöglichen, dass aus solchen Legierungen gegossene Teile leichter recycelt werden können, indem die Zahl der möglichen nachgelagerten Verwendungen für die Teile als Schrott erhöht wird.The aluminum alloys disclosed herein are formulated to have high caking resistance when cast without the need to add large amounts of iron or manganese. Thus, the aluminum alloys disclosed herein can be used to produce aluminum alloy castings that have a desirable combination of high ductility and high caking resistance. In some aspects, the aluminum alloys disclosed herein may be referred to as "general purpose alloys" because such alloys are suitable for the successful manufacture of both relatively thin-walled parts using high pressure casting processes, e.g. B. die casting processes, as well as relatively thick-walled parts using low-pressure casting processes can be used. Examples of relatively low-pressure casting processes are the chill casting process (e.g. low-pressure, counter-pressure and gravity casting processes) and sand casting. Aluminum alloy parts cast from the general purpose aluminum alloy disclosed herein (either by high pressure casting processes or by relatively low pressure casting processes) exhibit excellent castability and an optimal combination of fatigue strength and fracture toughness, regardless of the type of casting process used to produce the aluminum alloy part. Additionally, the multi-purpose properties of the aluminum alloys disclosed herein may allow parts cast from such alloys to be more easily recycled by increasing the number of possible downstream uses for the parts as scrap.

Eine Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung zum Gießen von Aluminiumlegierungsformteilen kann zusätzlich zu Aluminium Legierungselemente aus Silicium (Si), Magnesium (Mg), Eisen (Fe), Mangan (Mn) und Chrom (Cr) umfassen und wird daher hierin als Al-Si-Mg-Fe-Mn-Cr-Legierung bezeichnet. Bei manchen Aspekten kann die Mehrzweckaluminiumlegierung Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 6,5 % oder ungefähr 7 % Silicium, kleiner oder gleich ungefähr 8 % oder ungefähr 7,5 % Silicium oder zwischen ungefähr 6,5 % bis ungefähr 8 % oder ungefähr 7 % bis ungefähr 7,5 % Silicium umfassen. Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 0,1 % oder ungefähr 0,15 % Magnesium, kleiner oder gleich ungefähr 0,4 % oder ungefähr 0,35 % Magnesium oder zwischen ungefähr 0,1 % bis ungefähr 0,4 % oder ungefähr 0,15 % bis ungefähr 0,35 % Magnesium umfassen. Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 0,2 % oder ungefähr 0,22 % Eisen, kleiner oder gleich ungefähr 0,25 % oder ungefähr 0,24 % Eisen oder zwischen ungefähr 0,2 % bis ungefähr 0,25 % oder ungefähr 0,22 % bis ungefähr 0,24 % Eisen umfassen. Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 0,05 % oder ungefähr 0,08 % Mangan, kleiner oder gleich ungefähr 0,15 % oder ungefähr 0,12 % Mangan oder zwischen ungefähr 0,05 % bis ungefähr 0,15 % oder ungefähr 0,08 % bis ungefähr 0,12 % Mangan umfassen. Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 0,10 % oder ungefähr 0,12 % Chrom, kleiner oder gleich ungefähr 0,20 % oder ungefähr 0,18 % Chrom oder zwischen ungefähr 0,10 % bis ungefähr 0,20 % oder ungefähr 0,12 % bis ungefähr 0,18 % Chrom umfassen.A general purpose aluminum alloy composition for casting aluminum alloy moldings may include alloying elements of silicon (Si), magnesium (Mg), iron (Fe), manganese (Mn) and chromium (Cr) in addition to aluminum and is therefore referred to herein as Al-Si-Mg-Fe- Mn-Cr alloy called. In some aspects, the general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 6.5% or about 7% silicon, less than or equal to about 8% or about 7.5% silicon, or between about 6.5% to about 8% or about 7% to about 7.5% silicon. The general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 0.1% or about 0.15% magnesium, less than or equal to about 0.4% or about 0.35% magnesium, or between about 0.1% to about 0.4% or about 0.15% to about 0.35% magnesium. The general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 0.2% or about 0.22% iron, less than or equal to about 0.25% or about 0.24% iron, or between about 0.2% to about 0.25% or about 0.22% to about 0.24% iron. The general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 0.05% or about 0.08% manganese, less than or equal to about 0.15% or about 0.12% manganese, or between about 0.05% to about 0.15% or about 0.08% to about 0.12% manganese. The general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 0.10% or about 0.12% chromium, less than or equal to about 0.20% or about 0.18% chromium, or between about 0.10% to about 0.20% or about 0.12% to about 0.18% chromium.

Die Gesamtmenge und die jeweiligen Mengen an Si, Mg, Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung werden so gewählt, dass das Recycling von Aluminiumschrott gefördert wird, beispielsweise indem ermöglicht wird, dass aluminiumhaltige Schrottmaterialien als Ausgangsmaterial in der Produktionsrezeptur für die Legierung verwendet werden können, und/oder indem die Legierung die Fähigkeit erhält, für die Herstellung einer Vielzahl verschiedener Produkte verwendet werden zu können, was die Entwicklung geschlossener Recyclingprozesse ermöglichen kann, bei denen Schrottmaterialien in neue Produkte umgewandelt werden, ohne dass Abfälle entstehen und ohne dass Rohstoffe hinzugefügt werden müssen. Darüber hinaus werden die Gesamtmenge und die jeweiligen Mengen an Si, Mg, Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt, dass die Legierung beim Gießen bestimmte vorteilhafte Eigenschaften erhält und daraus hergestellte Aluminiumlegierungsteile bestimmte wünschenswerte mechanische und chemische Eigenschaften erhalten, während die Gesamtmenge an Legierungselementen in der Legierung minimiert wird. Beispielsweise wird der Siliciumanteil in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt, dass die Legierungsschmelze ein geeignetes Fließvermögen für das Gießen, eine relativ niedrige Schmelztemperatur, eine ausgezeichnete Formstabilität und eine geringe Wärmeausdehnung erhält. Die Menge an Magnesium in der Mehrzweckaluminiumlegierung kann so gewählt werden, dass die Mehrzweckaluminiumlegierung eine mechanische Festigkeit erhält.The total and respective amounts of Si, Mg, Fe, Mn and Cr in the general-purpose aluminum alloy are selected to promote the recycling of aluminum scrap, for example by allowing aluminum-containing scrap materials to be used as a starting material in the production recipe for the alloy , and/or by giving the alloy the ability to be used in the manufacture of a variety of different products, which may enable the development of closed-loop recycling processes using scrap materials materials can be converted into new products without creating waste and without having to add raw materials. In addition, the total amount and respective amounts of Si, Mg, Fe, Mn and Cr in the general purpose aluminum alloy are selected so that the alloy acquires certain advantageous properties when cast and aluminum alloy parts made therefrom obtain certain desirable mechanical and chemical properties while the total amount of Alloying elements in the alloy are minimized. For example, the silicon content in the general-purpose aluminum alloy is selected so that the alloy melt has suitable fluidity for casting, a relatively low melting temperature, excellent dimensional stability and low thermal expansion. The amount of magnesium in the general-purpose aluminum alloy can be selected so that the general-purpose aluminum alloy has mechanical strength.

Die Gesamtmenge und die jeweiligen Mengen an Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung werden so gewählt, dass die Legierung während des Gießens Anbackbeständigkeit und eine wünschenswerte Kombination aus hoher Duktilität, hoher Festigkeit, Ermüdungsbeständigkeit und Bruchzähigkeit erhält, während die Menge an Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung minimiert wird. Die Menge an Fe in der Mehrzweckaluminiumlegierung wird so gewählt, dass die nachteiligen Auswirkungen auf das Mikrogefüge und die mechanischen Eigenschaften der daraus hergestellten Aluminiumlegierungsteile begrenzt werden, wobei das Vorhandensein von Fe als übliche Verunreinigung in aluminiumhaltigen Schrottmaterialien berücksichtigt wird. Die Menge an Mn in der Mehrzweckaluminiumlegierung wird so gewählt, dass sie die relativ geringe Menge an Fe in der Legierung ausgleicht, indem sie der Legierung während des Gießens Anbackbeständigkeit verleiht, die daraus hergestellten Aluminiumlegierungsteile mit einem gewünschten Mikrogefüge für verbesserte mechanische Eigenschaften versieht und das Vorhandensein von Mn als Verunreinigung oder üblichen Zusatz in bestimmten aluminiumhaltigen Schrottmaterialien (z. B. Aluminium-Getränkedosen) berücksichtigt. Die Menge an Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung wird so gewählt, dass sie die relativ geringe Menge an Fe in der Legierung ausgleicht, indem sie der Legierung während des Gießens Anbackbeständigkeit verleiht und die daraus hergestellten Aluminiumlegierungsteile mit einem gewünschten Mikrogefüge für verbesserte mechanische Eigenschaften versieht, während gleichzeitig der unerwünschte Aufbau von Schlamm verhindert wird.The total and respective amounts of Fe, Mn and Cr in the general purpose aluminum alloy are selected to provide the alloy with anti-caking resistance during casting and a desirable combination of high ductility, high strength, fatigue resistance and fracture toughness, while the amount of Fe, Mn and Cr in the general purpose aluminum alloy is minimized. The amount of Fe in the general-purpose aluminum alloy is selected to limit the adverse effects on the microstructure and mechanical properties of the aluminum alloy parts made therefrom, taking into account the presence of Fe as a common impurity in aluminum-containing scrap materials. The amount of Mn in the general purpose aluminum alloy is chosen to compensate for the relatively small amount of Fe in the alloy, by imparting anti-caking to the alloy during casting, providing the aluminum alloy parts made therefrom with a desired microstructure for improved mechanical properties and the presence of Mn is considered as an impurity or common additive in certain aluminum-containing scrap materials (e.g. aluminum beverage cans). The amount of Cr in the general purpose aluminum alloy is chosen to compensate for the relatively small amount of Fe in the alloy, imparting anti-caking to the alloy during casting and providing the aluminum alloy parts made therefrom with a desired microstructure for improved mechanical properties, while at the same time the undesirable build-up of sludge is prevented.

