DE102012018934A1

DE102012018934A1 - Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung sowie nach dem Verfahren erhältliche Halbzeuge

Info

Publication number: DE102012018934A1
Application number: DE201210018934
Authority: DE
Inventors: Oliver Moll; Henrike Harstick; Annegret Kerschenlohr
Original assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Current assignee: Audi AG; Volkswagen AG
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung, sowie nach dem Verfahren hergestellte Halbzeuge. Das Verfahren umfasst die Schritte: (i) Gießen eines Blocks oder Barrens aus einer Aluminium-Eisen-Legierung der Zusammensetzung 5–20 Gew.-% Eisen, 0,1–5 Gew.-% Kupfer, 0,003–4 Gew.-% Vanadium, kumuliert 0–6 Gew.-% eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe umfassend Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Magnesium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff und Rest Aluminium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei eine Abkühlungsgeschwindigkeit der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung so vorgegeben wird, dass als intermetallische Phase vorrangig Al3Fe-Nadeln ausgeschieden werden; und (ii) Strangpressen des Blocks oder Barrens aus der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung zur Herstellung des Halbzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung. Ferner betrifft die Erfinder nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche Halbzeuge.
Stand der Technik
Eine Gewichtsreduzierung ist in vielen Gebieten der Technik ein wesentlicher Ansatzpunkt zur Verbesserung der Energieausbeute. Insbesondere in der Fahrzeugtechnik ist durch den Einsatz leichterer Werkstoffe eine weitere Reduzierung der Emissionen möglich. Hierzu muss der Ersatzwerkstoff jedoch zumindest die gleichen Werkstoffeigenschaften aufweisen. Die in der technischen Anwendung befindlichen Bauteile müssen beispielsweise auch unter hohen Temperaturbelastungen hinreichende Festigkeit und Steifigkeit gewähren oder sind hohen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt. Im Fahrzeugbau werden für derart beanspruchte Fahrzeugbauteile zumeist Stahlwerkstoffe eingesetzt. Die bisher eingesetzten Stahlwerkstoffe haben jedoch eine relativ hohe Dichte, sodass eine Reduzierung des Gesamtgewichtes von Fahrzeugen nur durch den Einsatz neuer Werkstoffe möglich erscheint. Diese müssen den spezifischen Anforderungen genügen, aber auch eine niedrigere Dichte aufweisen, um zu einer weiteren Verringerung der Emissionen beizutragen. Hier könnten Aluminiumwerkstoffe Einsatz finden.
Im Aggregatbau werden verschleißbeständige Aluminiumlegierungen vorwiegend in Form übereutektischer Aluminium-Silizium-Legierungen des Typs AlSi17Cu4Mg verwendet. Anwendung finden sie in Zylinderkurbelgehäusen, wobei die sich bei der Primärerstarrung bildenden harten Si-Ausscheidungen als Verschleißschutz der Zylinderlaufbahn gegen den Kolbenring dienen. Bedingt durch ihre schlechte Gießbarkeit lässt sich diese Legierung allerdings nur im Niederdruckguss herstellen, wodurch die Produktion sich eher auf Motoren mit kleinen Stückzahlen beschränkt (Köhler, E., Niehues, J., Sommer, B.: Vollaluminium-Zylinderkurbelgehäuse – Aluminium-Zylinderlaufflächen. In GIESSEREI-PRAXIS 5, 2005, S. 167–176.; Mahle GmbH: Cylinder Components: Properties, Applications, Materials, Vieweg+Teubner Verlag, 2010; KS Aluminium-Technologie AG: Aluminium-Motorblöcke (Die Bibliothek der Technik, Band 278), Verlag Moderne Industrie, München, 2005).
Bei den übrigen Motoren werden Zylinderlaufbuchsen aus Stahl (im Druckgießverfahren) mit Aluminium umgossen, wodurch ein Verschleißschutz der Zylinderlaufbahn gewährleistet wird. Trotz der dünnen Bauweise der Laufbuchsen – mit einer Wandstärke von wenigen Millimetern – kann sich das Gewicht des Motors in Abhängigkeit von der Anzahl der Zylinder um mehrere Kilogramm erhöhen (Köbler, J.: Grauguss gegen Aluminium. In Automobil-Produktion 08, 2008, S. 52–54; Roos, E., Maile, K.: Werkstoffkunde für Ingenieure; Grundlagen, Anwendung, Prüfung, Springer, Berlin Heidelberg, 2008; Mollenhauer, K., Töschke, H.: Handbuch Dieselmotoren, Springer, Berlin Heidelberg, 2007).
