Aluminium Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr): Zusammensetzung, Eigenschaften, Zustandsübersicht & Anwendungen
Bagikan
Table Of Content
Table Of Content
Umfassender Überblick
Scalmalloy ist eine proprietäre Al-Mg-Sc-Zr Legierung, die für Hochleistungsanwendungen entwickelt wurde, bei denen eine Kombination aus hoher spezifischer Festigkeit und guter Bruchzähigkeit gefordert ist. Sie gehört nicht klassisch zu den 2xxx/3xxx/5xxx/6xxx/7xxx Serien, da es sich um ein modernes, legiertes Aluminiumkonzept handelt, das auf additive Fertigung und spezielle Schmiedewerkstoffe ausgerichtet ist; meist wird es als Al-Mg-Sc-Zr Legierung und nicht mit einer einzelnen AA-Seriennummer beschrieben.
Die wesentlichen Legierungselemente sind Magnesium (Mg) für Festigkeitssteigerung durch feste Lösung und geringere Dichte, Scandium (Sc) und Zirkonium (Zr) für feine, kohärente Al3(Sc,Zr)-Dispersoid-Ausscheidungen sowie die kontrollierte Beimischung von Eisen, Silizium und weiteren Reststoffen. Die Festigkeitssteigerung erfolgt hauptsächlich durch Ausscheidungshärtung durch Al3Sc und Al3(Sc,Zr)-Dispersoide, die Kornkorngrenzen keimen und blockieren; Kaltverfestigung trägt bei einigen gewalzten Eigenschaften bei, der bestimmende Mechanismus ist jedoch die wärmebehandelbare Ausscheidungshärtung.
Wesentliche Eigenschaften umfassen ein sehr hohes Festigkeits-zu-Gewicht-Verhältnis im Vergleich zu herkömmlichen Aluminiumlegierungen, verbesserte Kornfeinung und Rekristallisationsbeständigkeit durch Sc/Zr-Dispersoide, gute Dauerfestigkeit und konkurrenzfähige Korrosionsbeständigkeit im Vergleich zu typischen hochfesten Legierungen. Umformbarkeit und Schweißbarkeit sind im geglühten oder entsprechend verarbeiteten Zustand sehr gut, erfordern jedoch eine sorgfältige Prozesskontrolle, um die Dispersoidstruktur zu erhalten; diese Merkmale machen Scalmalloy für Luftfahrt, Motorsport, High-End-Automobilbau und additive Fertigung besonders attraktiv.
Ingenieure wählen Scalmalloy, wenn im Design Spitzenwerte bei spezifischer Festigkeit, eine stabile Mikrostruktur bei erhöhten Verarbeitungstemperaturen und eine Resistenz gegen Kornwachstum im Vordergrund stehen. Die Legierung wird oft konventionellen 6xxx- und 7xxx-Legierungen vorgezogen, wenn eine bessere mikrostrukturelle Stabilität, überlegene Dauerfestigkeit oder komplexe Geometrien durch additive Fertigungsverfahren benötigt werden, die vom Pulvermetallurgieverhalten der Legierung profitieren.
Zustandsvarianten
| Zustand | Festigkeitsniveau | Dehnung | Umformbarkeit | Schweißbarkeit | Hinweise |
|---|---|---|---|---|---|
| O | Niedrig | Hoch | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet | Vollständig geglüht, maximale Duktilität für Umformung |
| H14 | Mittel | Moderat | Gut | Gut | Kaltverfestigt, gesteigerte Streckgrenze bei erhaltener Umformbarkeit |
| T5 | Mittelhoch | Moderat | Gut | Gut | Abgekühlt aus dem Warmumformzustand und künstlich ausgeschieden |
| T6 | Hoch | Niedrig bis Moderat | Ausreichend | Gut | Vergütet, abgeschreckt und künstlich gealtert für maximale Festigkeit |
| T651 | Hoch | Niedrig bis Moderat | Ausreichend | Gut | Spannungsarm geglüht nach Lösungsglühen und Alterung; für kritische Maße verwendet |
| AM-As-Built (kein Suffix) | Variabel | Variabel | Begrenzt | Variabel | Direkt additiv gefertigter Zustand; Eigenschaften abhängig vom Prozess und Nachbehandlung |
Die Wärmebehandlung beeinflusst Scalmalloy stark, indem sie Größe, Dichte und Verteilung der Al3(Sc,Zr)-Dispersoide sowie etwaiger Mg-reicher Ausscheidungen steuert. Der geglühte O-Zustand maximiert Duktilität und Umformbarkeit, geht jedoch auf Kosten der durch Ausscheidungshärtung erzielten Leistungsfähigkeit, die Scalmalloy ausmacht.