Aluminiumlegierungsteile, die aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden, können ein mehrphasiges Mikrogefüge aufweisen, das eine kubisch flächenzentrierte Aluminiummatrixphase (fcc) und eine oder mehrere Fe-haltige intermetallische Phasen umfasst, die in der Aluminiummatrixphase verteilt sind. Das mehrphasige Mikrogefüge von Aluminiumlegierungsteilen, die aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden, kann (zusätzlich zu der einen oder den mehreren Fe-haltigen intermetallischen Phasen) eine oder mehrere siliciumhaltige eutektische Phasen umfassen, die in der Aluminiummatrixphase verteilt sind. In dem mehrphasigen Mikrogefüge der Mehrzweckaluminiumlegierung können die eine oder die mehreren Fe-haltigen intermetallischen Phasen in Bereichen vorhanden sein, die zwischen der Aluminiummatrixphase und der einen oder den mehreren siliciumhaltigen eutektischen Phasen definiert sind. Das mehrphasige Mikrogefüge der Mehrzweckaluminiumlegierung kann vorhanden sein, nachdem das Gussteil ursprünglich geformt und auf Umgebungstemperatur abgekühlt wurde, oder das mehrphasige Mikrogefüge kann in der Mehrzweckaluminiumlegierung entwickelt werden, indem das Gussteil einem oder mehreren Wärmebehandlungsverfahren unterzogen wird (z. B. einem Lösungsglühen mit anschließendem Abschrecken und einem Glühen zur künstlichen Alterung), wie weiter unten erörtert wird. Die Aluminiummatrixphase kann aus einem aluminiumbasierten Material bestehen und darf nicht 100 % Aluminium umfassen; stattdessen kann die Aluminiummatrixphase eine feste Lösung umfassen, die ein oder mehrere Legierungselemente aufweist, die substituierend und/oder interstitiell in ein Aluminiumkristallgitter eingebaut sind.Aluminum alloy parts cast from the general-purpose aluminum alloy may have a multiphase microstructure that includes a face-centered cubic aluminum matrix phase (fcc) and one or more Fe-containing intermetallic phases distributed in the aluminum matrix phase. The multiphase microstructure of aluminum alloy parts cast from the general purpose aluminum alloy may include (in addition to the one or more Fe-containing intermetallic phases) one or more silicon-containing eutectic phases distributed in the aluminum matrix phase. In the multi-phase microstructure of the general purpose aluminum alloy, the one or more Fe-containing intermetallic phases may be present in regions defined between the aluminum matrix phase and the one or more silicon-containing eutectic phases. The multi-phase microstructure of the general-purpose aluminum alloy may be present after the casting is initially formed and cooled to ambient temperature, or the multi-phase microstructure may be developed in the general-purpose aluminum alloy by subjecting the casting to one or more heat treatment processes (e.g., solution annealing followed by quenching and annealing for artificial aging) as discussed below. The aluminum matrix phase may consist of an aluminum-based material and may not comprise 100% aluminum; instead, the aluminum matrix phase may comprise a solid solution having one or more alloying elements substituted and/or interstitially incorporated into an aluminum crystal lattice.

Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass der Einschluss von Fe in der Mehrzweckaluminiumlegierung zur Bildung einer Al-, Fe- und Si-haltigen intermetallischen Phase (hierin als „intermetallische AlFeSi“-Phase bezeichnet) innerhalb der Aluminiummatrixphase führen kann, was sich nachteilig auf die Ermüdungsbeständigkeit, die Bruchzähigkeit und insbesondere die Duktilität der daraus hergestellten Aluminiumlegierungsteile auswirken kann. Ohne an eine bestimmte Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass solche nachteiligen Auswirkungen zumindest teilweise auf die Morphologie der mikrometergroßen intermetallischen AlFeSi-Teilchen zurückzuführen sind, die eine monokline, kristallografische Struktur aufweisen können. Darüber hinaus wird angenommen, dass das Kristallwachstum der intermetallischen AlFeSi-Teilchen während der Erstarrung der Schmelze beim Gießen in erster Linie zweidimensional erfolgt, was zur Bildung plattenförmiger Strukturen mit hohen Aspektverhältnissen führt, z. B. Aspektverhältnissen von größer 3, im zweidimensionalen Querschnitt des Aluminiumlegierungsteils betrachtet. Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass, wenn eine äußere Kraft auf ein Gussteil aus einer Aluminiumlegierung mit plättchenförmigen intermetallischen AlFeSi-Teilchen einwirkt, aufgrund von Spannungskonzentrationen ein Bruch im Gussteil auftreten kann, der die Dauerhaltbarkeit und/oder das Stoßverhalten des Teils beeinträchtigen kann. Die intermetallische AlFeSi-Phase ist ein AI-, Fe- und Si-basiertes Material, d. h. die intermetallische AlFeSi-Phase umfasst hauptsächlich die Elemente Al, Fe und Si, kann aber auch ein oder mehrere andere Elemente, z. B. Cr und/oder Mn, in relativ geringen Mengen umfassen. Die kombinierten Mengen an Al, Fe und Si in der intermetallischen AlFeSi-Phase können beispielsweise größer 80 Gew.-%, größer 90 Gew.-% oder vorzugsweise größer 95 Gew.% der intermetallischen AlFeSi-Phase ausmachen.Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that the inclusion of Fe in the general purpose aluminum alloy results in the formation of an Al-, Fe-, and Si-containing intermetallic phase (referred to herein as “AlFeSi intermetallic” phase) within the aluminum matrix phase can, which can have a detrimental effect on the fatigue resistance, fracture toughness and especially the ductility of the aluminum alloy parts made from it. Without wishing to be bound by any particular theory, it is believed that such adverse effects are at least partially due to the morphology of the micron-sized AlFeSi intermetallic particles, which may have a monoclinic crystallographic structure. Furthermore, it is believed that the crystal growth of the AlFeSi intermetallic particles during solidification of the melt during casting occurs primarily in two dimensions, leading to the formation of plate-shaped structures with high aspect ratios, e.g. B. Aspect ratios greater than 3, viewed in the two-dimensional cross section of the aluminum alloy part. Without wishing to be bound by theory, it is assumed that if an external force acts on a casting made of an aluminum alloy with platelet-shaped intermetallic AlFeSi particles, a fracture can occur in the casting due to stress concentrations, which can affect the durability and / or the impact behavior of the part. The AlFeSi intermetallic phase is an Al, Fe and Si-based material, that is, the AlFeSi intermetallic phase mainly includes the elements Al, Fe and Si, but may also include one or more other elements, e.g. B. Cr and / or Mn, in relatively small amounts. The combined amounts of Al, Fe and Si in the intermetallic AlFeSi phase can, for example, make up greater than 80% by weight, greater than 90% by weight or preferably greater than 95% by weight of the intermetallic AlFeSi phase.

Es wurde herausgefunden, dass die Bildung einer AI-, M-, Fe- und Si-haltigen intermetallischen Phase (hierin als „intermetallische AI(M, Fe)Si-Phase“ bezeichnet, wobei M Mn und/oder Cr ist) innerhalb der Aluminiummatrixphase die Bildung der intermetallischen AlFeSi-Phase verhindern kann. Im Gegensatz zur intermetallischen AlFeSi-Phase kann die intermetallische AI(M, Fe)Si-Phase eine kubische, kristallografische Struktur mit einheitlicherer Oberflächenenergie aufweisen. Darüber hinaus kann das Wachstum von intermetallischen Al(M, Fe)Si-Teilchen innerhalb der Aluminiummatrixphase im Allgemeinen dreidimensional erfolgen, was zur Bildung von intermetallischen Teilchen mit relativ geringen Aspektverhältnissen führen kann, z. B. Aspektverhältnissen von kleiner 3, im zweidimensionalen Querschnitt des Aluminiumlegierungsteils betrachtet. Ohne an die Theorie gebunden sein zu wollen, wird angenommen, dass die Bildung der intermetallischen Al(M, Fe)Si-Phase innerhalb der Aluminiummatrixphase wenig bis gar keine nachteiligen Auswirkungen auf die Ermüdungsbeständigkeit, Bruchzähigkeit oder Duktilität der Mehrzweckaluminiumlegierung hat. Die intermetallische AI(M, Fe)Si-Phase ist ein AI-, Mn-, Cr-, Fe- und Si-basiertes Material, d. h. die intermetallische AI(M, Fe)Si-Phase umfasst hauptsächlich die Elemente AI, Mn, Cr, Fe und Si. Die kombinierten Mengen an AI, Mn, Cr, Fe und Si in der intermetallischen Al(M, Fe)Si-Phase können beispielsweise mehr als 90 % des Gewichts der intermetallischen Al(M, Fe)Si-Phase umfassen.It was found that the formation of an Al, M, Fe and Si-containing intermetallic phase (herein referred to as “Al(M, Fe)Si intermetallic phase”, where M is Mn and/or Cr) within the Aluminum matrix phase can prevent the formation of the intermetallic AlFeSi phase. In contrast to the AlFeSi intermetallic phase, the Al(M, Fe)Si intermetallic phase can have a cubic crystallographic structure with more uniform surface energy. Furthermore, the growth of Al(M, Fe)Si intermetallic particles within the aluminum matrix phase can generally occur in three dimensions, which can lead to the formation of intermetallic particles with relatively low aspect ratios, e.g. B. Aspect ratios of less than 3, viewed in the two-dimensional cross section of the aluminum alloy part. Without wishing to be bound by theory, it is believed that the formation of the Al(M, Fe)Si intermetallic phase within the aluminum matrix phase has little to no adverse effect on the fatigue resistance, fracture toughness or ductility of the general purpose aluminum alloy. The AI(M, Fe)Si intermetallic phase is an Al, Mn, Cr, Fe and Si based material, i.e. H. the intermetallic Al(M, Fe)Si phase mainly includes the elements Al, Mn, Cr, Fe and Si. For example, the combined amounts of Al, Mn, Cr, Fe and Si in the Al(M, Fe)Si intermetallic phase may comprise more than 90% of the weight of the Al(M, Fe)Si intermetallic phase.

