【DE102019104492A1】铝艾森硅锂晶体的制备方法【专利】

(19)*DE102019104492A120190829*(10) DE 10 2019 104 492 A1 2019.08.29(12)Offenlegungsschrift(21)Aktenzeichen: 10 2019 104 492.8(22)Anmeldetag: 21.02.2019(43)Offenlegungstag: 29.08.2019(51) Int Cl.:C22C 21/00 (2006.01)(30)Unionspriorität:15/905,22326.02.2018US (71)Anmelder:GM Global Technology Operations LLC, Detroit,Mich., US(74)Vertreter:LKGLOBAL | Lorenz & Kopf PartG mbB Patentanwälte, 80333 München, DE(72)Erfinder:Liu, Zhongyi, Warren, Mich., US; Haddad, Daad B.,Warren, MI, US; Qi, Tengjiao, Warren, MI, US Prüfungsantrag gemäß § 44 PatG ist gestellt.Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen.(54)Bezeichnung: VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER KRISTALLINEN ALUMINIUM-EISEN-SILIZIUM-LEGIERUNG(57) Zusammenfassung: Verfahren zur Herstellung einerkristallinenAluminium-Eisen-Silizium-Legierung und eineskristallinen Aluminium-Eisen-Silizium-Legierungsteils. Einaluminium-, eisen- und siliziumhaltiges Verbundpulver istvorgesehen, das eine amorphe Phase und eine erste kris-talline Phase mit einer hexagonalen Kristallstruktur bei Um-gebungstemperatur beinhaltet. Das Verbundpulver wird aufeine Temperatur im Bereich von 850 °C bis 950 °C erwärmt,um zumindest einen Teil der amorphen Phase in die erstekristalline Phase umzuwandeln und das Verbundpulver in ei-ne kristalline Aluminium-Eisen-Silizium (Al-Fe-Si)-Legierungumzuwandeln. Die erste kristalline Phase ist eine vorherr-schende Phase in der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung.DE 10 2019 104 492 A1 2019.08.292/13BeschreibungEINLEITUNG[0001] Eisenaluminide (z. B. FeAl und Fe 3Al) sind intermetallische Verbindungen mit einer definierten Stö-chiometrie und einer geordneten Kristallstruktur. Viele Eisenaluminide weisen eine ausgezeichnete Hochtem-peratur-Oxidationsbeständigkeit, relativ niedrige Dichten, hohe Schmelzpunkte, hohe Festigkeits-/Gewichts-verhältnisse, gute Verschleißfestigkeit, einfache Verarbeitung und niedrige Produktionskosten auf, da sie im Allgemeinen keine seltenen Elemente enthalten, was sie zu attraktiven Ersatzstoffen für Edelstahl in indus-triellen Anwendungen macht. Bei niedrigen bis mittleren Temperaturen leiden Eisenaluminide jedoch oft un-ter schlechter Duktilität und geringer Bruchzähigkeit. Bei erhöhten Temperaturen weisen Eisenaluminide eine begrenzte Kriechfestigkeit und eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Erhöhung des Aluminiumgehalts dieser Materialien kann ihre Dichte verringern und die Bildung einer schützenden Oxidschicht bei hohen Temperatu-ren verstärken, aber auch ihre Duktilität in feuchtigkeitshaltigen Umgebungen (z. B. Luft) aufgrund eines Phä-nomens, das als Wasserstoffversprödung bekannt ist, deutlich verringern.[0002] Ternäre intermetallische Al-Fe-Si-Verbindungen sind aufgrund ihrer potenziell vorteilhaften Eigen-schaften für die Entwicklung von Legierungen von Interesse. Insbesondere die Zugabe von Silizium in das Al-Fe Binärsystem hat das Potenzial, eine ternäre intermetallische Al-Fe-Si-Verbindung mit einer Kristallstruktur zu erzeugen, die eine Kombination aus einer relativ geringen Dichte und guten mechanischen Eigenschaften,wie z. B. gute Steifigkeit und Duktilität, aufweist. Daher besteht in der Technik Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Al-Fe-Si-Legierung mit einer festgelegten Stöchiometrie und einer geordneten Kristallstruktur, die eine relativ geringe Dichte und eine wünschenswerte Kombination von guten chemischen,thermischen und mechanischen Eigenschaften aufweist.KURZDARSTELLUNG[0003] Bei einem Verfahren zur Herstellung einer kristallinen Aluminium-Eisen-Silizium-Legierung kann ein aluminium-, eisen- und siliziumhaltiges Verbundpulver vorgesehen werden. Das Verbundpulver kann eine amorphe Phase und eine erste kristalline Phase mit einer hexagonalen Kristallstruktur bei Umgebungstempe-ratur beinhalten. Das Verbundpulver kann auf eine Temperatur im Bereich von 850 °C bis 950 °C erwärmt werden, um zumindest einen Teil der amorphen Phase in die erste kristalline Phase umzuwandeln und das Verbundpulver in eine kristalline Aluminium-Eisen-Silizium (Al-Fe-Si)-Legierung umzuwandeln. Die erste kris-talline Phase kann eine vorherrschende Phase in der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung umfassen.[0004] Die kristalline Al-Fe-Si-Legierung kann keine amorphe Phase beinhalten.[0005] Die erste kristalline Phase kann auf atomarer Basis 64-66,5 % Aluminium (Al), 24-25 % Eisen (Fe) und 9,5-11 % Silizium (Si) umfassen.[0006] Die erste kristalline Phase kann Gitterparameter von a = 0,7509 nm ± 0,005 nm und c = 0,7594 nm ± 0,005 nm aufweisen.[0007] Die erste kristalline Phase kann eine kristallographische Raumgruppe P63/mcc aufweisen.[0008] Die erste kristalline Phase kann eine Dichte von weniger als 5,0 /cm 3 aufweisen.[0009] Die erste kristalline Phase kann mehr als 65 Gew.-% der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung ausmachen.Darüber hinaus kann die kristalline Al-Fe-Si-Legierung eine zweite kristalline Phase umfassen, die zumindest eine von einer orthorhombischen oder triclinischen Kristallstruktur aufweist. In diesem Fall kann die zweite kristalline Phase weniger als 32 Gew.-% der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung ausmachen.[0010] Das Verbundpulver kann auf eine Temperatur im Bereich von 900 °C bis 930 °C erwärmt werden, um zumindest einen Teil der amorphen Phase in die erste kristalline Phase umzuwandeln. In diesem Fall kann die erste kristalline Phase mehr als 85 Gew.-% der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung ausmachen. Die kristalline Al-Fe-Si-Legierung kann auch eine zweite kristalline Phase umfassen, die zumindest eine von einer orthorhom-bischen oder triclinischen Kristallstruktur aufweist. In diesem Fall kann die zweite kristalline Phase weniger als 15 Gew.-% der kristallinen Al-Fe-Si-Legierung ausmachen.。