Wärmebehandlungen wie T5/T6 erhöhen Streckgrenze und Zugfestigkeit durch kontrollierte Keimbildung und Wachstum nanoskaliger Al3(Sc,Zr)-Teilchen; Überalterung mindert die Höchstfestigkeit, kann aber Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit gegen Spannungsrisskorrosion verbessern. Bei additiv gefertigten Werkstoffen können In-situ-Wärmezyklen und maßgeschneiderte Nachalterungen Eigenschaften erzeugen, die herkömmlichen T6-Zuständen aus dem Schmieden entsprechen oder diese übertreffen.
Chemische Zusammensetzung
| Element | % Bereich | Hinweise |
|---|---|---|
| Si | ≤ 0,4 (typisch) | Geringe Si-Kontrolle zur Vermeidung spröder intermetallischer Phasen; variiert ggf. bei Pulverproduktion |
| Fe | ≤ 0,6 (typisch) | Niedrig gehalten zur Begrenzung grober intermetallischer Partikel, die Zähigkeit mindern |
| Mn | ≤ 0,2 | Geringer Anteil, meist niedrig; unterstützt Kornstrukturkontrolle falls vorhanden |
| Mg | ~3,0–6,0 | Hauptlegierungselement für Festigkeitssteigerung und Dichteabsenkung; beteiligt an fester Lösung und Mg-reichen Ausscheidungen |
| Cu | ≤ 0,2 | Niedriger Kupfergehalt zur Vermeidung von Korrosionsanfälligkeit und Heißrissbildung |
| Zn | ≤ 0,25 | Geringer Zinkanteil zur Vermeidung von Spannungsrisskorrosion |
| Cr | ≤ 0,1 | Üblicherweise gering; kontrolliert zur Vermeidung unerwünschter Phasen |
| Ti | ≤ 0,1 | Spurenelemente, gelegentlich zur Kornfeinung in der Pulvermetallurgie eingesetzt |
| Weitere (Sc, Zr) | Sc ~0,1–0,7, Zr ~0,05–0,25 | Sc und Zr sind charakteristische Elemente für stabile Al3(Sc,Zr)-Dispersoide |
Der vergleichsweise moderate Mg-Gehalt sorgt für Festigkeitssteigerung durch feste Lösung und senkt die Dichte gegenüber reinem Aluminium. Die Zugaben von Scandium und Zirkonium bilden kohärente L12-Al3(Sc,Zr)-Dispersoide, die Versetzungen und Korngrenzen blockieren. Die Kontrolle von Verunreinigungen wie Eisen und Silizium ist entscheidend, da grobe intermetallische Partikel die Dauerfestigkeit verschlechtern und Vorteile der nanoskaligen Dispersoide zunichte machen.
Sc und Zr verbessern außerdem deutlich die Rekristallisationsbeständigkeit, was den Erhalt feiner Mikrostrukturen beim Warmumformen oder additiven Fertigungsverfahren ermöglicht; dies trägt direkt zu höherer Streckgrenze, Zähigkeit und Dauerfestigkeit im Vergleich zu Mg-Alleinlegierungen bei.