Um sicherzustellen, dass Aluminiumlegierungsteile, die aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden, eine ausreichende Duktilität, Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit aufweisen, werden die Gesamtmenge und die jeweiligen Mengen an Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt, dass die Bildung einer intermetallischen AI(M, Fe)Si-Phase innerhalb der Aluminiummatrixphase gefördert wird, um die Bildung der intermetallischen AlFeSi-Phase in der Tat zu verhindern, während die Gesamtmenge an Fe-haltigen intermetallischen Phasen innerhalb der Aluminiummatrixphase minimiert wird. Gleichzeitig werden die Mengen an Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt, dass die Verwendung von aluminiumhaltigem Schrott bei der Formulierung der Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung möglich ist, während gleichzeitig die Mengen an Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung begrenzt werden, um die Anzahl der nachgeschalteten Optionen für das Recycling von Aluminiumlegierungsteilen, die aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden, zu erhöhen.In order to ensure that aluminum alloy parts cast from the general-purpose aluminum alloy have sufficient ductility, fatigue strength and fracture toughness, the total and respective amounts of Fe, Mn and Cr in the general-purpose aluminum alloy are selected to prevent the formation of an intermetallic Al(M, Fe)Si phase within the aluminum matrix phase is promoted to in effect prevent the formation of the AlFeSi intermetallic phase while minimizing the total amount of Fe-containing intermetallic phases within the aluminum matrix phase. At the same time, the amounts of Fe, Mn and Cr in the general-purpose aluminum alloy are selected to allow the use of aluminum-containing scrap in the formulation of the general-purpose aluminum alloy composition, while at the same time limiting the amounts of Fe, Mn and Cr in the general-purpose aluminum alloy in order to reduce the number of to increase downstream options for recycling aluminum alloy parts cast from the general purpose aluminum alloy.

Vor der Entwicklung der vorliegend offenbarten Mehrzweckaluminiumlegierung wurde angenommen, dass Aluminiumlegierungszusammensetzungen so formuliert wurden, dass sie entweder (i) insbesondere bei Druckgussverfahren eine gute Anbackbeständigkeit aufweisen, indem relativ große Mengen an Fe und/oder Mn zugesetzt werden, oder (ii) insbesondere bei relativ druckarmen Gießverfahren daraus hergestellte Aluminiumlegierungsteile eine hohe Duktilität und eine hohe Ermüdungsfestigkeit erhalten, indem die Menge an Übergangsmetallelementen (z. B. Fe, Mn und Cr) in den Legierungszusammensetzungen auf weniger als 0,15 Massenprozent begrenzt wird. Die vorliegend offenbarte Mehrzweckaluminiumlegierung kann zur Bildung von Aluminiumlegierungsgussteilen mit hoher Duktilität verwendet werden und ermöglicht gleichzeitig die Aufnahme von insgesamt bis zu 0,6 Massenprozent Fe, Mn und Cr in die Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung. Um dies zu erreichen, wurde erkannt, dass die kombinierten Massenanteile von Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt oder gesteuert werden sollten, dass der relativ hohe Massenanteil von Fe in der Mehrzweckaluminiumlegierung ausgeglichen wird, ohne dass eine übermäßige Menge an Mn und/oder Cr hinzugefügt wird. Wird Mn einer Si- und Fe-haltigen Aluminiumlegierung zugesetzt, wurde erkannt, dass ein Massenverhältnis von Mn zu Fe von größer oder gleich ungefähr 1 zu 1,5 ausreicht, um die Bildung von intermetallischen AlFeSi-Teilchen in Gussteilen, die aus der Si- und Fe-haltigen Aluminiumlegierung hergestellt werden, zu verhindern. Darüber hinaus wurde erkannt, dass bei Zugabe gleicher Mengen von Cr und Mn zu Si- und Fe-haltigen Aluminiumlegierungen Cr die Bildung einer intermetallischen AlFeSi-Phase wirksamer unterdrückt als Mn. Wird Cr einer Si- und Fe-haltigen Aluminiumlegierung zugesetzt, wurde erkannt, dass daher ein Massenverhältnis von Cr zu Fe von größer oder gleich ungefähr 0,5 zu 0,8 ausreicht, um die Bildung von intermetallischen AlFeSi-Teilchen in Gussteilen, die aus der Si- und Fe-haltigen Aluminiumlegierung hergestellt werden, zu verhindern.Prior to the development of the general purpose aluminum alloy disclosed herein, it was believed that aluminum alloy compositions were formulated to either (i) have good anti-caking properties, particularly in die casting processes, by adding relatively large amounts of Fe and/or Mn, or (ii) particularly in relatively large amounts of Fe and/or Mn Aluminum alloy parts made from low-pressure casting processes obtain high ductility and high fatigue strength by limiting the amount of transition metal elements (e.g. Fe, Mn and Cr) in the alloy compositions to less than 0.15 percent by mass. The general purpose aluminum alloy disclosed herein can be used to form high ductility aluminum alloy castings while allowing up to 0.6 mass percent total Fe, Mn and Cr to be incorporated into the general purpose aluminum alloy composition. To achieve this, it was recognized that the combined mass fractions of Mn and Cr in the general purpose aluminum alloy should be selected or controlled to balance the relatively high mass fraction of Fe in the general purpose aluminum alloy without producing an excessive amount of Mn and/or Cr will be added. When Mn is added to an aluminum alloy containing Si and Fe, it has been recognized that a Mn to Fe mass ratio of greater than or equal to approximately 1 to 1.5 is sufficient to prevent the formation of AlFeSi intermetallic particles in castings made from the Si and Fe-containing aluminum alloy. In addition, it was recognized that when equal amounts of Cr and Mn are added to Si- and Fe-containing aluminum alloys, Cr suppresses the formation of an AlFeSi intermetallic phase more effectively than Mn. Therefore, when Cr is added to an aluminum alloy containing Si and Fe, it has been recognized that a Cr to Fe mass ratio of greater than or equal to approximately 0.5 to 0.8 is sufficient to prevent the formation of AlFeSi intermetallic particles in castings made of made of aluminum alloy containing Si and Fe.

Um sicherzustellen, dass die Mehrzweckaluminiumlegierung zur Bildung von Aluminiumlegierungsgussteilen mit ausreichender Duktilität verwendet werden kann, wurde erkannt, dass der Massenanteil von Eisen (Fe%), der Massenanteil von Mangan (Mn%) und der Massenanteil von Chrom (Cr%) in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt oder gesteuert werden sollten, dass die folgende mathematische Beziehung erfüllt wird: $\frac{M n % + (a \times C r %)}{F e %} > 1$

wobei a größer oder gleich ungefähr 1,3 oder ungefähr 1,4, kleiner oder gleich ungefähr 1,7 oder ungefähr 1,6 oder zwischen ungefähr 1,3 bis ungefähr 1,7 oder ungefähr 1,4 bis ungefähr 1,6 ist. Bei manchen Aspekten beträgt a ungefähr 1,5.In order to ensure that the general-purpose aluminum alloy can be used to form aluminum alloy castings with sufficient ductility, it was recognized that the mass fraction of iron (Fe%), the mass fraction of manganese (Mn%) and the mass fraction of chromium (Cr%) in the general-purpose aluminum alloy should be chosen or controlled so that the following mathematical relationship is satisfied:

\frac{M n % + (a \times C r %)}{F e %} > 1

where a is greater than or equal to about 1.3 or about 1.4, less than or equal to about 1.7 or about 1.6, or between about 1.3 to about 1.7 or about 1.4 to about 1.6. In some aspects a is approximately 1.5.

Um die Bildung von unerwünschtem Grobschlamm zu vermeiden und den Gesamtvolumenanteil von Fe-haltigen intermetallischen Phasen in der Mehrzweckaluminiumlegierung zu minimieren, sollte der Massenanteil von Mangan größer oder gleich ungefähr 0,05 % oder größer oder gleich ungefähr 0,08 % sein und der Massenanteil von Chrom sollte kleiner oder gleich ungefähr 0,20 % oder kleiner oder gleich ungefähr 0,18 % sein, bezogen auf die Gesamtmasse der Mehrzweckaluminiumlegierung.In order to avoid the formation of undesirable sludge and to minimize the total volume fraction of Fe-containing intermetallic phases in the general purpose aluminum alloy, the mass fraction of manganese should be greater than or equal to about 0.05% or greater than or equal to about 0.08% and the mass fraction of Chromium should be less than or equal to about 0.20% or less than or equal to about 0.18% based on the total mass of the general purpose aluminum alloy.

Werden die Massenanteile (in Prozent) von Fe, Mn und Cr in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt oder gesteuert, dass sie die in Formel (1) dargelegte mathematische Beziehung erfüllen, können Aluminiumlegierungsteile, die aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen werden, eine Fe-haltige intermetallische Phase umfassen, die in einer Aluminiummatrixphase verteilt ist, und die Fe-haltige intermetallische Phase kann eine Vielzahl von intermetallischen AlFeSi-Teilchen und eine Vielzahl von intermetallischen Al(M, Fe)Si-Teilchen umfassen. Darüber hinaus kann die intermetallische AI(M, Fe)Si-Phase die dominierende Fe-haltige intermetallische Phase innerhalb der Aluminiummatrixphase sein. Anders gesagt können die intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen, bezogen auf das Volumen, mehr als 50 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen und die intermetallischen AlFeSi-Teilchen können, bezogen auf das Volumen, weniger als 50 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen. Bei manchen Aspekten können die intermetallischen AI(M, Fe)Si-Teilchen, bezogen auf das Volumen, mehr als 75 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen und die intermetallischen AlFeSi-Teilchen können, bezogen auf das Volumen, weniger als 25 % der Fe-haltigen intermetallischen Phase ausmachen.If the mass proportions (in percent) of Fe, Mn and Cr in the general-purpose aluminum alloy are selected or controlled to satisfy the mathematical relationship set forth in formula (1), aluminum alloy parts cast from the general-purpose aluminum alloy can have an Fe-containing intermetallic phase dispersed in an aluminum matrix phase, and the Fe-containing intermetallic phase may include a plurality of AlFeSi intermetallic particles and a plurality of Al(M, Fe)Si intermetallic particles. Furthermore, the Al(M, Fe)Si intermetallic phase may be the dominant Fe-containing intermetallic phase within the aluminum matrix phase. In other words, the Al(M, Fe)Si intermetallic particles may constitute more than 50% of the Fe-containing intermetallic phase by volume and the AlFeSi intermetallic particles may constitute less than 50% of the Fe by volume -containing intermetallic phase. In some aspects, the Al(M, Fe)Si intermetallic particles may constitute more than 75% by volume of the Fe-containing intermetallic phase and the AlFeSi intermetallic particles may constitute less than 25% by volume Fe-containing intermetallic phase.

