Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Mischförderer für eine Spritzgießanlage gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 1, eine entsprechende Spritzgießanlage gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 10, ein Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 11 sowie einen Formgegenstand gemäß dem Gegenstand des Anspruchs 25.

Für verschiedenste Anwendungen wie beispielsweise in der Luftfahrt oder der Automobilindustrie werden Bauteile regelmäßig aus Aluminium gefertigt, da sich durch die vergleichsweise geringe Dichte von Aluminium vergleichsweise leichte Bauteile realisieren lassen, um so Gewicht einzusparen.

Magnesium weist eine Dichte auf, die in etwa um einen Faktor von 1.55 geringer ist als die Dichte von Aluminium. Somit ist Magnesium prinzipiell für Leichtbauteile ein hochinteressantes Material. Trotz dieser vorteilhaften Eigenschaft der geringen Dichte sind herkömmliche Magnesiumlegierungen noch vergleichsweise unbeachtet zur Fertigung von Bauteilen für Anwendungen wie beispielsweise in der Luftfahrt oder in der Automobilindustrie. Dies ist zum einen der relativ hohen Reaktionsfreudigkeit von Magnesium und der damit einhergehenden vergleichsweise geringen Zündtemperatur geschuldet, da dies natürlich ein erhöhtes und daher häufig unerwünschtes Gefahrenpotential darstellt. Zum anderen weisen Bauteile aus herkömmlichen Magnesiumlegierungen teils nachteilige mechanische Eigenschaften, wie geringere Zugfestigkeiten und geringere Bruchdehnungen auf, als vergleichbare Bauteile aus Aluminium(legierungen).

Im Stand der Technik existieren bereits verschiedene Ansätze, die Zündtemperatur einer Magnesiumlegierung über entsprechende Stoffzusammensetzungen zu erhöhen und so „flammfeste" Magnesiumlegierungen bereitzustellen. Für eine Optimierung von mechanischen Eigenschaften von Magnesiumlegieren besteht jedoch nach wie vor ein hoher Bedarf. Zur Verbesserung mechanischer Eigenschaften einer Magnesiumlegierung schlägt DE 11 2012 001 625 B4 beispielsweise vor, eine Oberfläche von Magnesiumlegierungsspänen mit Kohlenstoffpulver zu beschichten und diese beschichteten Späne zum Spritzgießen zu verwenden. Diese Methode bietet jedoch nur einen begrenzten Kohlenstoffgehalt in der Legierung oder in einem entsprechenden Formgegenstand, da die Späne zum Spritzgießen nur eine endliche Oberfläche bereitstellen und die Aufnahmefähigkeit dieser Oberfläche limitiert ist. Wenn der Kohlenstoffgehalt in der Methode der DE 11 2012 001 625 B4 mehr als 3 Gew.-% beträgt, kann das Kohlenstoffpulver gegebenenfalls verklumpen, was zu Rissbildung führt und folglich eine Variation der Zugfestigkeit eines Formgegenstands verursacht. Der Kohlenstoffgehalt der herkömmlichen Legierung gemäß der DE 11 2012 001 625 B4 beträgt daher bevorzugt 0.5 Gew.-% oder weniger. Zudem ist bei der im Stand der Technik vorgeschlagenen Methode der Kohlenstoffgehalt (oder der Gehalt eines anderen Pulvers), der in die Legierung des Formgegenstands eingebracht werden soll, abhängig von der Form der Späne, da sich - abhängig von der Form der Späne - ein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen eines einzelnen Partikels der Späne nicht linear verhält. Somit ist es mit einer derartigen Methode nicht möglich, eine hinreichend genaue Einstellung eines Mischungsverhältnisses einer gewünschten Legierung in Gewichtsprozent (Gew.-%) vorzunehmen, da bei einer Beschichtung die Menge an Kohlenstoff (oder eines anderen einzuarbeiten Pulvers) vom Oberflächen/Volumen-Verhältnis der Späne abhängt. Abgesehen davon haben mit Pulver beschichtete Späne auch den Nachteil, dass es im Zuge eines Transports und/oder einer Lagerung unweigerlich zu einer Entmischung der Späne und des Pulvers kommt, so dass sie sich nicht mehr (oder nur schlecht) verarbeiten lassen (oder erneut gemischt werden müssten, wobei ein Kunde ggf. keine hierfür vorgesehene Vorrichtung besitzt).

Im Lichte der obenstehenden Ausführungen besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine verfahrens- und/oder anlagentechnische Möglichkeit für eine Herstellung eines (Spritzguss-)Formgegenstands bereitzustellen, die sich durch geringen technischen Aufwand auszeichnet, kostengünstig ist und die mechanischen Eigenschaften eines Formgegenstands verbessert. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, den Formgegenstand bereitzustellen, der die oben genannten Nachteile überwindet und verbesserte mechanische Eigenschaften und eine hohe Zündfestigkeit aufweist. Die Aufgabe wird durch einen Mischförderer für eine Spritzgießanlage mit den Merkmalen von Anspruch 1, einer Spritzgießanlage mit den Merkmalen von Anspruch 10, einem Verfahren zum Herstellen einer Legierung mit den Merkmalen von Anspruch 11 und eines Formgegenstands aus der erfindungsgemäßen Legierung mit den Merkmalen von Anspruch 25 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Aufgabe der Erfindung wird insbesondere gelöst durch einen Mischförderer für eine Spritzgießanlage, insbesondere Thixomolding-Spritzgießanlage, oder dergleichen zur Förderung einer Granulat-Pulver-Mischung, Folgendes aufweisend:

• einen Mischbehälter, mit mindestens einer Zuführung für granuläres Material und/oder pulverförmiges Material; sowie

• mindestens eine Mischeinrichtung, die dazu ausgebildet ist, das granuläre Material und das pulverförmige Material zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen; und

• einen Mischbehälter-Auslass, der insbesondere in der Nähe eines Schmelzbereichs der Spritzgießanlage oder dergleichen anordenbar ist, und dazu ausgebildet ist, die Granulat-Pulver-Mischung auszugeben bzw. der Spritzgießanlage oder dergleichen zur zumindest teilweisen Aufschmelzung zuzuführen.