Bekannt ist auch eine Modifikation der Aluminiumoberflächen innerhalb des Zylinders durch Aufbringen einer verschleißbeständigen Schicht. Die Methode des Laserlegierens reichert dabei in einem lokalen Aufschmelzprozess die Oberfläche einer untereutektischen Aluminiumlegierung mit Silizium an, welches sich bei der Erstarrung in groben Primärsiliziumpartikeln ausscheidet, die analog zu der übereutektischen AlSi17Cu4Mg einen Verschleißschutz bewirken (Niehues, J., Köhler, E. (KS Aluminium-Technologie AG, Neckarsulm): Zylinderlaufflächen von Aluminiumzylinderkurbelgehäusen und ihr Potenzial für künftige Anforderungen, VDI Werkstofftechnik, 4. Fachtagung Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel, Innovative Systeme im Vergleich, Baden-Baden, Juni 2008.; Herbst-Dereichs, C., Münchow, F.: Hybrid-Laufbuchsen aus Grauguss und Aluminium. In MTZ 10, 2004, S. 820–822.).
Mit Hilfe von Plasmaspritzen kann eine eisenreiche Schicht auf der Innenseite der Zylinderbohrung erzeugt werden, die ähnliche Eigenschaften aufweist wie eine eingegossene Stahl-Laufbuchse. Beide vorgenannten Verfahren bieten zwar den Vorteil, dass sehr dünne Hartschichten erzeugt bzw. aufgetragen werden, die die Duktilität des Grundwerkstoffes nur an der Oberfläche herabsetzen, allerdings sind diese Verfahren störanfälliger als das klassische Eingießen von Zylinderlaufbuchsen (Köhler, E., Niehues, J.; Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe im Verbrennungsmotor. In: Metallische Verbundwerkstoffe, Kainer, K. U. (Hrsg.), Wiley-VCH Gmbh & Co KGaA, Weinheim, 2003, S. 109–123).
Aus anderen Bereichen, wie der Herstellung von Bremsscheiben, ist bekannt, dass die Kombination von Aluminium und Eisen für den Verschleißschutz vorteilhaft ist. FR 2 880 086 A1 beschreibt einen Aluminiumwerkstoff mit einem Eisengehalt von 6,3–8,5% Eisen. Die sich in der Aluminiummatrix ausscheidenden intermetallischen Phasen tragen ähnlich wie Primärsiliziumpartikel zu einer Steigerung der Verschleißbeständigkeit bei, besitzen jedoch aufgrund ihres höheren Schmelzpunktes eine höhere Warmfestigkeit und Steifigkeit und bieten daher bei Reibungsprozessen unter erhöhten Temperaturen einen besseren Schutz gegen Materialabtrag.
DE 30 43 702 A1 beschreibt einen Gussblock aus einer Aluminiumlegierung und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der im Kokillenguss in direkt gekühlten Kokillen hergestellte Gussblock besteht aus einer Aluminiumlegierung mit einem Eisenanteil von mehr als 0,2 Gew.-% sowie einem Kalziumanteil von bis zu 0,05 Gew.-%. Die Abkühlungsgeschwindigkeit wird dabei so vorgegebenen, dass vorrangig Al₃Fe-Nadeln als intermetallische Ausscheidungen in der sich abkühlenden Legierung gebildet werden. Es hat sich dabei experimentell erwiesen, dass die Bildung von Al₃Fe-Kristallen vermehrt erfolgt, wenn geschmolzenes Metall sich langsam verfestigt.
US 4,002,502 A beschreibt eine Aluminium-Legierung mit einem Eisengehalt von 0,5–10 Gew.-%, die merkliche Anteile von Al₃Fe beziehungsweise Al₆Fe als intermetallische Phasen enthalten kann. Die Legierung wird in Kokillen gegossen und langsam abgekühlt, um den Anteil von Al₃Fe als intermetallische Phase der Legierung überwiegen zu lassen. Die Mikrostruktur der ausgeschiedenen Al₃Fe-Partikel weist Nadeln von < 10 μm auf.
DE 28 17 261 A1 beschreibt ein Verfahren zum Kaltziehen von rohrförmigen Erzeugnissen aus einer Aluminiumlegierung, die bis zu 0,6 Gew.-% Eisen enthalten kann. Nach Aufschmelzen und Homogenisieren erfolgt eine Abkühlung der Legierung vergleichsweise langsam, so dass sich vermehrt intermetallische Phasen ausscheiden. Daher wird vor der Weiterverarbeitung der Barren auf eine Temperatur von mindestens 455°C erwärmt, um diese ausgeschiedenen Komponenten wieder in Lösung zu bringen. Anschließend wird ein Halbzeug durch Strangpressen geformt, bevor die Oberflächentemperatur des Pressbolzens aus der Legierung unter 455°C gefallen ist.
Trotz aller bisherigen Bemühungen hat sich der Einsatz von Aluminium in verschleißbeständigen und tribologisch hoch belasteten Komponenten im Fahrzeugbau bisher nicht etabliert.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein oder mehrere der angesprochenen Probleme des Standes der Technik werden mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung gelöst oder zumindest gemindert. Das Verfahren umfasst die Schritte