In einigen Aluminiumlegierungen sind Fe, Mn und/oder Cr in relativ großen Mengen in den Legierungszusammensetzungen enthalten, um sicherzustellen, dass die Legierungen eine ausreichende Anbackbeständigkeit während des Gießens aufweisen. Zum Beispiel wurde Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzungen Fe in einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,8 % der Gesamtlegierung zugesetzt, um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten. Bei einem anderen Beispiel wurde Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzungen Mn in einem Massenanteil von größer oder gleich ungefähr 0,5 % der Gesamtlegierung zugesetzt, um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten. Alternativ kann den Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzungen eine Massenanteilkombination aus ungefähr 0,13 % Fe und ungefähr 0,45 % Mn zugesetzt werden, um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten. Bei einer weiteren Alternative kann den Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzungen eine Massenanteilkombination aus ungefähr 0,13 % Fe und ungefähr 0,25 % Cr zugesetzt werden, um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten. Da eine Massenanteilkombination von ungefähr 0,13 % Fe und ungefähr 0,45 % Mn einer Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzung zugesetzt werden kann (anstelle eines Massenanteils von 0,8 % Fe), um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten, wurde erkannt, dass Mn, bezogen auf die Masse, beim Verhindern eines Anhaftens an der Form ungefähr 1,49 mal so wirksam ist wie Fe. Da eine Massenanteilkombination von ungefähr 0,13 % Fe und ungefähr 0,25 % Cr einer Si-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzung zugesetzt werden kann (anstelle eines Massenanteils von 0,8 % Fe), um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten, wurde außerdem erkannt, dass Cr, bezogen auf die Masse, beim Verhindern eines Anhaftens an der Form ungefähr 2,68 mal so wirksam ist wie Fe. Unter der Annahme, dass eine Si-haltige Aluminiumlegierungszusammensetzung, die im Wesentlichen frei von Mn und Cr ist, Massenteile von mindestens 0,8 % Fe enthalten muss, um eine ausreichende Anbackbeständigkeit zu gewährleisten, kann auf Grundlage der obigen Beziehungen eine mathematische Beziehung zwischen den jeweiligen Mengen und den Gesamtmengen an Fe, Mn und Cr in einer Si-, Fe-, Mn- und Cr-haltigen Aluminiumlegierungszusammensetzung ermittelt werden.In some aluminum alloys, Fe, Mn and/or Cr are included in relatively large amounts in the alloy compositions to ensure that the alloys have sufficient anti-caking resistance during casting. For example, Fe was added to Si-containing aluminum alloy compositions in a mass fraction greater than or equal to about 0.8% of the total alloy to ensure sufficient anti-caking resistance. In another example, Mn was added to Si-containing aluminum alloy compositions in a mass fraction greater than or equal to about 0.5% of the total alloy to ensure sufficient anti-caking resistance. Alternatively, a mass fraction combination of approximately 0.13% Fe and approximately 0.45% Mn may be added to the Si-containing aluminum alloy compositions to ensure sufficient anti-caking resistance. In another alternative, a mass fraction combination of approximately 0.13% Fe and approximately 0.25% Cr may be added to the Si-containing aluminum alloy compositions to ensure sufficient anti-caking resistance. Since a mass fraction combination of about 0.13% Fe and about 0.45% Mn can be added to a Si-containing aluminum alloy composition (instead of a mass fraction of 0.8% Fe) to ensure sufficient anti-caking resistance, it has been recognized that Mn, by mass, is approximately 1.49 times as effective as Fe in preventing sticking to the mold. Furthermore, since a mass fraction combination of about 0.13% Fe and about 0.25% Cr can be added to a Si-containing aluminum alloy composition (instead of a mass fraction of 0.8% Fe) to ensure sufficient anti-caking resistance, it has been recognized that Cr , by mass, is approximately 2.68 times as effective as Fe in preventing sticking to the mold. Assuming that a Si-containing aluminum alloy composition that is substantially free of Mn and Cr must contain at least 0.8% Fe by mass to ensure sufficient anti-caking resistance, based on the above relationships, a mathematical relationship can be established between the respective amounts and the total amounts of Fe, Mn and Cr in an aluminum alloy composition containing Si, Fe, Mn and Cr can be determined.

Um sicherzustellen, dass die Mehrzweckaluminiumlegierung eine ausreichende Anbackbeständigkeit aufweist, wurde erkannt, dass der Massenanteil von Eisen (Fe%), der Massenanteil von Mangan (Mn%) und der Massenanteil von Chrom (Cr%) in der Mehrzweckaluminiumlegierung so gewählt oder gesteuert werden sollten, dass die folgende mathematische Beziehung erfüllt wird: $F e % + (b \times M n %) + (c \times C r %) > 0,60 %$

wobei b größer oder gleich ungefähr 1,2 oder ungefähr 1,4, kleiner oder gleich ungefähr 1,7 oder ungefähr 1,6 oder zwischen ungefähr 1,2 bis ungefähr 1,7 oder ungefähr 1,4 bis ungefähr 1,6 ist und wobei c größer oder gleich ungefähr 2,5 oder ungefähr 2,6, kleiner oder gleich ungefähr 2,9 oder ungefähr 2,8 oder zwischen ungefähr 2,8 bis ungefähr 2,9 oder ungefähr 2,6 bis ungefähr 2,8 ist. Bei manchen Aspekten beträgt b ungefähr 1,5 und c ungefähr 2,7.In order to ensure that the general-purpose aluminum alloy has sufficient anti-caking resistance, it has been recognized that the mass fraction of iron (Fe%), the mass fraction of manganese (Mn%) and the mass fraction of chromium (Cr%) in the general-purpose aluminum alloy should be selected or controlled , that the following mathematical relationship is satisfied:

F e % + (b \times M n %) + (c \times C r %) > 0.60 %

where b is greater than or equal to about 1.2 or about 1.4, less than or equal to about 1.7 or about 1.6, or between about 1.2 to about 1.7 or about 1.4 to about 1.6 and where c is greater than or equal to about 2.5 or about 2.6, less than or equal to about 2.9 or about 2.8, or between about 2.8 to about 2.9 or about 2.6 to about 2.8. In some aspects, b is approximately 1.5 and c is approximately 2.7.

Bei manchen Aspekten kann die Mehrzweckaluminiumlegierung größer oder gleich ungefähr 0 % oder ungefähr 0,05 % Kupfer (Cu), kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % oder ungefähr 0,1 % Kupfer oder zwischen ungefähr 0 % bis ungefähr 0,2 % oder ungefähr 0,05 % bis ungefähr 0,1 % Kupfer umfassen. Die Menge an Kupfer in der Mehrzweckaluminiumlegierung kann von der Menge an Kupfer in den Rohstoffen oder Schrottmaterialien, die zur Herstellung der Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung verwendet werden, und/oder vom Verwendungszweck der Mehrzweckaluminiumlegierung abhängen.In some aspects, the general purpose aluminum alloy may be greater than or equal to about 0% or about 0.05% copper (Cu), less than or equal to about 0.2% or about 0.1% copper, or between about 0% to about 0.2% or about 0.05% to about 0.1% copper. The amount of copper in the general purpose aluminum alloy may depend on the amount of copper in the raw materials or scrap materials used to produce the general purpose aluminum alloy composition and/or the intended use of the general purpose aluminum alloy.

Bei manchen Aspekten kann die Mehrzweckaluminiumlegierung Massenanteile von größer oder gleich ungefähr 0 % oder ungefähr 0,05 % Zink (Zn), kleiner oder gleich ungefähr 0,2 % oder ungefähr 0,1 % Zink oder zwischen ungefähr 0 % bis ungefähr 0,2 % oder ungefähr 0,05 % bis ungefähr 0,1 % Zink umfassen. Die Menge an Zink in der Mehrzweckaluminiumlegierung kann von der Menge an Zink in den Rohstoffen oder Schrottmaterialien, die zur Herstellung der Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung verwendet werden, und/oder vom Verwendungszweck der Mehrzweckaluminiumlegierung abhängen.In some aspects, the general purpose aluminum alloy may have mass fractions of greater than or equal to about 0% or about 0.05% zinc (Zn), less than or equal to about 0.2% or about 0.1% zinc, or between about 0% to about 0.2 % or about 0.05% to about 0.1% zinc. The amount of zinc in the general purpose aluminum alloy may depend on the amount of zinc in the raw materials or scrap materials used to produce the general purpose aluminum alloy composition and/or on the intended use of the general purpose aluminum alloy.