Ein wichtiger Gedanke der Erfindung besteht darin, eine Möglichkeit zur verfahrenstechnischen und anlagentechnischen Herstellung eines Formgegenstandes aus einer Legierung bereitzustellen, der eine hohe Zugfestigkeit und eine hohe Dehngrenze aufweist. Mit einem Beschichtungsverfahren von Spänen zum Spritzgießen, wie im Stand der Technik vorgeschlagen, war dies nicht prozessstabil möglich. Entsprechend wird hiermit ein Verfahren sowie ein Mischförderer für Spritzgießanlagen oder dergleichen bereitgestellt, das bzw. der einen höheren Anteil von pulverförmigem Material (z.B. Kohlenstoff oder kohlenstoffbasierte Verbindungen) durch eine „Just in Time Composition"-Strategie erreicht. Hierbei wird das Granulat direkt am Einzug des Spritz- bzw. Dosierzylinders einer Spritzgießanlage oder dergleichen mit dem Pulver vermengt. Eine Beschichtung oder Anhaftung von Pulver an dem Granulat ist hierbei nicht notwendig, beziehungsweise erwünscht. Nur durch die unmittelbare Verarbeitung der Granulat-Pulver-Mischung direkt vor/während dem Aufschmelzen wird eine homogene Verteilung des Pulvers in der Gesamtlegierung erreicht. Die Grenzen der Anhaftung/Beschichtung auf Grund einer limitierten Oberfläche des Granulats spielen auf diese Weise keine Rolle mehr, da es aufgrund der zeitlichen und räumlichen Nähe zum Schmelzbereich zu keiner Entmischung der Granulat-Pulvermischung kommen kann. Darüber hinaus bietet die hier vorgeschlagene „Just in Time Composition"-Strategie - also das Vermischen des pulverförmigen Materials und des granulären Materials direkt in bzw. an dem Mischförderer - einen logistischen Vorteil, da durch die Vermischung bei der Verarbeitung keine Nachteile durch Transport oder Lagerung entstehen können (wie bei dem vorab beschichteten Material aus dem Stand der Technik).

Unter einem Granulat bzw. granulärem Material wird im Rahmen dieser Anmeldung ein körniger (metallischer) Feststoff mit einer mittleren Korngröße zwischen 0.5 und ca. 10 mm verstanden. Das Granulat kann dabei in verschiedenen Geometrien vorliegen. Denkbar sind z.B. Späne oder dergleichen oder auch linsenförmiges oder tropfenförmiges Granulat. Späne (Granulatspäne) können z.B. durch schreddern von (vorab gegossenen) Barren erhalten werden. Darüber hinaus ist es denkbar, durch Abtropfen aus einem Schmelzetigel linsenförmiges Granulat zu erhalten (z.B. durch einen Fall der Tropfen auf eine kalte Platte) oder durch Abtropfen aus dem Schmelzetigel (z.B. durch freien Fall und Erstarrung in einem hohen Turm oder dergleichen) tropfenförmiges Granulat herzustellen. Der Vorteil eines derartigen Abtropfens ist, dass die Legierung ist in jedem Tropfen gleich also besonders homogen ist. Unter einer mittleren Korngröße wird hier eine durch Siebanalyse bestimmte Größe verstanden, die einem Siebdurchgang von 50% entspricht. Insbesondere kann das granuläre Material mittlere Korngrößen von zwischen 1 und 2 mm oder zwischen 2 und 3 mm oder zwischen 3 und 4 mm oder Mischungen dieser Korngrößen aufweisen. Die Partikel des hier verwendeten Granulats besitzen typischerweise eine im Wesentlichen quaderförmige Form mit einem Längen- zu Breitenverhältnis zwischen 1 und 10, vorzugsweise zwischen 1 und 7, weiter vorzugsweise zwischen 1 und 3.

Unter einem Pulver bzw. pulverförmigem Material wird im Rahmen dieser Anmeldung Material mit einer kleineren Partikelgröße als Granulat verstanden. Insbesondere werden darunter Teilchendurchmesser von weniger als 1000 nm, 500 nm, vorzugsweise von weniger als 250 nm, weiter vorzugsweise von weniger als 100 nm oder weniger als 25 nm verstanden. Unter der „Nähe" der Anordnung des Mischbehälter-Auslasses zu dem Schmelzbereich, soll im Rahmen dieser Anmeldung insbesondere verstanden werden, dass die Wegstrecke, die die Granulat-Pulver-Mischung hier zurücklegen muss, kurzgehalten ist, insbesondere derart, dass die Granulat-Pulver-Mischung diese in einer Zeit von unter 120 Sekunden, vorzugsweise unter 60 Sekunden, weiter vorzugsweise unter 30 Sekunden, zurücklegen kann, so dass es insbesondere zu keiner oder im Wesentlichen keiner Entmischung der Granulat-Pulver-Mischung kommen kann.

Im Rahmen dieser Anmeldung soll ein Mischförderer vorzugsweise für eine Thixomolding-Spritzgießanlage bereitgestellt werden. Grundsätzlich ist der erfindungsgemäße Mischförderer aber auch für andere Spritzgussverfahren, die als Ausgangsmaterial metallisches Granulat (also auch nicht Magnesium basiertes Granulat) verwenden, einsetzbar.

Unter einem Mischbehälter ist ein Behälter zu verstehen, in dem die Materialien vermischt werden oder der eine oder mehrere Mischeinrichtung(en) zur Vermischung der Materialien aufweist oder mit einer oder mehreren solchen Mischein- richtung(en) in Verbindung steht, um die von der/den Mischeinrichtung(en) vermischten Materialien aufzunehmen.

Unter einer Mischeinrichtung wird im Rahmen dieser Anmeldung eine Einrichtung verstanden, die durch eine repetitive Bewegung bzw. Mischbewegung der zu vermischenden Materialien diese miteinander vermischt bzw. sie unterhebt (ähnlich wie beim Backen), insbesondere um die Materialien möglichst homogen miteinander zu vermischen. Unter einer (homogenen) Mischung ist zu verstehen, dass das pulverförmige Material gleichmäßig zwischen dem granulären Material verteilt ist.

