用于生产部件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于生产部件(11)的方法，其中基于铝的合金(20)被制备并且被转变成半固体状态，并且部件(11)通过半固体方法从中生产。为了允许通过半固体方法从铝合金生产具有增强的延展性的部件，根据本发明专利技术可以设想的是，该合金(20)包含按重量计小于1.3％的铁和按重量计不超过0.2％的硅。

【技术实现步骤摘要】
用于生产部件的方法
本专利技术涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的用于生产部件的方法，并且涉及一种用于生产部件的基于铝的合金的用途。
技术介绍
由铝或铝合金制成的部件用在各种行业中，特别是也用在机动车辆的构造中。与钢部件相比，不仅具有较高耐腐蚀性而且特别是具有较低密度的优点。后者允许重量的最小化，即使在某些情况下需要更大的材料厚度来获得所需的材料性能。为了生产铝部件(其在此上下文中包括由铝合金制成的部件)，可以采用各种方法。除了一次成型之外，这还包括热成型和冷成型。然而，金属在一次成型方法(例如，铝的压铸)的情况下处于液体状态，并且在传统成型方法的情况下处于固体状态，在“半固体”方法中设定的温度是金属部分地是液体和部分地是固体的温度。在固体和液体之间的转变温度的区域中，实现触变状态，其中精细分布的结晶组分被嵌入在熔融区域中。在这种触变状态下，材料的粘度在剪切力的作用下降低，从而使材料能够在例如相对较低的压力下以精确的方式实际上被迫使到任何模具中。特别地，与常规压铸相比，可以生产非常薄壁的部件。在半固体方法中，目的是获得最佳的液相体积百分比，其通过在触变状态下的金属材料的锻造、铸造、连续挤压和强力挤压等来允许剩余的仍为固体的合金部件的低摩擦成型。同时，并非所有例如适合于常规压铸的铝合金也适合于半固体方法。这特别是适用于现有技术中已知的许多无硅合金，例如，-42(AlMg4Fe2)。后者材料适合于压铸，并且在固体状态下区别在于有利的机械性能，特别是高延展性。然而，在半固体方法必须设置的转变温度的区域中，形成Al13Fe4相，但未获得Al相。然而，为了实施半固体方法，嵌入液体材料中的Al相的成形将是必需的。在现有技术中，这可以通过具有相当大比例的硅(例如，在按重量计5％和10％之间(其中术语“按重量计百分率”和“按质量计百分率”在此和下文中同义地使用))的铝合金来实现。然而，这种合金通常具有显着降低的延展性，并且因此不适合于某些应用。US9715971B2公开了一种用于二次电池的电极，该电极具有由铝合金构成的膜。该铝合金包含按重量计0.03-0.1％的铁、按重量计达到0.1％的硅、以及可选地钛和铜。首先，坯料通过连续或半连续挤压由合金生产并且被热均匀化，并且然后铺开以生成膜。US2013/0269842A1涉及一种类似的电极，尽管在这种情况下铝合金包含按重量计0.03-0.1％的铁、按重量计0.01-0.1％的硅和少量的铜。US2018/0274073A1公开了一种高强度铝合金，该铝合金除了铝之外还包含按重量计0.3-1.0％的铁以及锌、镁、镍、铜、锆、钛、钪和铬。在此可以设想的是，铁和镍形成Al9FeNi相的铝化合物，其占据按体积计至少2％的比例。从铝合金可以铸造或锻造部件。CN108165842A公开了一种特别适合于半固体方法的铝合金。除了铝之外，该合金还包含按重量计6.6-7.4％的硅、按重量计不超过0.15％的铁、按重量计0.15-0.25％的镁以及钛、铬、镱、碲、铍和可能的其他元素的痕迹。US2003/0178106A1公开了一种铝合金，该铝合金包含按重量计6.5-8.5％的硅、按重量计0.6-1.0％的铁以及锰、镁、锌、钛、铜和按重量计达到0.15％的其他元素。该合金被特别地提供用于半固体方法。US5115770A涉及一种铝合金，该铝合金包含按重量计达到0.8％的铁、按重量计达到0.6％的硅以及铜、锰、钒、锆和可选地少量的锌、锰和镍。通过压铸，即使合金部件长时间暴露于高温下，也可以从具有特定拉伸强度的合金部件生产，例如用于内燃发动机的活塞。鉴于所指出的现有技术，通过半固体方法从铝合金生产增强的延展性的部件仍然留有改进的空间。
技术实现思路