(i) Gießen eines Blocks oder Barrens aus einer Aluminium-Eisen-Legierung der Zusammensetzung 5–20 Gew.-% Eisen, 0,1–5 Gew.-% Kupfer, 0,003–4 Gew.-% Vanadium, kumuliert 0–6 Gew.-% eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe umfassend Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Magnesium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff und Rest Aluminium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei eine Abkühlungsgeschwindigkeit der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung so vorgegeben wird, dass als intermetallische Phase vorrangig Al₃Fe-Nadeln ausgeschieden werden; und
(ii) Strangpressen des Blocks oder Barrens aus der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung zur Herstellung des Halbzeugs.

Das erfindungsgemäße Verfahren dient demnach dazu, Aluminium-Halbzeuge und einfache rotationssymmetrische Bauteile mit hoher Warmfestigkeit und Verschleißbeständigkeit herzustellen. Kernprozess des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Erzeugung von Gussblöcken oder Barren aus einer hocheisenhaltigen Aluminiumlegierung, wobei sich zunächst intermetallische Nadeln des Typs AL₃Fe in der Matrix des Gussgefüges ausbilden. Durch nachfolgendes Strangpressen werden die in der Matrix gebildeten intermetallischen Nadeln aufgebrochen, rund eingeformt und homogen im Gefüge verteilt. Die intermetallischen Hartphasen dienen der Aluminiummatrix als Verschleißschutz.
Somit können preiswerte, verschleißbeständige Bauteile aus einer eisenhaltigen Aluminiumlegierung gefertigt werden, die über eine hohe Steifigkeit und eine sehr hohe Warmfestigkeit verfügen. So können beispielsweise tribologisch hochbelastete Komponenten, wie Laufbuchsen für Verbrennungsmotoren, Lagerschalen und Bremsscheiben hergestellt werden, die einen hohen Verschleißwiderstand besitzen. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft daher derartige nach dem Verfahren hergestellte Halbzeuge.
Der Einsatz hocheisenhaltiger Aluminiumlegierungen als Werkstoff für Zylinderlaufbuchsen in Verbrennungsmotoren ermöglicht neben einer Massereduzierung eine gute Anbindung an den Aluminiumguss, da der bei Zylinderlaufbuchsen aus Grauguss auftretende Bimetall-Effekt entfällt. Während Gusseisen seine guten Verschleißeigenschaften aufgrund des feinlamellaren perlitischen Gefüges besitzt, sind in Aluminiumwerkstoffen harte, verschleißfeste und homogen verteilte Phasen erforderlich, um eine hinreichende Verschleißfestigkeit für die Anwendung als Laufbuchsenwerkstoff zu gewährleisten. Die erfindungsgemäßen hocheisenhaltigen Aluminiumlegierungen kombiniert mit dem Herstellungsverfahren des Strangpressen ermöglichen nun eine homogene Einformung der verschleißfesten Al₃Fe-Partikel in der weicheren Aluminiummatrix.
Die verschleißbeständigen und harten Al₃Fe-Partikel in Kombination mit der weichen Aluminiummatrix bieten sowohl die für die Anwendung als Lagerschalenwerkstoff erforderliche hohe Verschleißbeständigkeit, als auch eine gute Einbettungsfähigkeit von Schmutz und Verschleißpartikeln. Aufgrund der weicheren Matrix kann zum einen eine gute Anpassungsfähigkeit realisiert werden, um leichte Geometrie- und Fluchtungsfehler ausgleichen zu können. Zum anderen wird ein gutes Einlaufverhalten ermöglicht, dass heißt der erfindungsgemäße Werkstoff kann sich lokal einem härteren Gegenkörper anpassen.
Allgemein können die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Halbzeuge in allen tribologischen Systemen eingesetzt werden, wo Beschichtungen zu aufwendig oder technisch nicht umsetzbar sind. Bedingt durch den hohen Schmelzpunkt (T_s > 850°C) der hocheisenhaltigen Legierung in Kombination mit der hohen Steifigkeit kann diese insbesondere im Aggregatbau verwendet werden.