In einer Ausführungsform ist die Mischeinrichtung oder der Mischförderer dazu ausgebildet, das granuläre Material und das pulverförmige Material durch eine repetitive Bewegung bzw. Mischbewegung des granulären Materials und des pulverförmigen Materials zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen. Hierdurch wird das pulverförmige Material in dem Granulat untergehoben (ähnlich wie beim Backen) und es kann eine homogene Granulat-Pulver-Mischung erzeugt werden. So wird es ermöglicht, Granulat und Pulver mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit der Mischverhältnisse zu vermengen. Insbesondere ermöglicht diese Methode eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichtsprozent des Pulver-Anteils. In einer Ausführungsform ist die Mischeinrichtung dazu ausgebildet, das granuläre Material und das pulverförmige Material durch eine gasinduzierte Strömung zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen. Beispielsweise kann die Mischeinrichtung als (Gas-)Düse an dem Mischbehälter derart angeordnet sein, dass ein Gasstrom in das Innere des Mischbehälters gerichtet ist. Hierdurch lässt sich durch eine eingebrachte (turbulente) Strömung eine homogene Mischung der Granulat-Pulver-Mischung erzeugen, die über einen Gasstrom prozessstabil steuerbar ist. Dabei kann entweder das pulverförmige Material (auf das granuläre Material gerichtet) eingedüst werden (strömungsinduzierte Mischung, wie nachfolgend beschrieben) oder ein Gasstrom (z.B. Luft) mit einer Düse auf die Granulat-Pulver- Mischung im Inneren des Mischbehälters gerichtet werden, sodass diese turbulent in Bewegung gesetzt wird, um einer Entmischung entgegenzuwirken.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Mischförderer insbesondere Folgendes auf:

• einen Mischbehälter, der eine erste Zuführung für granuläres Material und eine zweite Zuführung für pulverförmiges Material aufweist; wobei die zweite Zuführung mindestens eine Pulverzuführungsdüse (als Mischeinrichtung) aufweist, die dazu ausgebildet ist, das pulverförmige Material in den Mischbehälter einzudüsen, derart, dass eine strömungsinduzierte Granulat-Pulver-Mischung in dem Mischbehälter erzeugbar ist; sowie

• einen Mischbehälter-Auslass, der insbesondere in der Nähe eines Schmelzbereichs der Spritzgießanlage oder dergleichen anordenbar ist, und dazu ausgebildet ist, die Granulat-Pulver-Mischung auszugeben bzw. der Spritzgießanlage oder dergleichen zur zumindest teilweisen Aufschmelzung zuzuführen.

In anderen Worten umfasst die Mischeinrichtung eine Pulverzuführungsdüse, wobei der Mischbehälter eine erste Zuführung für granuläres Material und eine zweite Zuführung für pulverförmiges Material aufweist, wobei die zweite Zuführung die Pulverzuführungsdüse aufweist, und wobei die Pulverzuführungsdüse insbesondere dazu ausgebildet ist, das pulverförmige Material in den Mischbehälter einzudüsen, derart, dass eine strömungsinduzierte Granulat-Pulver-Mischung in dem Mischbehälter erzeugbar ist, um das granuläre Material und das pulverförmige Material miteinander zu vermischen. Als besonders geeignet hat sich die Vermengung in dem Mischfördererer durch ein „Verdüsen" des Pulvers entgegen eines Stroms aus Granulat erwiesen. Dadurch bietet die vorliegende Erfindung durch das Eindüsen und das damit einhergehende Vermischen die Möglichkeit einer genauen bzw. exakten Einstellung einer Stoffmenge von in die Legierung einzuarbeitendem pulverförmigen Material (in Gew.%). Dies ist insbesondere auch für größere Granulate vorteilhaft. Hiermit kann eine Mischung unmittelbar vor dem Einzug in den Schmelzbereich des Schneckenförderers (oder dem Schmelze-Mischer bspw. auch Rheo Casting) erfolgen, sodass eine Homogenität am/im Schmelzbereich gewährleistet ist, um die (mechanischen) Eigenschaften des herzustellenden Formgegenstandes zu optimieren.

Unter Pulverzuführungsdüse oder dem hiermit verbundenen Vorgang des Eindüsens bzw. Verdüsens wird im Rahmen dieser Anmeldung verstanden, dass das Pulver durch eine kleine Öffnung (Düse) der Pulverzuführungsdüse hindurch mittels Druck in das Innere des Mischbehälters injiziert wird und dabei zerstäubt. Das hierfür verwendete und mit Druck beaufschlagte Gas oder die Gasmischung sorgt für die nötige Strömung und Turbulenz der Atmosphäre für die (strömungsinduzierte) Vermischung des Granulats und des Pulvers in dem Mischbehälter des Mischförderers.

In einer Ausführungsform ist die zweite Zuführung in einem unteren Bereich des Mischbehälters in der Nähe des Mischbehälter-Auslasses angeordnet.

Dadurch muss die Granulat-Pulver-Mischung einen (nur sehr) kurzen bzw. minimalen Weg bis zum Schmelzbereich zurücklegen, so dass es auf Grund der zeitlichen bzw. räumlichen Nähe (von Vermengung der Mischung bis zum Schmelzbereich) zu keiner Entmischung bzw. Verklumpung kommen kann.

In einer Ausführungsform sind die erste Zuführung und die zweite Zuführung derart relativ zueinander ausgerichtet, dass eine Zuführungsströmungslinie L12 für das granuläre Material und eine Zuführungsströmungslinie LK für das pulverförmige Material innerhalb des Mischbehälters unter einem Winkel 0 zueinander verlaufen. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Zuführung bzw. die mindestens eine Pulverzuführungsdüse so ausgerichtet sein, dass eine Zuführungsströmungslinie Ln für das pulverförmige Material tangential zu einem Umfang des Mischbehälters verläuft. Hierdurch wird eine Verwirbelung des granulären Materials durch ein (seitliches) Auftreffen des pulverförmigen Materials auf das Granulat bzw. auf einen Strom aus Granulat ermöglicht. Auf diese Weise vermischt sich das granuläre Material und das pulverförmige Material besonders homogen.