本专利技术的潜在目的是允许通过半固体方法从铝合金生产增强的延展性的部件。根据本专利技术，该目的通过具有权利要求1的特征的方法来实现，其中从属权利要求涉及本专利技术的有利实施例。此外，该目的通过具有权利要求10的特征的用途来实现。应当注意的是，在以下描述中单独呈现的特征和措施可以以任何技术上有价值的方式进行组合，并且产生本专利技术的其他实施例。该描述另外特别是结合附图来表征和具体说明本专利技术。本专利技术提供一种用于生产部件的方法。在此上下文中，术语“部件”应该被广义地解释，并且除了不需要任何进一步处理的完全成品部件之外，还指代可以在使用之前经受进一步处理(例如，机械加工、表面处理、表面涂层等)的部件。特别地，在此上下文中的术语还包括半成品的产品。在该方法中，基于铝的合金被制备并且被转化为半固体状态，并且部件通过半固体方法从中生产。在此上下文中，基于铝的合金——也可以使用术语“铝合金”——优选地包含按重量计至少70％，进一步优选按重量计至少80％，又进一步优选按重量计至少90％的铝。除了铝之外，它还包含至少一个另外的元素。特别地，至少一个另外的元素可以是金属，但可选地还可以是半金属和/或非金属。合金被制备——也可以说是被生产——并且被转变为半固体状态。这种状态(其也可以被称为触变状态)的特征在于合金的一部分是固体而其他部分是液体的事实。通常，通过首先熔融合金或熔融合金的各个组分并且然后混合它们以形成合金来获得半固体状态，在此之后合金被冷却直至在转变温度的区域中获得半固体状态。在该过程中，合金可以被保持在容器中，该容器具有用于冷却的装置和/或用于加热的装置，通过该容器可以使合金的温度以及因此的半固体状态至少暂时地稳定。此外，可以提供用于混合合金的装置，这些装置被设计为至少以液体状态，可选地也以半固体状态混合合金。混合可以例如通过电磁场、通过超声或通过焓交换器来完成。在合金已经被转变为半固体状态之后，通过半固体方法从合金生产部件。在此上下文中，术语“半固体方法”通常是指其中合金处于半固体状态时进行成形的成形方法。在此，半固体方法通常被表征为一次成型方法。根据本专利技术，该合金包含按重量计小于1.3％的铁和按重量计不大于0.2％的硅。由于硅含量低，其在本专利技术的上下文中也可以被忽略不计，因此该合金也可以被认为(几乎)不含硅。这与在现有技术中用于半固体方法并且具有相当大比例的硅(例如，按重量计5-10％的范围内)的铝合金相反。尽管这样的合金适合用于半固体方法，但是从其制造的部件具有相对低的延展性或低的断裂伸长率(即使这可以通过热处理提高)。由于这样的事实，即根据本专利技术，按重量计铁的比例被限制为小于1.3％，因此即使在存在纯铝相之前也可以防止Al13Fe4相的形成。根据本专利技术，可以实现半固体状态，其中固体铝颗粒被包含在另外的液相中或悬浮在其中。根据本专利技术的按重量计低比例的铁也具有以下效果：在合金冷却和硬化之后，存在更低比例的Al13Fe4相，这对成品部件的延展性或断裂伸长率具有有利的影响。已经发现的是，通过将铁的比例降低到按重量计小于1.3％，可以增加合金处于半固体状态下的温度范围。由此显著地简化了过程控制。原则上，根据本专利技术的方法可以属于不同类别的方法，例如触变焊接，其中成形在朝向彼此移动的两个冲模之间进行。部件优选地通过流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生产部件(11)的方法，其中基于铝的合金(20)被制备并且被转变成半固体状态，并且所述部件(11)通过半固体方法从中生产，/n其特征在于，/n所述合金(20)包含按重量计小于1.3％的铁和按重量计不超过0.2％的硅。/n

【技术特征摘要】
20190924 DE 102019125679.81.一种用于生产部件(11)的方法，其中基于铝的合金(20)被制备并且被转变成半固体状态，并且所述部件(11)通过半固体方法从中生产，
其特征在于，
所述合金(20)包含按重量计小于1.3％的铁和按重量计不超过0.2％的硅。


2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，
所述部件(11)通过流变铸造来生产，其中所述合金(20)在半固体状态下通过至少一个传递开口(4)被引入到主要封闭的模具型腔(3)中并且在所述模具型腔(3)中固化。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述合金(20)包含按重量计不超过0.05％的硅。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，
其特征在于，
所述合金(20)包含按重量计不超过1.0％的铁。

【专利技术属性】
技术研发人员：穆罕默德·优素福，马蒂亚斯·瓦尔肯廷，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US