Mechanische Eigenschaften
Scalmalloy zeigt hohe Zugfestigkeit mit einem vergleichsweise hohen Verhältnis von Streck- zu Zugfestigkeit gegenüber vielen herkömmlichen Aluminiumlegierungen. Dieses Verhalten ist stark abhängig vom Zustand und dem Verarbeitungsweg. Höchste Zug- und Streckgrenzen werden in T6-ähnlichen Peak-Aged-Zuständen durch dichte Al3(Sc,Zr)-Dispersoide erreicht, während geglühte Zustände deutlich höhere Dehnung und Umformbarkeit bieten. Die Dauerfestigkeit ist für die Festigkeitsklasse typischerweise ausgezeichnet, bedingt durch feine Körner und eine homogene Dispersion nanoskaliger Partikel, die Rissinitiierung verringern.
Die Härte korreliert mit Partikeldichte und Alterungszustand; die Vickers-Härte ist im Peak-Aged-Zustand erhöht und zeigt nach thermischer Beanspruchung eine gute Erhaltung verglichen mit vielen Al-Mg- oder Al-Zn-Mg-Legierungen. Eigenschaften variieren mit Blechdicke und Herstellungsverfahren (gewalztes Blech versus additiv gefertigtes Pulver); dickere Teile können leicht geringere Höchstfestigkeit zeigen, bedingt durch langsamere Abkühlung und grobere Mikrostruktur, sofern Zr-Gehalt oder Nachbearbeitung nicht optimiert sind. Korrosions- und Spannungsrisskorrosionsbeständigkeit sind allgemein günstig, müssen jedoch für den jeweiligen Einsatzfall geprüft werden, da erhöhte Festigkeit teilweise auf Kosten der Duktilität geht.
| Eigenschaft | O/Geglüht | Wesentlicher Zustand (z. B. T6) | Hinweise |
|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit (UTS) | ~200–320 MPa | ~420–560 MPa (typischer Bereich) | Weit variabel je nach Verarbeitung; AM-Versionen können Werte von gewalztem Material übertreffen |
| Streckgrenze | ~90–220 MPa | ~350–480 MPa (typischer Bereich) | Streckgrenze steigt deutlich durch Ausscheidungshärtung und Kaltverfestigung |
| Dehnung | ~18–35 % | ~6–15 % | Peak-Zustände mindern die Dehnung; geglühte Zustände gewährleisten Umformbarkeit |
| Härte (HV) | ~40–80 HV | ~120–180 HV | Härte steht im Zusammenhang mit Partikeldichte und Alterungszustand |
Physikalische Eigenschaften
| Eigenschaft | Wert | Hinweise |
|---|---|---|
| Dichte | ~2,68 g/cm³ | Etwas niedriger als reines Al durch Mg-Anteil; variiert mit Zusammensetzung |
| Schmelzbereich | Solidus ≈ 580–610 °C; Liquidus ≈ 640–660 °C | Ungefähre, legierungsabhängige Spanne; Wärmebehandlungen erfolgen unterhalb des Solidus |
| Wärmeleitfähigkeit | ~100–150 W/m·K | Geringer als reines Al durch Legierung; für viele thermische Anwendungen geeignet |
| Elektrische Leitfähigkeit | ~30–45 % IACS | Reduziert gegenüber reinem Al wegen Mg und Dispersoiden |
| Spezifische Wärmekapazität | ~0,88–0,92 J/g·K (≈880–920 J/kg·K) | Typisch für Aluminiumlegierungen bei Raumtemperatur |
| Wärmeausdehnung | ~23–25 ×10⁻⁶ /K | Ähnlich wie bei gängigen Aluminium-Strukturlegierungen |
Die physikalischen Eigenschaften machen Scalmalloy attraktiv für Anwendungen mit Anforderungen an spezifische Steifigkeit und thermisches Verhalten bei geringem Gewicht. Dichte und Wärmeausdehnung sind vergleichbar mit anderen Al-Mg-Legierungen, was die Kompatibilität mit vielen aluminiumbasierten Systemen und Fügeverbindungen ohne übermäßige differenzielle Ausdehnung ermöglicht.
Die Wärmeleitfähigkeit bleibt für Wärmeverteilungszwecke ausreichend, auch wenn sie gegenüber reinem Aluminium reduziert ist. Konstrukteure sollten dies bei der Auslegung von Kühlkörpern oder thermischen Leitwegen beachten und gegebenenfalls Oberflächenbeschichtungen oder geometrische Anpassungen vorsehen, um Wärmepfade zu optimieren.