In einer weiteren Ausführungsform sind eine Vielzahl von Pulverzuführungsdüsen gleichmäßig, insbesondere ringförmig, in Umfangsrichtung des Mischbehälters angeordnet und/oder gleichmäßig, insbesondere ringförmig, um eine Zuführungsstromlinie des granulären Materials verteilt angeordnet.

Hierdurch kann zum einen eine Zuführungsrate (Menge pro Zeit) von pulverförmigen Material erhöht werden und zum anderen eine Homogenisierung der Granulat-Pulver-Mischung besonders vorteilhaft erhöht bzw. einer Verklumpung und/oder einer Entmischung entgegengewirkt werden, da das verdüste pulverförmige Material von allen Seiten (beispielsweise von 4 oder von 8 Seiten) auf einen Strom aus dem granulären Material einwirken bzw. aufprallen kann.

In einer Ausführungsform sind Mittel zum Steuern einer Zuführungsgeschwindigkeit des pulverförmigen Materials und/oder des granulären Materials vorgesehen, vorzugsweise wird die Zuführungsgeschwindigkeit durch eine Druckbeaufschlagung oder Spülung mit einem Gas oder einem Gasgemisch ermöglicht.

Durch die Steuerung der Zuführungsgeschwindigkeit kann eine Durchmischung der Granulat-Pulver-Mischung beeinflusst werden. Beispielsweise kann so eine Zuführungsgeschwindigkeit des pulverförmigen Materials je nach Gewicht des granulären Materials angepasst werden, so dass ein ausreichend hoher oder vorteilhaft hoher Aufprall von Pulver auf Granulat im Mischbehälter erfolgt, um eine möglichst homogene (strömungsinduzierte) Durchmischung der Granulat-Pulver- Mischung zu erzielen.

In einer Ausführungsform sind die Mittel zum Steuern einer Zuführungsgeschwindigkeit des pulverförmigen Materials und/oder des granulären Materials dazu ausgebildet, eine steuerbare Relativgeschwindigkeit zwischen 0.5 m/s bis 500 m/s, vorzugsweise 1 m/s bis 200 m/s, vorzugsweise zwischen 10 m/s bis 100 m/s zwischen einem Granulatzuführungsstrom und einem Pulverzuführungsstrom innerhalb des Mischbehälters zu erzeugen. Diese Relativgeschwindigkeiten haben sich als besonders praktikabel erwiesen, so dass ein hoher Homogenisierungsgrad einer Granulat-Pulver-Mischung erreicht wird und keine Entmischung bzw. Verklumpung in dem Schmelzbereich auftritt, sodass letztlich eine homogene Schmelze erzielt wird, wobei das pulverförmige Material nicht auf der Schmelze aufschwimmt, sondern homogen in der Schmelze verteilt vorliegt.

In einer Ausführungsform ist die Mischeinrichtung dazu ausgebildet, das granuläre Material und das pulverförmige Material durch eine Rotationsbewegung zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen. Hiermit kann ebenfalls eine Mischung unmittelbar vor dem Einzug in den Schmelzbereich des Extruders (oder dem Schmelze-Mischer bspw. auch Rheo Casting) erfolgen, sodass eine Homogenität der Granulat-Pulver-Mischung am/im Schmelzbereich gewährleistet ist, um die (mechanischen) Eigenschaften des herzustellenden Formgegenstandes zu optimieren.

In einer Ausführungsform umfasst die Mischeinrichtung (für die Vermischung durch eine Rotationsbewegung) eine Zuführförderschnecke, die dazu ausgebildet ist, das granuläre Material und das pulverförmige Material aufzunehmen, und zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen. Dies erlaubt (neben oben genannter Homogenität der Mischung in/am Schmelzbereich) eine vergleichsweise hohe Genauigkeit der Einstellung des Verhältnisses des Pulvers zu dem Granulat. Insbesondere wird hiermit eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichtsprozent des Pulver- Anteils erzielt, sodass die herzustellende Legierung bzw. der daraus bestehende Formgegenstand optimierte (mechanische) Eigenschaften aufweisen.

In einer Ausführungsform umfasst die Mischeinrichtung (für die Vermischung durch eine Rotationsbewegung) einen Trommelmischer, der dazu ausgebildet ist, das granuläre Material und das pulverförmige Material aufzunehmen und zu einer Granulat-Pulver-Mischung zu vermischen. Dies erlaubt (neben oben genannter Homogenität der Mischung in/am Schmelzbereich) eine vergleichsweise hohe Genauigkeit der Einstellung des Verhältnisses des Pulvers zu dem Granulat. Insbesondere wird hiermit eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichtsprozent Pulver-Anteil erzielt, sodass die herzustellende Legierung bzw. der daraus bestehende Formgegenstand optimierte (mechanische) Eigenschaften aufweisen. In einer Ausführungsform umfasst die Mischeinrichtung (für die Vermischung durch eine Rotationsbewegung) eine Homogenisierungseinrichtung, die im Inneren des Mischbehälters angeordnet ist, und die dazu ausgebildet ist, den Inhalt des Mischbehälters, vorzugsweise durch Rotation einer Rührschaufel oder eines Rührhakens oder dergleichen, zu homogenisieren.

Unter einer Homogenisierungseinrichtung ist eine Einrichtung zu verstehen, die einer Agglomeration oder einer Verklumpung der Materialien entgegenwirkt und die Homogenität der Mischung erhöht. Darunter soll insbesondere eine Art "Mixer" verstanden werden, der die Materialien unterhebt und vermischt. Die Homogenisierungseinrichtung kann beispielsweise durch Rührhaken oder Rührschaufeln gebildet sein.

