[发明专利]铝基合金以及由该合金构成的成型体

说明书

技术领域

本发明涉及铝基合金，其至少含有约15重量％至约30重量％的硅以及至少1重量％的镍，以及由该合金构成的成型体。

背景技术

特别是在现代汽车的内燃机的领域中对所用材料提出不断增长的要求，其中要求小的重量和高的热负荷及机械负荷。这是由于更高的燃烧压和燃烧温度以及汽缸之间更小的过梁宽度(Stegbreite)而产生的。已用的、喷雾压缩的轻金属合金，如AlSi25Cu4Mg，特别是在使用柴油时不再符合对汽缸套筒的实际要求。其他非浇铸的而是通过机械加工和/或通过热变形法制备的构件，也不能满足发动机制造中不断增长的要求。在此特别涉及高负荷的构件，如活塞或连杆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝基合金，其特别是在高温下具有高的机械特性值。此外本发明的目的还在于提供一种由该合金构成的成型体。

对于前述的合金，该目的根据本发明加以解决。

通过至少1％的高比例的镍以及存在铁或钛二者至少之一的事实以及镍、铁和钛的比例之和至少为3％的事实，有利地实现合金具有足够量的通常以精细分布的(分散的)形式沉积并且存在于组织结构中的铝化物。该铝化物的特征在于熔点高，并且产生非常优良的合金耐热性。此外，由于铝化物的溶解度小，而提高了合金的耐蠕变性。

在此，铁、镍和钛的比例之和优选不大于9％。镍存在的浓度特别优选至少为2％，其中镍、铁和钛的比例之和为4％至8％。在该数值范围内，根据本发明的合金具有特别有利的性能。

此外，硅的比例优选为20％至28％，其中硅的比例特别优选为23％至27％。由此，根据本发明的合金在其机械和热性能方面可得到进一步的优化。

此外，该合金优选具有0.1％至1％的比例的镁。镁的比例特别优选为0.2％至0.7％。镁通过形成沉淀，如Mg₂Si，也导致合金强度的提高。在存在其他的元素如铜时，可以产生其他的沉淀(例如Al₂CuMg)，从而获得其他有利的效果，例如在更高的温度下的高耐热性以及良好的长时间稳定性。

此外，该合金优选具有0.5％至6％，更优选0.5％至2％，特别优选0.7％至1.7％的比例的铜。在存在铜的情况下，合金的可选择的特别优选的组有利地具有1％至3.5％，特别优选1％至3％的比例的铜。在此，给出所述浓度范围内的铜的存在特别连同镁的存在的优点，其中铜的比例与镁的比例之比优选为0至2。在根据本发明的合金的一个可选择的优选的组中，铜的比例与镁的比例之比为2至6。然而在根据本发明的合金中不含铜，从而该合金特别适合于需要高的固相温度的应用。

此外，根据本发明的合金的铁的比例优选为0％至5％。铁的比例特别优选为0％至4％。

此外，在根据本发明的合金中存在0％至1.8％，特别优选0％至1.25％的比例的钴。取决于根据本发明的合金的精细最优化，总是存在的镍可以至少部分地被元素铁和/或钴代替。

此外，通过该合金具有0.05％至0.7％，优选0.1％至0.5％，特别优选0.1％至0.4％的比例的钛，获得根据本发明的合金的有利的性能。还可有利地存在0％至0.7％，特别优选0.1％至0.5％的比例的锆。由于在该合金中的钛和锆的互换性影响，特别优选的可以是，锆的比例与钛的比例之和为0.1％至0.5％。

此外，若该合金具有0％至1％，优选0％至0.8％，特别优选0％至0.5％的比例的铬，则获得该合金的有利的性能。一般而言，元素铬、钛和锆通常以提高重结晶温度并在更高的温度下限制晶界移动性的铝化物的形式形成沉淀。由此导致改善的耐热性。该沉淀，如CrAl₇，以细碎的沉淀(分散胶体)的形式存在。此外，根据本发明的合金通过该合金具有0％至2.2％，优选0％至1.5％，特别优选0％至0.8％的比例的锰而有利地得到改善。锰与钴改善了该合金的耐热性，并以globolitisch形式的方向有利地影响Al₃Fe的凝固形貌。一般而言，铝化锰和铝化钴(Al₆Mn或Co₂Al₉)同样以分散胶体状沉淀的形式存在。

根据其性能，特别优选的本发明合金由以下组份构成：25％的硅、2.5％的铁、2.5％的铜、0.5％的镁、0.15％的钛、2.5％的镍、0.3％的钴以及余量的铝包括常见的杂质。

另一种特别优选的合金由以下组份构成：25％的硅、2.5％的铜、0.5％的镁、0.15％的钛、7％的镍以及余量的铝包括常见的杂质。