Produktformen
| Form | Typische Dicke/Größe | Festigkeitsverhalten | Übliche Zustände | Hinweise |
|---|---|---|---|---|
| Blech | 0,5–6 mm | Gute Gleichmäßigkeit bei dünnen Stärken | O, T5, T6 | Weit verbreitet für Verkleidungen und geformte Strukturen; Härtegrad steuert Umformbarkeit |
| Platte | >6 mm | Festigkeit kann mit Dicke variieren | T6, T651 | Dicke Platten erfordern sorgfältige Wärmebehandlung zur Vermeidung grober Ausscheidungen |
| Strangpressprofil | Komplexe Profile, verschiedene Größen | Exzellent bei Homogenisierung | T5, T6 | Längskornkontrolle und Rekristallisationsresistenz verbessern Strangpressbarkeit |
| Rohr | Außendurchmesser variabel, dünn- bis dickwandig | Ähnlich wie bei Strangpressprofilen | T5, T6 | Verwendung für Strukturrohre und druckbeanspruchte Bauteile |
| Stab/Stange | Durchmesser bis große Querschnitte | Gute Zerspanbarkeit im geglühten Zustand | O, Hxx, T6 | Stäbe für bearbeitete Fittings und Verbindungselemente |
| Pulver / Additive Fertigung (AM) | Pulverpartikel 15–60 µm; AM-Baugrößen variabel | As-built-Zustand kann auf hohe Festigkeiten optimiert werden | AM-As-Built, T5/T6 Nachbehandlungen | Scalmalloy wird häufig in Pulverform für LPBF/EBM-Additivprozesse verwendet |
Unterschiede in der Verarbeitung beeinflussen direkt die Mikrostruktur und damit das mechanische Verhalten; additiv gefertigte Formen erfordern möglicherweise maßgeschneiderte Nachwärmebehandlungen, um die vollständige Ausscheidungshärtung zu erreichen, während gewalzte Platten und Strangpressprofile auf konventionelle Lösungsglühen- und Ausscheidungsalterungszyklen angewiesen sind. Die Wahl der Produktform richtet sich nach Geometrie, Oberflächenbeschaffenheit, Maßtoleranz und der Verfügbarkeit von Hochtemperaturprozessen (z. B. Strangpresshomogenisierung oder AM-Wärmezyklen) zur Stabilisierung der Dispersoid-Struktur.
Der Pulvermetallurgie-Weg ist ein wichtiges Unterscheidungsmerkmal von Scalmalloy und ermöglicht komplexe Geometrien, hohe Bauraten und Mikrostrukturen, die mit traditionellen Guss- oder Schmiedeverfahren schwer erreichbar sind; Konstrukteure sollten sowohl Form als auch Nachprozess spezifizieren, um die gewünschten Eigenschaften sicherzustellen.
Äquivalente Werkstoffgüten
| Norm | Werkstoff | Region | Hinweise |
|---|---|---|---|
| AA | Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr) | USA | Proprietäre Legierung; keine offizielle AA-Serienbezeichnung |
| EN AW | Nicht standardisiert / proprietär | Europa | Typischerweise als proprietäre Legierungsbezeichnungen oder kundenspezifische Spezifikationen geliefert |
| JIS | Kein direktes Äquivalent | Japan | Keine Standard-JIS-Güte; vergleichbare Leistung zu hochfesten Al-Mg-Sc-Legierungen |
| GB/T | Proprietäre / experimentelle Güten | China | Lokale Hersteller bieten eventuell Sc-Zr-Mg-Legierungen an, jedoch mit variierender Zusammensetzung und Härtegrad |
Es gibt keine direkten 1:1-Entsprechungen zu Scalmalloy in konventionellen veröffentlichten Normen, da die Legierung proprietär ist und für pulverbasierte Prozesse und das Legieren mit Scandium optimiert wurde. Europäische und asiatische Anbieter listen Sc-haltige Legierungen oft als proprietäre Güten oder experimentelle Bezeichnungen statt standardisierter AW-Nummern.