Durch die Homogenisierungseinrichtung im Inneren des Mischbehälters wird die Homogenität der Granulat-Pulver-Mischung (ggf. zusätzlich zu anderen Mischeinrichtungen) unmittelbar vor bzw. direkt in der Nähe des Schmelzbereichs (ggf. nochmals) homogenisiert. Dies ermöglicht die (mechanischen) Eigenschaften der Legierung bzw. des daraus hergestellten Formgegenstands weiter zu optimieren.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch eine Spritzgießanlage (für (Leicht-)Metall-Legierungen), vorzugsweise Thixomolding-Spritzgießanlage, umfassend einen Mischförderer, wie zuvor beschrieben, wobei der Mischbehälter- Auslass des Mischförderers in der Nähe von einem Schmelzbereich der Spritzgießanlage angeordnet ist und so ausgebildet ist, dass die Granulat-Pulver-Mischung unmittelbar nach Vermengung und/oder zumindest teilweise während des Vermengens aufschmelzbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Spritzgießanlage lassen sich dieselben Vorteile erzielen, wie sie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mischförderer beschrieben wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass die im Rahmen des erfindungsgemäßen Mischförderers beschriebenen Merkmale auch auf die erfindungsgemäße Spritzgießanlage zutreffen. Merkmale des Mischförderers, insbesondere die Mittel zum Einstellen der Zuführungsgeschwindigkeit(en) von pulverförmigen und/oder granulärem Material, sind auf die erfindungsgemäße Spritzgießanlage übertragbar, die diese Merkmale alternativ aufweisen kann.

Dabei ist die Spritzgießanlage vorzugsweise ausgebildet, die Granulat-Pulver-Mischung strömungsinduziert (also induziert durch die Pulverzuführungsdüsen des Mischbehälters) oder durch eine Rotationsbewegung (z.B. durch einen Trommelmischer oder eine Zuführförderschnecke) und (anschließend und/oder gleichzeitig) durch eine Bewegung der Schnecke der Spritzgießanlage zu vermengen, insbesondere derart, dass die Granulat-Pulver-Mischung ständig (bis zum Schmelzbereich) in Bewegung ist/bleibt. Durch die Nähe des Ortes der Vermischung von pulverförmigen und granulärem Material bzw. des Mischbehälter-Auslasses und dem Schmelzbereich der Spritzgießanlage kommt es so zu keiner Entmischung bzw. Verklumpung der Granulat-Pulver-Mischung in dem Schmelzbereich. Auf diese Weise kann die Granulat-Pulver-Mischung (je nach Zuführungsgeschwindigkeiten) in einem bewegten Zustand (zumindest teilweise) geschmolzen werden, so dass eine homogene Schmelze erzielt wird, und das pulverförmige Material nicht auf der Schmelze aufschwimmt, sondern homogen in der Schmelze verteilt vorliegt.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Formgegenstands vorzugsweise mittels Thixomolding, folgende Schritte umfassend: a) Durchführen eines Mischvorgangs, in dem mindestens ein granuläres Material umfassend Magnesium und/oder Aluminium oder eine Legierung daraus, und mindestens ein pulverförmiges Material in einer Mischeinrichtung zu einer Granulat-Pulver-Mischung vermischt werden; b) Zuführen der Granulat-Pulver-Mischung in einen Mischbehälter der Spritzgießanlage; c) zumindest teilweises Aufschmelzen der Granulat-Pulver-Mischung in einem Schmelzbereich; d) Spritzgießen des Formgegenstands aus der zumindest teilweise aufgeschmolzenen Granulat-Pulver-Mischung.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich dieselben Vorteile erzielen, wie sie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Mischförderer oder der erfindungsgemäßen Spritzgießanlage beschrieben wurden. Es sei zudem darauf hingewiesen, dass die im Rahmen des erfindungsgemäßen Mischförderers beschriebenen Merkmale auch auf das erfindungsgemäße Verfahren zutreffen. Merkmale des Mischförderers sind auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragbar. Ebenso sind Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens auf den erfindungsgemäßen Mischförderer oder auf die erfindungsgemäße Spritzgießanlage übertragbar, indem der Mischförderer oder die Spritzgießanlage derart konfiguriert wird, dass sie zur Ausführung der entsprechenden Verfahrensmerkmale geeignet ist. Ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist es zudem, einen Formgegenstand durch dieses Herstellungsverfahren bereitzustellen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das granuläre Material und das pulverförmige Material in Schritt a) und/oder b) durch eine repetitive Bewegung des granulären Materials und des pulverförmigen Material zu einer Granulat-Pulver-Mischung vermischt. Hierdurch wird das pulverförmige Material in dem Granulat untergehoben (ähnlich wie beim Backen) und es kann eine homogene Granulat-Pulver-Mischung erzeugt werden, die es auch ermöglicht, Granulat und Pulver mit einer vergleichsweise hohen Genauigkeit der Mischverhältnisse vermengen. Insbesondere ermöglicht diese Methode, eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichts- prozent des Pulver-Anteils.

In einer Ausführungsform des Verfahrens liegen zwischen (dem Ende von) Schritt a) und (dem Beginn von) Schritt c) höchstens 120 Sekunden, vorzugsweise höchstens 60 Sekunden. Hiermit wird gewährleistet, dass es zu keiner oder zu keiner wesentlichen Entmischung der Granulat-Pulver-Mischung kommen kann (z.B. durch den Einfluss der Gravitation oder sonstigen Kräfte oder Einflüsse). Insgesamt gilt, je kürzer die zeitlichen Abstände sind, desto homogener ist das Pulver in dem Granulat verteilt und desto homogener liegt die Granulat-Pulver-Mischung in dem Schmelzbereich vor. Insofern kann durch die vergleichsweise kurze Zeit zwischen Mischen und Schmelzen die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands verbessert werden.

In einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgen Schritt a) und b) (im Wesentlichen) gleichzeitig, wobei das pulverförmige Material in den Mischbehälter, oder in mindestens einen Teilbereich des Mischbehälters, zu einer strömungsinduzierten Vermischung des pulverförmigen Materials mit dem granulären Material mit mindestens einer Pulverzuführungsdüse eingedüst wird. In dieser Ausführungsform könnten die Schritte des Verfahrens auch wie folgt formuliert werden: a') Zuführen von mindestens einem ersten granulären Material, umfassend Magnesium und/oder Aluminium oder eine Legierung daraus, in einen Mischbehälter einer Spritzgießanlage, insbesondere wie vorab beschrieben; b') Eindüsen von pulverförmigen Material in den Mischbehälter oder in mindestens einen Teilbereich des Mischbehälters zur Vermengung des pulverförmigen Materials mit dem mindestens einen ersten granulären Material zu einer Granulat-Pulver-Mischung; c') zumindest teilweises Aufschmelzen der Granulat-Pulver-Mischung in einem Schmelzbereich; d') Spritzgießen des Formgegenstands aus der zumindest teilweise aufgeschmolzenen Granulat-Pulver-Mischung.

In einer Ausführungsform beträgt eine relative Zuführungsgeschwindigkeit zwischen dem granulären Material und dem pulverförmigen Material zwischen 0.5 m/s und 500 m/s, vorzugsweise zwischen 1 m/s und 200 m/s, weiter vorzugsweise zwischen 10 m/s und 100 m/s.

Diese Relativgeschwindigkeiten haben sich als besonders praktikabel erwiesen, so dass sowohl ein hoher Homogenisierungsgrad einer Granulat-Pulver-Mischung erreicht wurde als auch dafür, dass keine Entmischung bzw. Verklumpung in dem Schmelzbereich auftritt, so dass eine homogene Schmelze erzielt wird, und das Kohlenstoffpulver nicht auf der Schmelze aufschwimmt, sondern homogen in der Schmelze verteilt vorliegt. Je nach Gewicht und/oder Dichte von Granulat und/oder Pulver können etwas abweichende Relativgeschwindigkeiten von Vorteil sein. In der Regel ist eine Relativgeschwindigkeit von unter 50 m/s vorteilhaft.

In einer Ausführungsform erfolgt das Eindüsen des pulverförmigen Materials entgegen eines Stroms des granulären Materials und/oder unter einem Winkel 0 zu dem Strom des granulären Materials.

Hierdurch wird eine Verwirbelung des granulären Materials durch ein (seitliches) Auftreffen des pulverförmigen Materials auf das Granulat bzw. auf einen Strom aus Granulat ermöglicht. Zudem trifft der Pulverstrom auf diese Weise von unten gerichtet dem Granulatstrom entgegen. Auf diese Weise vermischt sich das granuläre Material und das pulverförmige Material besonders homogen. In einer Ausführungsform des Verfahrens werden das pulverförmige Material und das granuläre Material in Schritt b) und/oder Schritt a) in einer Zuführförderschnecke vermischt. Dies erlaubt (neben oben genannter Homogenität der Mischung in/am Schmelzbereich) eine vergleichsweise hohe Genauigkeit der Einstellung des Verhältnisses des Pulvers zu dem Granulat. Insbesondere kann hiermit eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichtsprozent des Pulver-Anteils erzielt werden, sodass die herzustellende Legierung bzw. der daraus bestehende Formgegenstand optimierte (mechanische) Eigenschaften aufweisen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens werden das pulverförmige Material und das granuläre Material in Schritt b) und/oder Schritt a) in einem Trommelmischer vermischt. Dies erlaubt (neben oben genannter Homogenität der Mischung in/am Schmelzbereich) ebenfalls eine vergleichsweise hohe Genauigkeit der Einstellung des Verhältnisses des Pulvers zu dem Granulat. Insbesondere kann hiermit eine Genauigkeit von ±0.05-Gewichtsprozent des Pulver-Anteils erzielt werden, sodass die herzustellende Legierung bzw. der daraus bestehende Formgegenstand optimierte (mechanische) Eigenschaften aufweisen.

In einer Ausführungsform des Verfahrens werden das pulverförmige Material und das granuläre Material in Schritt b) und/oder Schritt a) mit einer Homogenisierungseinrichtung innerhalb des Mischbehälters vermischt. Durch die Homogenisierungseinrichtung im Inneren des Mischbehälters wird die Homogenität der Granulat-Pulver-Mischung (ggf. zusätzlich zu anderen Mischeinrichtungen) unmittelbar vor bzw. direkt in der Nähe des Schmelzbereichs (ggf. nochmals) homogenisiert. Dies ermöglicht die (mechanischen) Eigenschaften der Legierung bzw. des daraus hergestellten Formgegenstands weiter zu optimieren.

In einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Mischvorgang einen externen Mischvorgang außerhalb des Mischbehälters und einen zweiten internen Mischvorgang innerhalb des Mischbehälters. Hierdurch wird ermöglicht, einer ggf. bereits erfolgten (wenn auch geringen) Entmischung der Granulat-Pulver-Mischung entgegenzuwirken und diese (wieder) zu homogenisieren. Dadurch wird die Granulat-Pulver-Mischung unmittelbar vor bzw. direkt in der Nähe des Schmelzbereichs nochmals oder weiter homogenisiert. Dies ermöglicht die (mechanischen) Eigenschaften der Legierung bzw. des daraus hergestellten Formgegenstands weiter zu optimieren. In einer Ausführungsform des Verfahrens folgt Schritt c) unmittelbar auf Schritt a) und/oder b). Alternativ oder zusätzlich erfolgt Schritt a) bis c) für entsprechende Teilmengen der Granulat-Pulver-Mischung (im Wesentlichen) gleichzeitig. Vorzugsweise gelangt die Granulat-Pulver-Mischung gemäß einer Ausführungsform in einem (ständig) bewegten Zustand in den Schmelzbereich und wird dort zumindest teilweise aufgeschmolzen.

Durch das unmittelbare Aufeinanderfolgen bzw. durch eine Gleichzeitigkeit einer strömungsinduzierten Bewegung (bzw. Vermengung) der Granulat-Pulver-Mischung und einer Bewegung (bzw. Vermengung) der Granulat-Pulver-Mischung durch die Schnecke kommt es zu keiner Entmischung bzw. Verklumpung der Granulat-Pulver-Mischung in dem Schmelzbereich, da die Granulat-Pulver-Mischung (direkt) in einem bewegten Zustand (zumindest teilweise) aufgeschmolzen wird. Auf diese Weise wird eine besonders homogene Schmelze erreicht.