Zusätzliche Elemente, die nicht mit Absicht in die Zusammensetzung der Mehrzweckaluminiumlegierung eingebracht werden, können dennoch von vornherein in der Legierung in relativ geringen Mengen vorhanden sein, z. B. kleiner 0,2 Gew.%, vorzugsweise kleiner 0,05 Gew.-% und noch bevorzugter kleiner 0,01 Gew.-% der Mehrzweckaluminiumlegierung. Solche Elemente können beispielsweise als Verunreinigungen in den zur Herstellung der Mehrzweckaluminiumlegierungszusammensetzung verwendeten Rohstoffen oder Schrottmaterialien vorhanden sein. Bei Ausgestaltungen, bei denen darauf verwiesen wird, dass die Mehrzweckaluminiumlegierung ein oder mehrere Legierungselemente (z. B. eines oder mehrere der Elemente Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Cu und Zn) und als Rest Aluminium umfasst, schließt der Begriff „als Rest“ das Vorhandensein zusätzlicher Elemente nicht aus, die nicht mit Absicht in die Zusammensetzung der Mehrzweckaluminiumlegierung eingebracht wurden, aber dennoch von vornherein in der Legierung in relativ geringen Mengen vorhanden sind, z. B. als Verunreinigungen.Additional elements that are not intentionally introduced into the composition of the general purpose aluminum alloy may nevertheless be present in the alloy in relatively small amounts to begin with, e.g. B. less than 0.2% by weight, preferably less than 0.05% by weight and more preferably less than 0.01% by weight of the general-purpose aluminum alloy. Such elements may be present, for example, as impurities in the raw materials or scrap materials used to produce the general purpose aluminum alloy composition. In embodiments in which reference is made to the fact that the general-purpose aluminum alloy comprises one or more alloying elements (e.g. one or more of the elements Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Cu and Zn) and the remainder aluminum, the term “ "Remainder" does not exclude the presence of additional elements that were not intentionally introduced into the composition of the general purpose aluminum alloy, but are nevertheless present in the alloy in relatively small quantities to begin with, e.g. B. as impurities.

Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann in einer Vielzahl von Gießverfahren zur Herstellung von Formteilen für eine Vielzahl von Industrien, einschließlich der Automobilindustrie, verwendet werden. Beispielsweise können die vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen zur Herstellung von Formteilen durch Hochdruckgießverfahren (z. B. Druckgießverfahren) und durch relativ druckarme Gießverfahren (z. B. Kokillengießverfahren, einschließlich Niederdruck-, Gegendruck- und Schwerkraftgießverfahren, sowie Sandguss) verwendet werden. Beispiele für Automobilteile, die aus den vorliegend offenbarten Aluminiumlegierungen gegossen werden können, umfassen Karosserieteile, Motorblöcke, Zylinderköpfe, Kolben, Pleuelstangen, Getriebegehäuse, Radnaben, Pumpengehäuse, Vergasergehäuse, Ventildeckel, Lenkgetriebegehäuse, Kupplungsgehäuse, Luftansaug- und Abgaskrümmer und Ölwannen, um nur einige zu nennen. Gussteile mit einer Wandstärke von weniger als 5 Millimetern (z. B. größer oder gleich ungefähr 0,5 Millimeter und kleiner oder gleich ungefähr 4 Millimeter) können als „dünnwandig“ bezeichnet werden und Gussteile mit einer Wandstärke von mehr als 5 Millimetern können als „dickwandig“ bezeichnet werden.The general purpose aluminum alloy can be used in a variety of casting processes to produce molded parts for a variety of industries, including automotive. For example, the aluminum alloys disclosed herein can be used to produce molded parts by high-pressure casting processes (e.g., die casting processes) and by relatively low-pressure casting processes (e.g., chill casting processes, including low-pressure, counter-pressure and gravity casting processes, as well as sand casting). Examples of automotive parts that may be cast from the aluminum alloys disclosed herein include body panels, engine blocks, cylinder heads, pistons, connecting rods, transmission housings, wheel hubs, pump housings, carburetor housings, valve covers, steering gear housings, clutch housings, air intake and exhaust manifolds, and oil pans, to name a few to name. Castings with a wall thickness of less than 5 millimeters (e.g. greater than or equal to approximately 0.5 millimeters and less than or equal to approximately 4 millimeters) may be referred to as "thin-walled" and castings with a wall thickness greater than 5 millimeters may be referred to as " “thick-walled”.

Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 650 °C bis ungefähr 730 °C (z. B. ungefähr 705 °C) erhitzt werden, um eine Schmelze aus geschmolzener Aluminiumlegierung zu bilden. Die Temperatur, bei der die Mehrzweckaluminiumlegierung gegossen wird, kann von der spezifischen Zusammensetzung der Legierung und/oder von der Wandstärke des zu gießenden Teils abhängen. Ein Volumen der geschmolzenen Aluminiumlegierung kann in einen Formhohlraum gegossen werden, wo es ihr ermöglicht wird, abzukühlen und zu erstarren. Nach dem Erstarren kann das Gussteil aus dem Formhohlraum entnommen und auf Umgebungstemperatur abgekühlt werden. Bei manchen Aspekten können dünnwandige Aluminiumlegierungsteile im Druckgussverfahren hergestellt werden und eine durchschnittliche Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 100 Grad Celsius pro Sekunde bis ungefähr 1.000 Grad Celsius pro Sekunde aufweisen. Bei anderen Aspekten können relativ dickwandige Aluminiumlegierungsteile durch Gießverfahren hergestellt werden, die keinen hohen Überdruck zum Schmelzen im Formhohlraum erfordern (z. B. Kokillengießverfahren, einschließlich Niederdruck-, Gegendruck- und Schwerkraftgießverfahren, sowie Sandguss). Relativ dickwandige Aluminiumlegierungsteile, die mit einem solchen relativ druckarmen oder drucklosen Gießverfahren gegossen werden, können während des Gießvorgangs eine durchschnittliche Abkühlungsgeschwindigkeit von kleiner oder gleich ungefähr 10 Grad Celsius pro Sekunde aufweisen. Bei manchen Aspekten können relativ dickwandige Aluminiumlegierungsteile, die mit einem solchen relativ druckarmen oder drucklosen Gießverfahren gegossen werden, während des Gießvorgangs eine Abkühlungsgeschwindigkeit im Bereich von ungefähr 1 Grad Celsius pro Sekunde bis ungefähr 10 Grad Celsius pro Sekunde aufweisen. Sowohl dünnwandige Aluminiumlegierungsteile als auch relativ dickwandige Aluminiumlegierungsteile können aus der vorliegend offenbarten Mehrzweckaluminiumlegierung im Druckgussverfahren bzw. im relativ druckarmen oder drucklosen Gussverfahren hergestellt werden.The general purpose aluminum alloy may be heated to a temperature in the range of about 650°C to about 730°C (e.g., about 705°C) to form a melt of molten aluminum alloy. The temperature at which the general purpose aluminum alloy is cast may depend on the specific composition of the alloy and/or on the wall thickness of the part being cast. A volume of the molten aluminum alloy may be poured into a mold cavity where it is allowed to cool and solidify. After solidification, the casting can be removed from the mold cavity and cooled to ambient temperature. In some aspects, thin-walled aluminum alloy parts may be die cast and have an average cooling rate ranging from about 100 degrees Celsius per second to about 1,000 degrees Celsius per second. In other aspects, relatively thick-walled aluminum alloy parts can be produced by casting processes that do not require high positive pressure for melting in the mold cavity (e.g., chill casting processes, including low-pressure, back-pressure and gravity casting processes, and sand casting). Relatively thick-walled aluminum alloy parts that are cast using such a relatively low-pressure or no-pressure casting process can have an average pressure during the casting process Have a cooling rate of less than or equal to approximately 10 degrees Celsius per second. In some aspects, relatively thick-walled aluminum alloy parts cast using such a relatively low-pressure or no-pressure casting process may have a cooling rate during the casting process ranging from about 1 degree Celsius per second to about 10 degrees Celsius per second. Both thin-walled aluminum alloy parts and relatively thick-walled aluminum alloy parts can be produced from the multi-purpose aluminum alloy disclosed herein in a die-casting process or in a relatively low-pressure or pressure-free casting process.

Bei manchen Aspekten kann das Gussteil, nachdem es auf Umgebungstemperatur abgekühlt ist, einem oder mehreren Wärmebehandlungsverfahren unterzogen werden, um beispielsweise seine Vickershärte zu erhöhen. Beispiele für Wärmebehandlungsverfahren sind das Lösungsglühen, das Glühen zur künstlichen Alterung oder eine Kombination davon. Das Lösungsglühen kann durch Erhitzen des gegossenen Aluminiumlegierungsteils auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 440 °C bis ungefähr 550 °C für eine Dauer im Bereich von ungefähr 1 Stunde bis 12 Stunden durchgeführt werden, um die Legierungselemente (z. B. Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Cu und/oder Zn) in feste Lösung mit der Aluminiummatrixphase zu bringen. Nach dem Lösungsglühen kann das Gussteil auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 50 °C bis ungefähr 100 °C abgeschreckt werden. Das Glühen zur künstlichen Alterung kann durch Erhitzen des Aluminiumlegierungsgussteils auf eine Temperatur im Bereich von ungefähr 160 °C bis ungefähr 240 °C für eine Dauer von ungefähr 3 Stunden bis 12 Stunden durchgeführt werden, um eine oder mehrere Ausscheidungsphasen innerhalb der Aluminiummatrixphase zu bilden. Die spezifischen Wärmebehandlungstemperaturen und -dauern können von der Wandstärke des Gussteils und dem Verwendungszweck des Gussteils abhängen.In some aspects, after the casting has cooled to ambient temperature, it may be subjected to one or more heat treatment processes, for example to increase its Vickers hardness. Examples of heat treatment processes include solution annealing, artificial aging annealing, or a combination thereof. Solution annealing can be performed by heating the cast aluminum alloy part to a temperature in the range of about 440 ° C to about 550 ° C for a time in the range of about 1 hour to 12 hours to form the alloying elements (e.g. Si, Mg, Fe, Mn, Cr, Cu and/or Zn) into solid solution with the aluminum matrix phase. After solution annealing, the casting may be quenched to a temperature in the range of approximately 50°C to approximately 100°C. Artificial aging annealing may be performed by heating the aluminum alloy casting to a temperature in the range of about 160°C to about 240°C for a period of about 3 hours to 12 hours to form one or more precipitation phases within the aluminum matrix phase. The specific heat treatment temperatures and durations may depend on the wall thickness of the casting and the intended use of the casting.