Beim Vergleich mit Normen sollten Ingenieure Scalmalloy als eigenständige Werkstofffamilie betrachten und chemische sowie mechanische Zertifikate von Lieferanten prüfen; ein Austausch erfordert sorgfältige Berücksichtigung des Dispersoid-Gehalts und der Verarbeitungsgeschichte und nicht nur ein einfaches Element-zu-Element-Matching.
Korrosionsbeständigkeit
Scalmalloy bietet generell gute atmosphärische Korrosionsbeständigkeit, vergleichbar oder besser als viele hochfeste Aluminiumlegierungen, da die feine, homogene Mikrostruktur lokalisierte galvanische Angriffsstätten und grobe Intermetallische begrenzt. In neutralen und leicht korrosiven Atmosphären zeigt es gute Leistungen, insbesondere wenn es korrekt gealtert und oberflächenbehandelt wurde; Eloxieren oder Umwandlungsbeschichtungen verbessern den Oberflächenschutz zusätzlich.
In marinen Chloridumgebungen zeigt Scalmalloy eine vernünftige Lochfraßbeständigkeit im Vergleich zu hochfesten 7xxx Legierungen, ist aber nicht so resistent wie bestimmte 5xxx Magnesium-haltige Legierungen, die speziell für Meerwasseranwendungen entwickelt wurden. Konstrukteure sollten mögliche lokale Angriffe in stagnierenden oder schlupfähigen Bereichen berücksichtigen und bei starkem Einsatz geeignete Beschichtungen oder kathodischen Schutz vorsehen.
Die Anfälligkeit für Spannungsrisskorrosion ist meist geringer als bei hochfesten Al-Zn-Mg (7xxx)-Familien, da Sc/Zr-Dispersoide die Ausscheidung an Korngrenzen reduzieren und die Rissausbreitung erschweren. Galvanische Wechselwirkungen folgen dem üblichen Aluminiumverhalten; Scalmalloy ist anodisch gegenüber Edelstahl und Kupferlegierungen, weshalb isolierende Kontakte oder Opferanoden in Mischmetallbaugruppen empfohlen sind.
Fertigungseigenschaften
Schweißbarkeit
Das Schweißen von Scalmalloy ist mit TIG- und MIG-Verfahren möglich, wenn die Schweißparameter den Wärmeeintrag und die Füllgutverträglichkeit kontrollieren. Empfohlene Fülllegierungen sind typischerweise auf Al-Mg-Basis oder speziell formulierte Sc-haltige Füllgüter, sofern verfügbar, um große Zusammensetzungsunterschiede zu vermeiden und Duktilität in der Naht zu erhalten. Im Wärmeeinflussbereich (HAZ) kann es zu Erweichung kommen, wenn Dispersoide vergrößert oder Ausscheidungsverteilungen gestört werden; daher werden häufig nach dem Schweißen künstliche Alterung oder lokale Wärmebehandlungen angewandt, um die Eigenschaften wiederherzustellen. Risiko für Heißrisse ist moderat; geringer Kupfergehalt und kontrollierter Siliziumgehalt reduzieren die Anfälligkeit im Vergleich zu einigen Al-Zn-Legierungen.
Zerspanbarkeit
Die Zerspanbarkeit im geglühten Zustand ist vergleichbar mit anderen Aluminiumlegierungen mittlerer Festigkeit und grundsätzlich günstig bei scharfen Hartmetall-Werkzeugen, moderaten Vorschüben und höheren Schnittgeschwindigkeiten. In hochfesten oder endgealterten Zuständen erhöht die Härte den Werkzeugverschleiß und erfordert robustere Werkzeuge sowie geringere Schnitttiefen zur Sicherstellung der Oberflächenqualität. Spanformung ist meist kontinuierlich und duktil; Kühlschmierstoffe werden empfohlen, um Aufbauschneiden und Spanverschweißung an Werkzeugen zu vermeiden. Werkzeuge aus Hartmetall oder polykristallinem Diamant bieten gute Lebensdauer bei hochvolumiger CNC-Bearbeitung.