Eine Verbesserung des Verfahrens beziehungsweise der Materialeigenschaften der Aluminiumlegierung für die jeweilige Applikation kann durch Zusatz weiterer Legierungselemente erreicht werden. So ist es beispielsweise möglich, durch die Zusatz eines oder mehrerer der Elemente Magnesium, Mangan, Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff die Gießeigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung in der Applikation speziellen Erfordernisse einzustellen. In der Summe sollten dabei die genannten Elemente nicht mehr als 6 Gew.-% der Legierung stellen. Insbesondere sollten die Elemente aus der Gruppe umfassend Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Magnesium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff im Einzelnen zu nicht mehr als 3 Gew.-% in der Legierung enthalten sein.
Der Zusatz von Titan und Zirkonium dient dabei der Kornfeinung beziehungsweise ein ähnlicher Effekt kann durch Vorlegieren mit AL-B, AL-Ti-B, ALTi-Sr-B sowie Al-Ti-C zur Verbesserung der Gießeigenschaften und Herabsetzung der Lunkerneigung erreicht werden.
Besonders bevorzugt enthält die Aluminium-Eisen-Legierung 3 bis 5 Gew.-% Kupfer. Weiterhin ist bevorzugt, wenn die Aluminium-Eisen-Legierung 1 bis 3 Gew.-% Magnesium enthält. Der Gehalt an Vanadium an der Aluminium-Eisen-Legierung beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1,5 Gew.-%. Zirkonium ist vorzugsweise mit 0,1 bis 1 Gew.-% in der Aluminium-Eisen-Legierung enthalten. Schließlich ist bevorzugt, wenn die Aluminium-Eisen-Legierung 5 bis 10 Gew.-% Eisen enthält.
Im Schritt (i) des Verfahrens wird ein Block beziehungsweise Barren der Aluminium-Eisen-Legierung gegossen. Dabei muss die Abkühlungsgeschwindigkeit so vorgegeben werden, dass primär Al₃Fe-Nadeln ausgeschieden werden, die eine dünne und beim Strangpressen leicht aufbrechbare Morphologie aufweisen. Die langsame Erstarrung in einer einfachen Geometrie führt weiterhin dazu, dass eine gute Nachspeisung erfolgt, die die Ausbildung makroskopischer Lunker reduziert. Die Vorgabe der konkreten Abkühlungsgeschwindigkeit kann dabei analog DE 30 43 702 A1 beziehungsweise US 4,002,502 A erfolgen.
Das anschließende Strangpressen im Schritt (ii) dient dazu, die nadelförmig ausgebildeten Al₃Fe-Phasen in eine abgerundete Form zu überführen, um die innere Kerbwirkung der intermetallischen Hartphasen zu verringern und damit die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Hierbei werden die Blöcke beziehungsweise Barren in der Regel zunächst erwärmt und anschließend in die gewünschten Geometrien umgeformt. Neben der Modifikation der intermetallischen Al₃Fe-Phasen ermöglicht dieser Prozess gleichermaßen eine Verdichtung der Teile und somit eine weitere Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Insbesondere die Bruchdehnung wird dabei um > 1% auf 3 bis 4% gesteigert, was bei schwingender Belastung eine höhere Lauffestigkeit bewirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher die Möglichkeit, preiswerte, verschleißbeständige Bauteile aus Aluminium herzustellen, die über eine hohe Steifigkeit und eine sehr hohe Warmfestigkeit verfügen.
Zusammenfassung der Abbildungen
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und dazugehörigen Abbildungen näher erläutert. Es zeigen:
1 Ein Schliffbild einer Aluminium-Eisen-Legierung mit 6% Eisen im Gusszustand und
2 ein Schliffbild derselben Aluminium-Eisen-Legierung nach dem Strangpressen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Ausführungsbeispiele 1 und 2
Es wurden Blöcke aus einer Aluminium-Eisen-Legierungen der folgenden Zusammensetzungen gegossen:
Beispiel 1

