|
(11) | EP 2 899 288 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
|
|
|
|
||||||||||||||||
| (54) | Werkstoftgruppe Konstruktionscalcium |
(57) Es wird ein Patentanspruch für eine Werkstoffgruppe auf der Basis des Elementes Calcium
(chem. Symbol: Ca, spezifische Masse: 1,53 g/cm3, Schmelzpunkt: 851 °C) mit der Bezeichnung "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium"
gestellt. Diese Werkstoffgruppe erweitert das Angebot auf dem Gebiet der metallenen
Werkstoffgruppen für das Leichbauwesen z.B. für den Bereich Transport oder standortgebundene
oder transportable Konstruktionen oder Geräte.
[0001] In der Kategorie "chemische Stoffe" existieren für den Bereich metallene Werkstoffe, mit denen auf Grund der geringen spezifischen Massen Leichbauweisen möglich sind und gleichzeitig eine hohe Verfügbarkeit besteht, die Werkstoffgruppen mit den Basiselementen* Aluminium (chem. Symbol: Al, spezifische Masse: 2,70 g/cm3, Schmelzpunkt: 660 °C), Magnesium (chem. Symbol: Mg, spezifische Masse: 1,75 g/cm3, Schmelzpunkt: 661 °C) und Lithium (chem. Symbol: Li, spezifische Masse: 0,53 g/cm3, Schmelzpunkt: 181 °C).
[0002] Von den drei oben genannten Gruppen ist die auf dem Basiselement Al beruhende Werkstoffgruppe am erfolgreichsten. Auf Grund des geringen Schmelzpunktes von Al ist aber eine Verwendung dieser Werkstoffgruppe in Bereichen, in denen gutes mechanisches Langzeitverhalten verlangt wird, eingeschränkt. Eine bedeutende Entwicklung dieser Werkstoffgruppe zu Werstoffen mit noch geringeren spezifischen Massen ist nicht mehr zu erwarten. Die auf dem Basiselement Mg beruhende Werkstoffgruppe ist in seiner Entwicklungsfähigkeit zu gut umformbaren Werkstoffen auf Grund der hexagonalen Struktur von Mg ebenfalls stark eingeschränkt. Ebenso ist das Langzeitverhalten bei höheren Temperaturen wegen des geringen Schmelzpunktes von 651 °C von Mg begrenzt.
[0003] Die auf dem Basiselement Li beruhende Werkstoffgruppe wird trotz der geringen spezifischen Masse von Li keine große Entwicklung zu Werkstoffen für den Bereich Konstruktionselementen nehmen, da Li einen Schmelzpunkt von nur 181 °C hat.
[0004] Für die "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium" mit dem Basiselement Calcium (chem. Symbol: Ca, spezifische Masse: 1,53 g/cm3, Schmelzpunkt: 851 °C) besteht auf Grund der Eigenschaften dieses Basiselementes (geringere spezifische Masse gegenüber Al, höherer Schmelzpunkt gegenüber Al, bessere Umformbarkeit gegenüber Mg und allgemein eine geringe Einschränkung in der Verfügbarkeit) eine breites Spektrum von Verwendungs- und Entwicklungsmöglichkeiten..
[0005] Die Bereiche der Verwendungsmöglichkeiten für die Werkstoffgruppe betreffen das Transportwesen (z.B. Landfahrzeuge, Wasserfahrzeuge, Luftfahrzeuge einschließlich Flugkörper, Raumfahrzeuge) aber auch standortgebundene oder transportable Konstruktionen oder Geräte oder einen Anteil ihrer Bauelemente.
*Basiselement bedeutet: Element mit dem größten Massenanteil an der spezifischen Masse des jeweiligen Werkstoffs der Gruppe unabhängig von der vorliegenden Bindungsart.
1. "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe", aufbauend auf dem Basiselement* Calcium (chemisches Symbol: Ca). Zu der Werkstoffgruppe
gehören Sorten und Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
Ihre wesentlichen Merkmale gegenüber anderen metallenen Werkstoffen sind die sehr geringen spezifischen Massen bei gleichzeitig mittleren Festigkeiten.
Die Werkstoffgruppe ist in Untergruppen eingeteilt, die durch ihre Zusammensetzungen, wie in Anspruch 2 bis Anspruch 6 als Nebenansprüche aufgeführt, gekennzeichnet sind.
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• die technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
werden durch ihre Zusammensetzung zusammen mit geeigneter Mischkristall- und/oder Ausscheidungs- und/oder Dispersionsbildung einschließlich eventueller plastischer Umformung eingestellt.Ihre wesentlichen Merkmale gegenüber anderen metallenen Werkstoffen sind die sehr geringen spezifischen Massen bei gleichzeitig mittleren Festigkeiten.
Die Werkstoffgruppe ist in Untergruppen eingeteilt, die durch ihre Zusammensetzungen, wie in Anspruch 2 bis Anspruch 6 als Nebenansprüche aufgeführt, gekennzeichnet sind.
2. Werkstoffgruppe "Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe", aufbauend auf dem Basiselement* Calcium (chemisches Symbol: Ca). Zu der Werkstoffgruppe
gehören Sorten und Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
* Basiselement bedeutet: Element mit dem größten Massenanteil an der spezifischen Masse des jeweiligen Werkstoffes der Gruppe unabhängig von der vorliegenden Bindungsart.