Aus der Mehrzweckaluminiumlegierung gegossene Aluminiumlegierungsteile können unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen, je nachdem, welches Gießverfahren zur Bildung des Aluminiumlegierungsteils verwendet wurde und/oder ob das Aluminiumlegierungsteil nach dem Gießen einer Wärmebehandlung unterzogen wurde. Nachdem beispielsweise ein dickwandiges Aluminiumlegierungsteil aus der Mehrzweckaluminiumlegierung unter Verwendung eines relativ druckarmen Gießverfahrens gegossen wurde, gefolgt von einem Lösungsglühen und einem Glühen zur künstlichen Alterung, kann das dickwandige Aluminiumlegierungsteil eine Streckgrenze im Bereich von größer oder gleich ungefähr 180 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 270 MPa, eine Bruchfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 260 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 330 MPa, eine Ermüdungsfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 70 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 100 MPa und eine Bruchdehnung im Bereich von größer oder gleich ungefähr 8 % bis kleiner oder gleich ungefähr 13 % aufweisen. Andererseits kann ein dünnwandiges Aluminiumlegierungsteil, das aus der Mehrzweckaluminiumlegierung unter Verwendung eines Druckgussverfahrens ohne nachfolgende Wärmebehandlungen (d. h. ohne Lösungsglühen oder Glühen zur künstlichen Alterung unterzogen zu werden) gegossen wird, eine Streckgrenze im Bereich von größer oder gleich ungefähr 100 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 130 MPa, eine Bruchfestigkeit im Bereich von größer oder gleich ungefähr 220 MPa bis kleiner oder gleich ungefähr 280 MPa und eine Bruchdehnung im Bereich von größer oder gleich ungefähr 8 % bis kleiner oder gleich ungefähr 17 % aufweisen.Aluminum alloy parts cast from the general purpose aluminum alloy may have different mechanical properties depending on which casting method was used to form the aluminum alloy part and/or whether the aluminum alloy part was subjected to a heat treatment after casting. For example, after a thick-walled aluminum alloy part is cast from the general-purpose aluminum alloy using a relatively low-pressure casting process, followed by solution annealing and artificial aging annealing, the thick-walled aluminum alloy part may have a yield strength in the range of greater than or equal to about 180 MPa to less than or equal to about 270 MPa , a breaking strength ranging from greater than or equal to approximately 260 MPa to less than or equal to approximately 330 MPa, a fatigue strength ranging from greater than or equal to approximately 70 MPa to less than or equal to approximately 100 MPa, and an elongation at break ranging from greater than or equal to approximately 8% to less than or equal to approximately 13%. On the other hand, a thin-walled aluminum alloy part cast from the general-purpose aluminum alloy using a die-casting method without subsequent heat treatments (i.e., without being subjected to solution annealing or artificial aging annealing) can have a yield strength in the range of greater than or equal to about 100 MPa to less than or equal to about 130 MPa, a breaking strength ranging from greater than or equal to about 220 MPa to less than or equal to about 280 MPa and an elongation at break ranging from greater than or equal to about 8% to less than or equal to about 17%.

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1: Einfluss von Cr und Mn auf die Morphologie von Fe-haltigen intermetallischen TeilchenExample 1: Influence of Cr and Mn on the morphology of Fe-containing intermetallic particles

AI-7Si-0,25Fe-Legierungen mit unterschiedlichen Mengen an Mangan und Chrom wurden in einer Laborumgebung hergestellt, durch Schwerkraftgießen zu Proben geformt und das Mikrogefüge der gegossenen Proben mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops bei 200-facher Vergrößerung untersucht. Für jede rasterelektronenmikroskopische Aufnahme wurde das Aspektverhältnis von mehr als 600 Fe-haltigen intermetallischen Teilchen gemessen und der Prozentsatz der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen mit einem Aspektverhältnis von größer 3 ermittelt.AI-7Si-0.25Fe alloys with varying amounts of manganese and chromium were prepared in a laboratory environment, formed into samples by gravity casting, and the microstructure of the cast samples was examined using a scanning electron microscope at 200x magnification. For each scanning electron micrograph, the aspect ratio of more than 600 Fe-containing intermetallic particles was measured and the percentage of Fe-containing intermetallic particles with an aspect ratio of greater than 3 was determined.

1 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme (REM-Aufnahme) einer AI-7Si-0,25Fe-Legierung ohne Zusatz von Mangan oder Chrom. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der Al-7Si-0,25Fe-Legierung betrug 3,0±0,3. Auf der REM-Aufnahme erscheinen die Fe-haltigen intermetallischen Teilchen hell oder weiß, im Gegensatz zu der im Allgemeinen schwarzen Aluminiummatrixphase. 1 shows a scanning electron micrograph (SEM image) of an AI-7Si-0.25Fe alloy without the addition of manganese or chromium. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe alloy was 3.0±0.3. On the SEM image, the Fe-containing intermetallic particles appear bright or white, in contrast to the generally black aluminum matrix phase.

2A, 2B und 2C zeigen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Al-7Si-0,25Fe-Legierungen mit einem Massenanteil von 0,10 %, 0,15 % bzw. 0,20 % Mangan. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,10Mn-Legierung (2A) betrug 3,0 ± 0,2, wobei 44 % der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen ein Aspektverhältnis von größer 3 aufwiesen. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,15Mn-Legierung (2B) betrug 2,7 ± 0,2, wobei 38 % der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen ein Aspektverhältnis von größer 3 aufwiesen. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,20Mn-Legierung (2C) betrug 2,7 ± 0,2, wobei 39 % der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen ein Aspektverhältnis von größer 3 aufwiesen. 2A , 2 B and 2C show scanning electron micrographs of Al-7Si-0.25Fe alloys with a mass fraction of 0.10%, 0.15% and 0.20% manganese, respectively. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.10Mn alloy ( 2A) was 3.0 ± 0.2, with 44% of the Fe-containing intermetallic particles Aspect ratio greater than 3. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.15Mn alloy ( 2 B) was 2.7 ± 0.2, with 38% of the Fe-containing intermetallic particles having an aspect ratio of greater than 3. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.20Mn alloy ( 2C ) was 2.7 ± 0.2, with 39% of the Fe-containing intermetallic particles having an aspect ratio of greater than 3.

3A, 3B und 3C zeigen rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von Al-7Si-0,25Fe-Legierungen, die einen Massenanteil von 0,10 %, 0,15 % bzw. 0,20 % Chrom umfassen. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,10Cr-Legierung (3A) betrug 2,3 ± 0,2, wobei 26 % der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen ein Aspektverhältnis von größer 3 aufwiesen. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,15Cr-Legierung ( 3B) betrug 2,2 ± 0,1, wobei 22 % der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen ein Aspektverhältnis von größer 3 aufwiesen. Das durchschnittliche Aspektverhältnis der Fe-haltigen intermetallischen Teilchen in der AI-7Si-0,25Fe-0,20Cr-Legierung (3C) konnte wegen der Schlammbildung nicht ermittelt werden. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Cr die Morphologie der Fe-haltigen intermetallischen Phasen in Aluminiumlegierungszusammensetzungen sehr viel effektiver verändert als Mn, insbesondere weil die Bildung von intermetallischen AlFeSi-Phasen unterdrückt wird. 3A , 3B and 3C show scanning electron micrographs of Al-7Si-0.25Fe alloys, which contain a mass fraction of 0.10%, 0.15% and 0.20% chromium, respectively. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.10Cr alloy ( 3A) was 2.3 ± 0.2, with 26% of the Fe-containing intermetallic particles having an aspect ratio of greater than 3. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.15Cr alloy ( 3B) was 2.2 ± 0.1, with 22% of the Fe-containing intermetallic particles having an aspect ratio of greater than 3. The average aspect ratio of the Fe-containing intermetallic particles in the Al-7Si-0.25Fe-0.20Cr alloy ( 3C ) could not be determined due to the formation of sludge. These results suggest that Cr changes the morphology of Fe-containing intermetallic phases in aluminum alloy compositions much more effectively than Mn, particularly because the formation of AlFeSi intermetallic phases is suppressed.

Beispiel 2: Optimierung des Mn-Gehalts für die AI-7Si-0,25Fe-0,14Cr-LegierungExample 2: Optimization of Mn content for the AI-7Si-0.25Fe-0.14Cr alloy

Aluminiumlegierungsproben mit unterschiedlichen Mengen an Fe, Cr und Mn wurden in einer Produktionsumgebung hergestellt und im Gegendruckgießverfahren zu Proben geformt. Die Streckgrenze und die Bruchdehnung wurden im einachsigen Zugversuch gemessen und das Mikrogefüge der Gussproben wurde mit Hilfe eines Rasterelektronenmikroskops bei 200-facher Vergrößerung untersucht. Vor der Auswertung und Prüfung wurden die Proben einer T6-Wärmebehandlung unterzogen, die ein 5-stündiges Lösungsglühen bei 540 °C, ein anschließendes Abschrecken mit Wasser bei 65 °C und ein darauf folgendes 4-stündiges Alterungsglühen bei 166 °C umfasste.Aluminum alloy samples with different amounts of Fe, Cr and Mn were prepared in a production environment and formed into samples using the counter-pressure casting process. The yield strength and elongation at break were measured in the uniaxial tensile test and the microstructure of the cast samples was examined using a scanning electron microscope at 200x magnification. Prior to evaluation and testing, samples were subjected to a T6 heat treatment, which included 5-hour solution annealing at 540°C, subsequent water quenching at 65°C, and subsequent 4-hour age annealing at 166°C.

4 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-7,2Si-0,38Mg-0,11Fe-Legierung ohne Zusatz von Mangan oder Chrom. Die AI-7,2Si-0,38Mg-0,11Fe-Legierung wies eine Streckgrenze von 248 MPa und eine Bruchdehnung von 8,6 % auf. 4 shows a scanning electron micrograph of an AI-7.2Si-0.38Mg-0.11Fe alloy without the addition of manganese or chromium. The Al-7.2Si-0.38Mg-0.11Fe alloy had a yield strength of 248 MPa and an elongation at break of 8.6%.