In einer Ausführungsform umfasst das pulverförmige Material Kohlenstoff bzw. Kohlenstoffpulver oder Mischungen verschiedener Kohlenstoffpulver oder Kohlenstoffverbindungen. Der Kohlenstoff kann dabei pulverförmig als (nicht abschließend) reiner Kohlenstoff, CNT, Graphen, Graphit, oder Mischungen hieraus vorliegen. Besonders bevorzugt umfasst das pulverförmige Material eine Mischung von Kohlenstoffpulvern, mit einem ersten Anteil von FW 171 Kohlenstoffpartikeln (11 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel) und einem zweiten Anteil von Printex 60 Kohlenstoffpartikeln (21 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel). Besonders bevorzugt liegen diese beiden Anteile in einem Verhältnis von 50:50 vor. Eine Kohlenstoffverbindung kann dabei pulverförmig als (nicht abschließend) C2CI6, Karbiden wie AI4C3, SiC, TiC, oder Mischungen hiervon vorliegen.

In alternativen Ausführungsformen kann das pulverförmige Material (beispielsweise zusätzlich oder anstelle zu Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen) auch Boride (wie z.B. TiBz, NbBz) umfassen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Materialien (ebenso wie Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen) kornfeinend wirken und die Materialeigenschaften der Legierung verbessern.

Zusätzlich können auch weitere Materialien, die zu einer gewünschten Legierungszusammensetzung gehören, als pulverförmiges Material zugegeben werden. Beispielsweise (im Falle unten näher erläuterten Legierung) kann Calcium (Ca) entweder Bestandteil des granulären Materials sein oder aber in Pulverform dem pulverförmigen Material beigemischt werden. Auf diese Weise wird die Handhabung vergleichsweise flexibel und es können Stoffzusammensetzungen präzise eingestellt werden.

Die Verwendung von Kohlenstoff(pulver) oder anderen pulverförmigen Kohlenstoffverbindungen (und/oder Boriden) verbessert die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands aus der (Magnesium-)Legierung. Die Partikel des Pulvers verteilen sich homogen in der Schmelze und sind dann Ausgangspunkt für die Kristallisation bzw. Erstarrung der Legierung. Auf Grund der vielen Keime (Partikel) wird auf diese Weise ein besonders feines Korn erreicht bzw. ergibt sich durch die Zugabe der Partikel eine verringerte Porosität im Bauteil, was durch Versuche nachgewiesen werden konnte. Dadurch lässt sich insbesondere eine hohe Dehngrenze und/oder eine hohe Bruchdehnung des Formgegenstands erreichen.

In einer Ausführungsform erfolgt das Eindüsen des pulverförmigen Materials (sofern eine Pulverzuführungsdüse vorgesehen ist) unter Verwendung von Druckbeaufschlagung eines Gases, vorzugsweise Argon, oder Gasgemischen.

Durch die gerichtete Gas-Strömung kann die Granulat-Pulver-Mischung homogenisiert werden. Zudem kann durch das Gas ((Druck-)Luft, Argon, oder ähnliches) o- der die Gasmischung (z.B. Luft und Argon) auch ggf. eine Oxidation der Schmelze vermieden oder zumindest reduziert werden kann.

In einer Ausführungsform umfasst der Mischvorgang des Schritts a) Folgendes:

- Bereitstellen des granulären Materials (12), wobei das granuläre Material (12) Granulate umfasst, die aus Folgendem bestehen:

1.0 Gew.-% bis 10 Gew.-% Aluminium (AI);

0.1 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Kalzium (Ca);

0.05 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Yttrium (Y); optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 0.002 Gew.-% Beryllium (Be) optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 6.0 Gew.-% Zink (Zn); optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 1.0 Gew.-% Mangan (Mn); und einem Ausgleich an Magnesium (Mg) sowie einem Rest an unvermeidbaren Verunreinigungen; - Bereitstellen des pulverförmigen Materials (14), wobei das pulverförmige Material Kohlenstoffpulver (C) umfasst, vorzugsweise in einer Menge zwischen 0.1 bis 5.0 Gew.-% (weiter vorzugsweise 0.2 Gew.-% bis 4.0 Gew.-%, noch weiter vorzugsweise 0.5 Gew.-% bis 3.5 Gew.-%) des Gesamtgewichts der Bestandteile von pulverförmigem (14) und granulärem Material (12);

- Vermischen der Granulate und des Kohlenstoffpulvers zu der Granulat-Pulver- Mischung.

In einer Ausführungsform weist das pulverförmige Material eine Partikelgröße unterhalb von 25 nm oder zwischen 10 und 25 nm auf, was sich vorteilhaft auf die Kornfeinung der Legierung und damit auf die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands auswirkt.

Das pulverförmige Material kann beispielsweise FW 171 Kohlenstoffpartikeln (11 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel) und/oder Printex 60 Kohlenstoffpartikeln (21 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel) umfassen. Die vergleichsweise geringen Partikelgrößen eigenen sich zur Kornfeinung der Legierung, wodurch eine mechanische Belastbarkeit des Formgegenstands bzw. der Legierung erhöht werden kann.

Besonders bevorzugt umfasst das pulverförmige Material eine Mischung von Kohlenstoffpulvern, mit einem ersten Anteil von FW 171 Kohlenstoffpartikeln (11 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel) und einem zweiten Anteil von Printex 60 Kohlenstoffpartikeln (21 nm mittlere Partikelgröße der Primärpartikel). Hierdurch wurden die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands bzw. der Legierung weiter gesteigert. Weiter besonders bevorzugt liegen diese beiden Anteile in einem Verhältnis von 50:50 vor. Durch dieses Verhältnis konnten die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands bzw. der Legierung noch weiter gesteigert werden.