6 Gew.-% Fe
4 Gew.-% Cu
2 Gew.-% Mg
1 Gew.-% V
0,4 Gew.-% Zr
0,2 Gew.-% Ti

Beispiel 2

8 Gew.-% Fe
4 Gew.-% Cu
2 Gew.-% Mg
1 Gew.-% V
0,2 Gew.-% Sr
0,15 Gew.-% Zr

Die Abkühlungsgeschwindigkeit der gegossenen Legierung wurde so vorgegeben, dass sich primär Al₃Fe-Nadeln bilden. Ein entsprechendes Schliffbild der Legierung gemäß Beispiel 1 ist 1 zu entnehmen. Nach dem Strangpressen ist die Mikrostruktur der intermetallischen Phasen im Gefüge dieser Legierung wie in 2 dargestellt verändert.
Mechanische Eigenschaften

Die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierungen sind bereits im extrudierten Zustand ohne Wärmebehandlung (F) im Vergleich zu einer konventionellen übereutektischen Gusslegierung des Typs AlSi7Cu4Mg beachtlich. Tabelle 1 stellt die aus extrudierten Halbzeugen ermittelten mechanischen Kennwerte denen einer konventionellen Gusslegierung gegenüber.

	AlSi17Cu4Mg	AlFe8Cu4MgVZr (F)	AlFe8Cu4MgVZr (T6)
R_m [MPa]	220–180	270	272
R_p0,2 [Mpa]	210–160	215	271
A [%]	0,5	3	0,23
R_m [MPa] bei 150°C	210–160	N. b.	249
R_p0,2 [Mpa] bei 150°C	190–150	N. b.	249
A [%] 150°C	0,5	N. b.	0,26
E-Modul [GPa]	83–87	81	84
Dichte [g/cm³]	2,73	2,90	2,93
Ausdehnung α [μm/(m·K)	18	21	21
Wärmeleitfähigkeit [W/mK]	100–150	N. b.	75–135

In Abhängigkeit vom Gehalt festigkeitssteigernder Legierungselemente wie Cu, V, Mg oder Zr können die Festigkeitseigenschaften – insbesondere die Dehngrenze – signifikant gesteigert werden. Tabelle 1 verdeutlicht den Effekt einer geeigneten Glühbehandlung auf die erfindungsgemäße Legierung (T6). Die Glühbehandlung erfolgt dabei im Temperaturbereich 150–600°C.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