5 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer Al-7,1 Si-0,35Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,05Mn-Legierung. Die AI-7,1Si-0,35Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,05Mn-Legierung wies eine Streckgrenze von 248 MPa und eine Bruchdehnung von 6,5 % auf. 5 shows a scanning electron micrograph of an Al-7.1 Si-0.35Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.05Mn alloy. The Al-7.1Si-0.35Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.05Mn alloy had a yield strength of 248 MPa and an elongation at break of 6.5%.

6 zeigt eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung. Die AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung wies eine Streckgrenze von 247 MPa und eine Bruchdehnung von 8,0 % auf. 6 shows a scanning electron micrograph of an Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy. The Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy had a yield strength of 247 MPa and an elongation at break of 8.0%.

Beispiel 3: ErmüdungsbeständigkeitExample 3: Fatigue resistance

Eine Al-7,2Si-0,38Mg-0,11Fe-Basislegierung und eine AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung wurden in einer Produktionsumgebung hergestellt, durch Gegendruckgießen zu Proben geformt und auf ihre Ermüdungsbeständigkeit untersucht. Vor der Auswertung und Prüfung wurden die Proben einer T6-Wärmebehandlung unterzogen, die ein 5-stündiges Lösungsglühen bei 540 °C, ein anschließendes Abschrecken mit Wasser bei 65 °C und ein darauf folgendes 4-stündiges Alterungsglühen bei 166 °C umfasste.An Al-7.2Si-0.38Mg-0.11Fe base alloy and an Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy were produced in a production environment by counter-pressure casting Samples are shaped and tested for their fatigue resistance. Prior to evaluation and testing, samples were subjected to a T6 heat treatment, which included 5-hour solution annealing at 540°C, subsequent water quenching at 65°C, and subsequent 4-hour age annealing at 166°C.

Die Proben wurden auf ihre Ermüdungsbeständigkeit geprüft, wobei jede Probe mit einer Spannungsamplitude begann, die einer vorgegebenen Ermüdungsfestigkeit (100 MPa) entsprach, und für eine vorgegebene Anzahl von Zyklen (1 Million Zyklen) belastet wurde. Anschließend wurden die Proben mit sukzessive höheren Spannungsamplituden erneut geprüft, die in gleichmäßigen 10 %-Schritten für eine Zyklenzahl erhöht wurden, die 10 % der ursprünglich vorgegebenen Zahl entsprach. Der Test für jede Probe endet, wenn sie bricht. Die Tests wurden mit voller Umkehrung (R = -1), mit sinusförmiger Wellenform bei Laststeuerung und in Laborluft durchgeführt. Die prozentuale Belastungszeitstatistik (PBZ) wurde für jede Probe nach der folgenden Gleichung berechnet: PBZ = [(Zyklenlebensdauer)/(vorgegebene Zyklenlebensdauer)]×100 %, wobei die Zyklenlebensdauer gleich der Anzahl der kumulativen Zyklen bis zum Versagen und die vorgegebene Zyklenlebensdauer gleich der vorgegebenen Zyklenzahl (d. h. 1 Million Zyklen) ist.The samples were tested for fatigue resistance, with each sample starting with a stress amplitude corresponding to a specified fatigue strength (100 MPa) and being loaded for a specified number of cycles (1 million cycles). The samples were then retested with successively higher stress amplitudes, which were increased in equal 10% increments for a number of cycles that corresponded to 10% of the originally specified number. The test for each sample ends when it breaks. The tests were carried out with full reversal (R = -1), with sinusoidal waveform under load control and in laboratory air. The percent loading time statistic (PBZ) was calculated for each sample using the following equation: PBZ = [(cycle life)/(predetermined cycle life)]×100%, where the cycle life is equal to the number of cumulative cycles to failure and the predetermined cycle life is equal to the specified number of cycles (i.e. 1 million cycles).

7 zeigt ein Weibull-Diagramm der Wahrscheinlichkeit der PBZ (in %) gegenüber der PBZ für Proben der Al-7,2Si-0,38Mg-0,11 Fe-Basislegierung. Die Proben der Al-7,2Si-0,38Mg-0,11Fe-Basislegierung wiesen eine durchschnittliche PBZ von 1,21 ± 0,28 und eine mittlere PBZ von 1,22 auf. 7 shows a Weibull plot of the probability of PBZ (in%) versus PBZ for Al-7.2Si-0.38Mg-0.11 Fe base alloy samples. The Al-7.2Si-0.38Mg-0.11Fe base alloy samples had an average PBZ of 1.21 ± 0.28 and a mean PBZ of 1.22.

8 zeigt ein Weibull-Diagramm der Wahrscheinlichkeit der PBZ (in %) gegenüber der PBZ für Proben der AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung. Die Proben der AI-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung wiesen eine durchschnittliche PBZ von 1,41 ± 0,40 und eine mittlere PBZ von 1,41 auf. 8th shows a Weibull plot of the probability of PBZ (in%) versus PBZ for samples of the Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy. The Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy samples had an average PBZ of 1.41 ± 0.40 and a mean PBZ of 1.41.

Die Al-6,6Si-0,34Mg-0,25Fe-0,14Cr-0,12Mn-Legierung wies eine bessere Ermüdungsleistung auf als die Al-7,2Si-0,38Mg-0,11 Fe-Basislegierung.The Al-6.6Si-0.34Mg-0.25Fe-0.14Cr-0.12Mn alloy had better fatigue performance than the Al-7.2Si-0.38Mg-0.11 Fe base alloy.

Beispiel 4: Einachsiger ZugversuchExample 4: Uniaxial tensile test

Eine AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung und eine AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung wurden in einer Laborumgebung hergestellt, im Druckgussverfahren zu Proben geformt und im einachsigen Zugversuch ausgewertet. Vor der Auswertung und Prüfung wurde die AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung einer T7-Wärmebehandlung unterzogen, die ein Lösungsglühen bei 460 °C für 60 Minuten, gefolgt von einem Abschrecken mit einem Gebläse und anschließendem Glühen zur künstlichen Alterung bei 215 °C für 120 Minuten, umfasste. In der Praxis gelten T7-Wärmebehandlungen im Allgemeinen als kostspielig und werden daher oft vermieden, wenn die Duktilität dadurch nicht beeinträchtigt wird. Die AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung wurde im gegossenen Zustand geprüft, nachdem sie auf Umgebungstemperatur abgekühlt worden war, ohne dass sie einer weiteren Wärmebehandlung unterzogen wurde.An AI-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy and an AI-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy were prepared in a laboratory environment , formed into samples using the die-casting process and evaluated in a uniaxial tensile test. Before evaluation and testing, the AI-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy was subjected to T7 heat treatment, which included solution annealing at 460 °C for 60 minutes, followed by blower quenching and subsequent annealing for artificial aging at 215 ° C for 120 minutes. In practice, T7 heat treatments are generally considered costly and are therefore often avoided unless ductility is compromised. The Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy was tested in the as-cast state after being cooled to ambient temperature without undergoing further heat treatment.

9 zeigt ein Diagramm der technischen Spannung (MPa) gegenüber der technischen Dehnung (%) für die AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung (gestrichelte Linien) und die AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung (durchgezogene Linien). Die AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung wies eine Streckgrenze von 126 MPa, eine Bruchfestigkeit von 203 MPa und eine Bruchdehnung von 15,0 % auf. Die AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung wies eine Streckgrenze von 107 MPa, eine Bruchfestigkeit von 254 MPa und eine Bruchdehnung von 13,3 % auf. 9 shows a graph of engineering stress (MPa) versus engineering strain (%) for the AI-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy (dashed lines) and the AI-7.3Si-0 .15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy (solid lines). The Al-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy had a yield strength of 126 MPa, a breaking strength of 203 MPa and an elongation at break of 15.0%. The Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy had a yield strength of 107 MPa, a breaking strength of 254 MPa and an elongation at break of 13.3%.

10 zeigt ein Diagramm der Umformung (J/m³) gegenüber der technischen Dehnung (%) für die Al-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung (gestrichelte Linien mit quadratischen Datenmarkierungen) und die AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11 Cr-0,08Mn-Legierung (durchgezogene Linien mit kreisförmigen Datenmarkierungen). Die Ergebnisse zeigen, dass die vorliegend offenbarte AI-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung selbst im gegossenen Zustand ohne weitere Wärmebehandlung eine bessere Energieabsorptionsfähigkeit aufweist als die der T7-Wärmebehandlung unterzogene AI-10,5Si-0,28Mg-0,12Fe-0,49Mn-Basislegierung. 10 shows a graph of forming (J/m ³ ) versus engineering elongation (%) for the Al-10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy (dashed lines with square data markers) and the AI 7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11 Cr-0.08Mn alloy (solid lines with circular data marks). The results show that the presently disclosed Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy has better energy absorption capacity than the Al subjected to T7 heat treatment even in the as-cast state without further heat treatment -10.5Si-0.28Mg-0.12Fe-0.49Mn base alloy.