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören,
sind Sorten, gekennzeichnet durch einen maximalen Massenanteil bis 2 % an zusätzlichen Elementen an der gesamten spezifischen Masse der jeweiligen Sorte. Die zusätzlichen Elemente können zum einen natürlicher Herkunft sein, d.h. sie stammen aus den Erzen des Basiselements. Zum anderen können die zusätzlichen Elemente herstellungsbedingter Herkunft sein und zwar sowohl absichtlich, z.B. aus metallurgischen Gründen hinzu gegeben, als auch unabsichtlich aus der Umgebung hinzugekommen sein.
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• die technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
werden durch ihre Zusammensetzung zusammen mit geeigneter Mischkristall- und/oder Ausscheidungs- und/oder Dispersionsbildung einschließlich eventueller plastischer Umformung eingestellt.* Basiselement bedeutet: Element mit dem größten Massenanteil an der spezifischen Masse des jeweiligen Werkstoffes der Gruppe unabhängig von der vorliegenden Bindungsart.
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören,
sind Sorten, gekennzeichnet durch einen maximalen Massenanteil bis 2 % an zusätzlichen Elementen an der gesamten spezifischen Masse der jeweiligen Sorte. Die zusätzlichen Elemente können zum einen natürlicher Herkunft sein, d.h. sie stammen aus den Erzen des Basiselements. Zum anderen können die zusätzlichen Elemente herstellungsbedingter Herkunft sein und zwar sowohl absichtlich, z.B. aus metallurgischen Gründen hinzu gegeben, als auch unabsichtlich aus der Umgebung hinzugekommen sein.
3. "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe", aufbauend auf dem Basiselement* Calcium (chemisches Symbol: Ca). Zu der Werkstoffgruppe
gehören Sorten und Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,1 % - 2 % Li, 0,05 % - 3 % Al. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und
Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung von Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Ebenso können die Legierungen zur Steuerung ihrer Eigenschaften Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und/oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• die technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
werden durch ihre Zusammensetzung zusammen mit geeigneter Mischkristall- und/oder Ausscheidungs- und/oder Dispersionsbildung einschließlich eventueller plastischer Umformung eingestellt.Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,1 % - 2 % Li, 0,05 % - 3 % Al. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und
Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung von Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Ebenso können die Legierungen zur Steuerung ihrer Eigenschaften Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und/oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.
4. "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe" (bestehend aus Sorten und Legierungen), aufbauend auf dem Basiselement* Calcium
(chemisches Symbol: Ca), mit der die Realisierung von speziell geforderten Eigenschaften
ermöglicht wird.
Die Eigenschaften können jeweilige Anforderungen an
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Die Eigenschaften können jeweilige Anforderungen an
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
betreffen.Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
• Basiselement plus 0,05- 1 % Li, 0,05- 2,5 % Mg, 0,05 % - 2 % Al. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung von Sorten hergestellt werden können, können die Legierung auch Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Ebenso können die Legierung zur Steuerung ihre Eigenschaften Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und/oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.5. "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe", aufbauend auf dem Basiselement* Calcium (chemisches Symbol: Ca). Zu der Werkstoffgruppe
gehören Sorten und
Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,05 % - 4 % Al, 0,05 % - 3,5 % Mg, 0,02 % - 2 % Si. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung der Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Die Legierungen können zur Steuerung ihrer Eigenschaften auch Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.
Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• die technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
werden durch ihre Zusammensetzung zusammen mit geeigneter Mischkristall-und/oder Ausscheidungs- und/oder Dispersionsbildung einschließlich eventueller plastischer Umformung eingestellt.Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,05 % - 4 % Al, 0,05 % - 3,5 % Mg, 0,02 % - 2 % Si. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung der Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Die Legierungen können zur Steuerung ihrer Eigenschaften auch Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.
6. "Werkstoffgruppe Konstruktionscalcium", eine Werkstoffgruppe aus der Kategorie "chemische
Stoffe", aufbauend auf dem Basiselement* Calcium (chemisches Symbol: Ca). Zu der Werkstoffgruppe
gehören Sorten und Legierungen. Ihre Eigenschaften wie
Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, deren besonderes zusätzliches Merkmal die Zerspanbarkeit ist, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,02 % - 0,4 % Al, 0,05 % - 3,5 % Mg, 0,02 % - 2 % Si, 0,2 % - 3,5 % Pb. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung der Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch die Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Ebenso können die Legierungen zur Steuerung ihrer Eigenschaften Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und/oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.
• das Korrosionsverhalten und/oder
• die mechanischen Eigenschaften und/oder
• die technologischen Eigenschaften und/oder
• die physikalischen Eigenschaften
werden durch ihre Zusammensetzung zusammen mit geeigneter Mischkristall- und/oder Ausscheidungs- und/oder Dispersionsbildung einschließlich eventueller plastischer Umformung eingestellt.Die Werkstoffe, die zu dieser Untergruppe gehören, sind Legierungen, deren besonderes zusätzliches Merkmal die Zerspanbarkeit ist, und sie sind gekennzeichnet durch eine Zusammensetzung innerhalb folgender Konzentrationsgrenzen:
Basiselement plus 0,02 % - 0,4 % Al, 0,05 % - 3,5 % Mg, 0,02 % - 2 % Si, 0,2 % - 3,5 % Pb. Ebenso kann die Legierung als Legierungsbestandteile Elemente aus den Nebengruppen IVa, Va, VIa und Elemente aus der 4. Periode der Nebengruppen Ia, IIa, VIIa und/oder VIIIa enthalten.
Da die Legierungen unter Verwendung der Sorten hergestellt werden können, können die Legierungen auch die Elemente enthalten, die in den Sorten enthalten sind. Ebenso können die Legierungen zur Steuerung ihrer Eigenschaften Oxide und/oder Boride und/oder Nitride und/oder Silicide und/oder Karbide und/oder ihre Mischverbindungen enthalten.