Umformbarkeit
Die Kaltumformbarkeit ist am besten in O- oder H-Zuständen, wo die Dehnung am höchsten ist; Mindest-Biegeradien sollten den üblichen Aluminiumrichtlinien folgen, typischerweise 2–3× Materialdicke bei kleinen Biegeradien in geglühtem Blech. Endgealterte Zustände verringern die Dehnung und erhöhen den Rückfeder-Effekt, daher sollte die Umformung in weicheren Zuständen erfolgen, gefolgt von Lösungsglühen und Alterung für die finale Festigkeit. Warmumformung und inkrementelle Blechumformtechniken profitieren von der Rekristallisationsresistenz von Scalmalloy und ermöglichen komplexe Formen bei Erhalt einer feinen Mikrostruktur. Für Tiefziehen wird oft eine Voralterung zum Mittel-Zustand verwendet, um Umformbarkeit und Endfestigkeit auszubalancieren.
Wärmebehandlungsverhalten
Scalmalloy ist wärmebehandelbar und spricht hauptsächlich auf Lösungsglühen gefolgt von Abschrecken und künstlicher Alterung an, um eine dichte Verteilung von Al3(Sc,Zr)-Dispersoiden zu erzeugen. Typische Lösungstemperaturen liegen etwa zwischen 500 und 540 °C mit Abschrecken zur Erhaltung der Lösungübersättigung; die anschließende künstliche Alterung bei 200–300 °C über mehrere Stunden bewirkt Spitzenhärte und Festigkeit. Zr-Zusätze verlangsamen das Wachstum von Al3Sc-Ausscheidungen, erweitern das Alterungsfenster und verbessern die thermische Stabilität im Vergleich zu reinen Sc-Legierungen.
Da Al3(Sc,Zr)-Ausscheidungen kohärent und sehr stabil sind, zeigt Scalmalloy eine geringere Überalterungsempfindlichkeit als viele konventionelle Al-Mg- oder Al-Zn-Mg-Legierungen, allerdings führen längerfristige Temperaturbelastung zum Wachstum der Ausscheidungen und zur Reduzierung der Höchstfestigkeit. Bei additiv gefertigten Werkstoffen können während des Bauteilschritts bereits teilweise Ausscheidungen gebildet werden; eine kurze Lösungsglüh- oder direkte Alterungsbehandlung nach dem Bau optimiert häufig die mechanischen Eigenschaften ohne vollständiges Hochtemperaturlösen. Kaltverfestigung kann zur Festigkeitssteigerung in nicht wärmebehandelten Zuständen genutzt werden, während das Glühen das Material in einen duktilen Zustand für Umformung oder Fügen zurückversetzt.
Hochtemperaturverhalten
Scalmalloy behält seine nutzbare Festigkeit bei mäßig erhöhten Temperaturen besser als viele Aluminiumlegierungen, da Al3(Sc,Zr)-Dispersoide der Korngrößenwachstum entgegenwirken und die Versetzungsbewegung weiterhin behindern. Die Festigkeit bleibt typischerweise bis etwa 200–250 °C für den Langzeiteinsatz akzeptabel, mit zunehmender Weichung oberhalb dieses Bereichs durch Ausscheidungswachstum und Matrixerholung. Kurzzeitige Temperaturspitzen bis ca. 300 °C sind meist tolerierbar ohne katastrophalen Festigkeitsverlust, jedoch sollten anhaltende Belastungen bei diesen Temperaturen nur nach langzeitiger Erprobung eingeplant werden.
Oxidation entspricht dem typischen Verhalten von Aluminiumlegierungen; schützende Oxidschichten bilden sich bei hohen Temperaturen rasch, verhindern jedoch nicht die durch Ausscheidungswachstum bedingten strukturellen Eigenschaftsänderungen. Der Wärmeeinflussbereich (HAZ) an Schweißnähten und lokal erhitzten Zonen kann verminderte Festigkeit aufweisen und sollte hinsichtlich Kriechen oder Relaxation bei Einsatzbelastungen und erhöhten Temperaturen bewertet werden.