Beispiel 5: Auswertung der AnhaftbeständigkeitExample 5: Evaluation of adhesion resistance

Eine Schmelze einer AI-7Si-0,8Fe-Basislegierung und eine Schmelze einer AI-7Si-0,13Cr-0,1Mn-0,25Fe-Legierung wurden in einer Laborumgebung hergestellt und einem Tauchversuch bei 705 °C unterzogen, um ihre jeweilige Reaktivität mit Matrizenstahl zu ermitteln. Stifte aus Matrizenstahl wurden vor und nach dem Eintauchen in die im hergestellten Zustand befindlichen Schmelzen für bestimmte Zeiträume belastet. Der Unterschied zwischen dem Gewicht der Stifte vor und nach dem Eintauchen (der Gewichtsverlust der Stifte) ist auf das Auftreten einer chemischen Reaktion zwischen den Stiften und den Aluminiumlegierungsschmelzen zurückzuführen. Zur Berechnung der Durchschnittsdaten für jede Legierungsschmelze wurden vier Stifte verwendet. 11 zeigt ein Diagramm des Gewichtsverlusts (in Gramm) gegenüber der Eintauchdauer (in Stunden); die Ergebnisse der AI-7Si-0,8Fe-Basislegierung sind als Quadrate und die Ergebnisse der AI-7Si-0,13Cr-0,1Mn-0,25Fe-Legierung als Kreise dargestellt.A melt of an Al-7Si-0.8Fe base alloy and a melt of an Al-7Si-0.13Cr-0.1Mn-0.25Fe alloy were prepared in a laboratory environment and subjected to an immersion test at 705 ° C to test their respective Determine reactivity with matrix steel. Pins made of die steel were loaded for specified periods of time before and after immersion in the as-manufactured melts. The difference between the weight of the pins before and after immersion (the weight loss of the pins) is due to the occurrence of a chemical reaction between the pins and the aluminum alloy melts. Four pens were used to calculate the average data for each alloy melt. 11 shows a graph of weight loss (in grams) versus immersion time (in hours); the results for the AI-7Si-0.8Fe base alloy are shown as squares and the results for the AI-7Si-0.13Cr-0.1Mn-0.25Fe alloy are shown as circles.

Die Mehrzweckaluminiumlegierung kann bei relativ niedrigen Eisengehalten (z.B. ≤ ungefähr 0,25 Massenprozent Eisen) eine hohe Anbackbeständigkeit aufweisen. Die Anbackbeständigkeit der Mehrzweckaluminiumlegierung kann beispielsweise einer Aluminiumlegierung ähnlich sein, die Massenanteile von ungefähr 7 % Silicium, ungefähr 0,8 % Eisen und als Rest Aluminium umfasst. Bei manchen Aspekten darf die Mehrzweckaluminiumlegierung beim Gießen in einem Stahlformhohlraum bei einer Temperatur von ungefähr 705 °C kein Anbacken (Anhaften) an der Form aufweisen.The general-purpose aluminum alloy can have high anti-caking resistance at relatively low iron contents (e.g. ≤ about 0.25 mass percent iron). The caking resistance of the general-purpose aluminum alloy may, for example, be similar to an aluminum alloy comprising approximately 7% silicon, approximately 0.8% iron, and the balance aluminum by weight. In some aspects, the general purpose aluminum alloy may not exhibit any caking (sticking) to the mold when cast in a steel mold cavity at a temperature of approximately 705°C.

Beispiel 6: Nieten auf StahlExample 6: Rivets on steel

12 zeigt das Bild einer erfolgreichen Nietung zwischen einem Blech aus einer Al-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11 Cr-0,08Mn-Legierung mit einer Dicke von ungefähr 3 Millimetern und einem DP590-Stahlblech mit einer Dicke von ungefähr 0,7 Millimetern. Das Blech aus der Al-7,3Si-0,15Mg-0,25Fe-0,11Cr-0,08Mn-Legierung wurde mit dem DP590-Stahlblech im gegossenen Zustand vernietet, nachdem es auf Umgebungstemperatur abgekühlt war, ohne dass es weiteren Wärmebehandlungen unterzogen wurde. Während des Nietvorgangs bildeten sich in keinem der beiden Bleche Risse, was darauf hindeutet, dass die vorliegend offenbarte Mehrzweckaluminiumlegierung erfolgreich durch Nieten mit einem Stahlblech verbunden werden kann. 12 shows the image of a successful riveting between a sheet of Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11 Cr-0.08Mn alloy with a thickness of approximately 3 millimeters and a DP590 steel sheet with a thickness of approximately 0.7 millimeters. The Al-7.3Si-0.15Mg-0.25Fe-0.11Cr-0.08Mn alloy sheet was riveted to the DP590 steel sheet in the as-cast state after cooling to ambient temperature without any further heat treatments was subjected to. No cracks formed in either sheet during the riveting process, indicating success with the multi-purpose aluminum alloy disclosed herein can be connected to a sheet of steel using rivets.

Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese Ausgestaltung beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.The above description of the embodiments serves for purposes of illustration and description. It does not purport to be complete or to limit the disclosure. Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that embodiment, but are optionally interchangeable and may be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described. The same can also be modified in many ways. Such modifications should not be considered a departure from the disclosure and all such changes are intended to be included within the scope of the disclosure.

Claims

Aluminum alloy for casting aluminum alloy moldings, the aluminum alloy comprising in mass proportions: greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8% silicon, greater than or equal to about 0.1% to less than or equal to about 0.4% magnesium, greater than or equal to approximately 0.2% to less than or equal to approximately 0.25% iron, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0.15% manganese, greater than or equal to approximately 0.1% to less than or equal to approximately 0.2% chromium, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.2% copper, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.2% zinc and the balance aluminum, where a mass fraction of iron (Fe%), a mass fraction of manganese (Mn%) and a mass fraction of chromium (Cr%) in the aluminum alloy satisfy the following mathematical relationships: (i) [Mn% + (a × Cr%)]/Fe% > 1 and (ii) Fe% +(b × Mn%) + (c × Cr%) > 0.6%, where a is about 1.5, b is about 1.5 and c is about 2.7.

Aluminum alloy Claim 1 , wherein the aluminum alloy comprises in mass proportions: greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0.1% manganese, greater than or equal about 0.12% to less than or equal to about 0.18% chromium, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% copper, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% zinc and the balance aluminum.

Aluminum alloy Claim 1 , wherein the aluminum alloy comprises in mass proportions: greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.08% to less than or equal to about 0.12% manganese, greater than or equal about 0.1% to less than or equal to about 0.15% chromium, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% copper, greater than or equal to 0% to less than or equal to 0.1% zinc and the balance aluminum.

Aluminum alloy Claim 1 , wherein the aluminum alloy comprises in proportions by mass: greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 7.5% silicon, greater than or equal to about 0.3% to less than or equal to about 0.4% magnesium, about 0, 25% iron; greater than or equal to approximately 0.08% to less than or equal to approximately 0.12% manganese and greater than or equal to approximately 0.11% to less than or equal to approximately 0.14% chromium.

Aluminum alloy Claim 1 , wherein after casting the aluminum alloy into an aluminum alloy molding, the aluminum alloy has a multi-phase microstructure comprising an aluminum matrix phase and an Fe-containing intermetallic phase distributed in the aluminum matrix phase, the Fe-containing intermetallic phase comprising a plurality of AlFeSi intermetallic particles and a plurality of intermetallic Al(M, Fe)Si particles, where M is Mn and/or Cr, the intermetallic Al(M, Fe)Si particles comprising, by volume, more than 75% of the Fe containing intermetallic phase and the intermetallic AlFeSi particles, based on volume, make up less than 25% of the Fe-containing intermetallic phase, the intermetallic Al(M, Fe)Si particles having an average aspect ratio of less than 3 when viewed in a two-dimensional cross section and wherein the intermetallic AlFeSi particles have an average aspect ratio of greater than 3 when viewed in a two-dimensional cross section.

Aluminum alloy Claim 1 , wherein the aluminum alloy exhibits no caking to the mold when cast in a steel mold cavity at a temperature of approximately 705°C.

Aluminum alloy part comprising in mass proportions: greater than or equal to about 6.5% to less than or equal to about 8% Silicon, greater than or equal to about 0.1% to less than or equal to about 0.4% Magnesium, greater than or equal to about 0.2% to less than or equal to about 0.25% iron, greater than or equal to about 0.05% to less than or equal to about 0.15% manganese and greater than or equal to about 0.1% to less than or equal to about 0.2% chromium, where a mass fraction of iron (Fe%), a mass fraction of manganese (Mn%) and a mass fraction of chromium (Cr%) in the aluminum alloy satisfy the following mathematical relationships: (i) [Mn% + (a × Cr%)]/ Fe% > 1 and (ii) Fe% + (b × Mn%) + (c × Cr%) > 0.6%, where a is about 1.5, b is about 1.5 and c is about 2.7 is.

Aluminum alloy part Claim 7 , wherein the aluminum alloy part is manufactured by a chill casting process or a sand casting process in which a volume of aluminum alloy is cast into a mold that defines the shape of the aluminum alloy part at a pressure less than or equal to about 50 psi and then at an average cooling rate of less or is cooled to ambient temperature at a rate of approximately 10 degrees Celsius per second, the aluminum alloy part having a wall thickness of greater than 5 millimeters to less than or equal to approximately 10 millimeters.

Aluminum alloy part Claim 8 , wherein the aluminum alloy part, after being solution annealed and artificially aged, has a yield strength in the range of greater than or equal to about 180 MPa to less than or equal to about 270 MPa, a breaking strength in the range of greater than or equal to about 260 MPa to less than or equal to about 330 MPa , a fatigue strength ranging from greater than or equal to approximately 70 MPa to less than or equal to approximately 100 MPa and an elongation at break ranging from greater than or equal to approximately 8% to less than or equal to approximately 13%.

Aluminum alloy part Claim 7 , wherein the aluminum alloy part is manufactured by a high pressure casting process in which a volume of aluminum alloy is poured into a mold that defines the shape of the aluminum alloy part at a pressure in the range of about 1500 psi to about 25,400 psi and then at an average cooling rate in the range from about 100 degrees Celsius per second to about 1,000 degrees Celsius per second to ambient temperature, wherein the aluminum alloy part has a wall thickness of greater than or equal to about 0.5 millimeters to less than about 5 millimeters and wherein the aluminum alloy part has a yield strength after cooling to ambient temperature ranging from greater than or equal to approximately 100 MPa to less than or equal to approximately 130 MPa, a breaking strength ranging from greater than or equal to approximately 220 MPa to less than or equal to approximately 280 MPa and an elongation at break ranging from greater than or equal to approximately 8% to less than or equal to approximately 17%.