FR 2880086 A1 [0007]
DE 3043702 A1 [0008, 0021]
US 4002502 A [0009, 0021]
DE 2817261 A1 [0010]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Köhler, E., Niehues, J., Sommer, B.: Vollaluminium-Zylinderkurbelgehäuse – Aluminium-Zylinderlaufflächen [0003]
GIESSEREI-PRAXIS 5, 2005, S. 167–176. [0003]
Mahle GmbH: Cylinder Components: Properties, Applications, Materials, Vieweg+Teubner Verlag, 2010 [0003]
KS Aluminium-Technologie AG: Aluminium-Motorblöcke (Die Bibliothek der Technik, Band 278), Verlag Moderne Industrie, München, 2005 [0003]
Köbler, J.: Grauguss gegen Aluminium. In Automobil-Produktion 08, 2008, S. 52–54 [0004]
Roos, E., Maile, K.: Werkstoffkunde für Ingenieure; Grundlagen, Anwendung, Prüfung, Springer, Berlin Heidelberg, 2008 [0004]
Mollenhauer, K., Töschke, H.: Handbuch Dieselmotoren, Springer, Berlin Heidelberg, 2007 [0004]
Niehues, J., Köhler, E. (KS Aluminium-Technologie AG, Neckarsulm): Zylinderlaufflächen von Aluminiumzylinderkurbelgehäusen und ihr Potenzial für künftige Anforderungen, VDI Werkstofftechnik, 4. Fachtagung Zylinderlaufbahn, Kolben, Pleuel, Innovative Systeme im Vergleich, Baden-Baden, Juni 2008 [0005]
Herbst-Dereichs, C., Münchow, F.: Hybrid-Laufbuchsen aus Grauguss und Aluminium. In MTZ 10, 2004, S. 820–822 [0005]
Köhler, E., Niehues, J.; Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffe im Verbrennungsmotor. In: Metallische Verbundwerkstoffe, Kainer, K. U. (Hrsg.), Wiley-VCH Gmbh & Co KGaA, Weinheim, 2003, S. 109–123 [0006]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Halbzeugs aus einer Aluminium-Eisen-Legierung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (i) Gießen eines Blocks oder Barrens aus einer Aluminium-Eisen-Legierung der Zusammensetzung 5–20 Gew.-% Eisen, 0,1–5 Gew.-% Kupfer, 0,003–4 Gew.-% Vanadium, kumuliert 0–6 Gew.-% eines oder mehrerer Elemente aus der Gruppe umfassend Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Magnesium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff und Rest Aluminium sowie herstellungsbedingte Verunreinigungen, wobei eine Abkühlungsgeschwindigkeit der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung so vorgegeben wird, dass als intermetallische Phase vorrangig Al3Fe-Nadeln ausgeschieden werden; und (ii) Strangpressen des Blocks oder Barrens aus der gegossenen Aluminium-Eisen-Legierung zur Herstellung des Halbzeugs.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung nicht mehr als 3 Gew.-% jedes der Elemente aus der Gruppe umfassend Silizium, Kobalt, Zink, Nickel, Mangan, Magnesium, Lithium, Yttrium, Cer, Scandium, Hafnium, Silber, Zirkonium, Titan, Strontium, Natrium, Antimon, Bor und Stickstoff enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung 3–5 Gew.-% Kupfer enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung 1–3 Gew.-% Magnesium enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung 0,5–1,5 Gew.-% Vanadium enthält.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung 0,1–1 Gew.-% Zirkonium enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Aluminium-Eisenlegierung 5–10 Gew.-% Eisen enthält.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Halbzeug eine Zylinderlaufbuchse eines Verbrennungsmotors, eine Lagerschale oder eine Bremsscheibe ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem im Anschluss an Schritt (ii) eine Glühbehandlung des Halbzeugs bei einer Temperatur im Bereich von 150–600 C erfolgt.
Halbzeug, insbesondere Zylinderlaufbuchse eines Verbrennungsmotors, Lagerschale oder Bremsscheibe, hergestellt nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.