Anwendungen
| Branche | Beispielbauteil | Warum Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr) verwendet wird |
|---|---|---|
| Automobilindustrie | Strukturhalterungen, Fahrwerkskomponenten | Hohe spezifische Festigkeit und Ermüdungsbeständigkeit reduzieren das Gewicht und verbessern die Dauerhaltbarkeit |
| Schifffahrt | Strukturbeschläge, Kleinfahrzeugkomponenten | Gutes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und angemessene Korrosionsbeständigkeit in chloridhaltigen Umgebungen |
| Luft- und Raumfahrt | Beschläge, Halterungen, leichte Strukturteile | Außergewöhnliches Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und thermische Stabilität für kritische Leichtbauteile |
| Motorsport | Überrollkäfige, Fahrgestellkomponenten | Ermöglicht aggressive Gewichtseinsparungen bei gleichzeitigem Erhalt der Crashsicherheit |
| Elektronik | Leichte Wärmeverteiler, Strukturrahmen | Balance aus Wärmeleitfähigkeit und Steifigkeit bei geringerem Gewicht |
| Additive Fertigung | Komplexe Strukturprototypen und Serienbauteile | Legierung optimiert für Powder Bed Fusion mit hohen erreichbaren mechanischen Eigenschaften |
Die Kombination aus hoher Festigkeit, Stabilität während thermischer Prozesse und guter Pulvermetallurgie-Verträglichkeit macht Scalmalloy in Branchen wertvoll, in denen leichte, komplex geformte Bauteile gefragt sind. Der Einsatz in der additiven Fertigung erweitert die Gestaltungsfreiheit und ermöglicht eine Leistungsfähigkeit, die viele konventionell gefertigte hochfeste Aluminiumlegierungen erreicht oder übertrifft.
Auswahlhinweise
Wählen Sie Scalmalloy, wenn konstruktive Anforderungen hohe spezifische Festigkeit und exzellente Ermüdungsbeständigkeit verlangen und Fertigungsmethoden (Schmieden oder additive Verfahren) sowie Budget eine Sc-haltige Legierung zulassen. Die Legierung eignet sich besonders dort, wo Gewichtseinsparungen, mikrostrukturelle Stabilität und der Erhalt von Feinkornstrukturen durch Warmumformung oder thermische Zyklen in der additiven Fertigung entscheidend sind.
Im Vergleich zu kommerziell reinem Aluminium (z. B. 1100) tauscht Scalmalloy elektrische und thermische Leitfähigkeit sowie bessere Umformbarkeit gegen deutlich höhere Festigkeit und bessere Ermüdungsleistung ein; verwenden Sie Scalmalloy, wenn strukturelle Effizienz wichtiger als maximale Leitfähigkeit ist. Gegenüber üblichen Kaltumformlegierungen wie 3003 oder 5052 bietet Scalmalloy deutlich höhere Festigkeit bei vergleichbarer oder besserer Ermüdungsfestigkeit, wobei der opferbedingte Korrosionsschutz einiger 5xxx-Legierungen in bestimmten maritimen Umgebungen überlegen sein kann. Im Vergleich zu wärmebehandelbaren Legierungen wie 6061 oder 6063 liefert Scalmalloy oft überlegene thermische Stabilität und Mikrostrukturkontrolle; es ist vorzuziehen, wenn langfristiger Festigkeitserhalt und Mikrostrukturstabilität in komplexen oder additiv gefertigten Bauteilen trotz möglicher Kosten- und Verfügbarkeitsnachteile gefordert sind.
Abschließende Zusammenfassung
Scalmalloy (Al-Mg-Sc-Zr) bleibt relevant, da es einzigartig ausscheidungsstabilisierte Mikrostrukturen mit hervorragendem Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und Ermüdungseigenschaften kombiniert und sich gut an moderne Fertigungsverfahren wie additive Fertigung und fortschrittliche Schmiedetechniken anpasst. Die speziell abgestimmte Chemie aus Mg, Sc und Zr bietet Konstrukteuren eine langlebige, leistungsstarke Aluminiumlösung für anspruchsvolle Struktur-Anwendungen, bei denen herkömmliche Legierungen die kombinierten Anforderungen an Festigkeit, Stabilität und Umformbarkeit nicht erfüllen können.