Insgesamt wird durch einen Mischvorgang mit Kohlenstoffpulver eine Granulat- Pulver-Mischung erzeugt, die sich besonders gut eignet, um einen Formgegenstand, wie nachfolgend beschrieben, herzustellen. Das Kohlenstoffpulver wirkt kornfeinend, so dass die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands bzw. der Legierung verbessert werden können. Insbesondere wird dadurch eine vergleichsweise hohe Zugfestigkeit erzielt. Zudem wirkt sich das Kohlenstoffpulver positiv auf die Gießbarkeit der Legierung aus. Es konnte beobachtet werden, dass die Kohlenstoffpartikel ein leichtgängigeres Drehen der Schnecke (des Extruders) ermöglichen. Dies verringert den Verschleiß der Anlage und führt zu mehr Prozessstabilität.

Die Aufgabe der Erfindung wird ferner gelöst durch einen Formgegenstand aus einer Legierung (bzw. wird gelöst durch die Legierung), der vorzugsweise durch ein Verfahren, wie vorab beschrieben, hergestellt wird, wobei der (Spritzguss-)Form- gegenstand aus Folgendem besteht (oder Folgendes umfasst):

• 0.1 Gew.-% bis 5.0 Gew.-% Kohlenstoff (C), vorzugsweise 0.2 Gew.-% bis 4.0 Gew.-% Kohlenstoff (C), weiter vorzugsweise 0.5 Gew.-% bis 3.5 Gew.-% Kohlenstoff (C);

• 1.0 Gew.-% bis 10 Gew.-% Aluminium (AI);

• 0.1 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Kalzium (Ca);

• 0.05 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Yttrium (Y);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 0.002 Gew.-% Beryllium (Be);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 6.0 Gew.-% Zink (Zn);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 1.0 Gew.-% Mangan (Mn); und einem Ausgleich an Magnesium (Mg) sowie einem Rest an unvermeidbaren Verunreinigungen.

Ein wichtiger Punkt der vorliegenden Erfindung ist es, den Formgegenstand durch ein Herstellungsverfahren, wie vorab beschrieben, bereitzustellen bzw. die entsprechende Legierung bereitzustellen. Dabei können die (einzelnen) Legierungsbestandteile (außer der Kohlenstoffanteil) in einer Art oder unterschiedlichen Arten von granulärem Material bereitgestellt werden. Der Zusatz von Kohlenstoff (und/oder anderem kornfeinenden pulverförmigen Material) erfolgt durch pulverförmiges Material, wie vorab beschrieben. Die Verwendung von Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen (und/oder anderem kornfeinenden pulverförmigen Material) verbessert die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands. Die Partikel des (kornfeinenden) Pulvers verteilen sich homogen in der Schmelze und sind dann Ausgangspunkt für die Kristallisation bzw. Erstarrung der Legierung. Auf Grund der vielen Keime (Partikel) wird auf diese Weise ein besonders feines Korn erreicht bzw. ergibt sich durch die Zugabe der Partikel eine verringerte Porosität im Bauteil, was durch Versuche nachgewiesen werden konnte. Darüber hinaus werden die mechanischen Eigenschaften des Formgegenstands aus der (Magne- sium-)Legierung verbessert, wobei dies durch eine Reduktion der Porosität (Gießfehler) im Material sowie durch eine Kornfeinung erreicht werden kann. Alternativ oder zusätzlich (zu Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen) können auch andere pulverförmige Materialien. Je nach Zusammensetzung des granulären Materials können so die Eigenschaften des Formgegenstands optimiert werden. Der Kohlenstoff kann dabei pulverförmig als (nicht abschließend) reiner Kohlenstoff, CNT, Graphen, Graphit, oder Mischungen hieraus vorliegen. Eine Kohlenstoffverbindung kann dabei pulverförmig als (nicht abschließend) C2CI6, Karbiden wie AI4C3, SiC, TiC, oder Mischungen hiervon vorliegen. Alternativ oder zusätzlich kann das pulverförmige Material auch Boride (wie z.B. TiBz, NbBz) umfassen. Es konnte gezeigt werden, dass diese Materialien (ebenso wie Kohlenstoff oder Kohlenstoffverbindungen) kornfeinend wirken und die Materialeigenschaften der Legierung verbessern.

Insbesondere können sich durch die Zugabe von Kohlenstoff(pulver) Aluminiumcarbide bilden, durch die Kombination von Kohlenstoffpartikeln und Aluminium, die zu einer Kornfeinung der Legierung führen. Dadurch lässt sich insbesondere eine hohe Dehngrenze und/oder eine hohe Bruchdehnung des Formgegenstands erreichen.

Das Hinzufügen des kornfeinenden Materials (Kohlenstoffpulver) ist zudem besonders dort von Vorteil, wo höchste mechanische Anforderungen bei vergleichsweisen geringem zur Verfügung stehenden Bauraum eingehalten werden müssen (z.B. bei Flugzeugbauteilen). Eine Möglichkeit die man hier nutzen könnte, sind z.B. nicht konstante Wandstärken des Formgegenstands, um derartige Anforderungen zu gewährleisten. Dieser Ansatz ist aber vergleichsweise nachteilig und sollte tendenziell im Guss vermeiden werden. Bei der erfindungsgemäßen Legierung bringt der Kohlenstoff in der Legierung den Vorteil, dass durch die damit erzielte Kornfeinung Wandstärken-Sprünge und Masse-Anhäufungen im Formgegenstand eher ausgeglichen werden können, weil auch in dicken Bereichen des Formgegenstands feines Korn erzielt wird und sich gleichmäßigere, feiner verteilte bzw. weniger Gaseinschlüsse bilden.

Durch das Hinzufügen von ca. 1 Gew.-% Kalzium (Ca) (und ca. 1 Gew.-% Yttrium (Y)) wird die Zündtemperatur der Magnesiumlegierung jeweils um ca. 200 °C erhöht, sodass auch die Brandbeständigkeit hierdurch optimiert wird.

Durch das (optionale) Hinzufügen von Beryllium (Be) wird eine Oxidation der Legierung sehr stark reduziert. Bereits wenige ppm haben eine große Wirkung. Hierdurch kann sowohl eine Zündtemperatur erhöht werden also auch ggf. eine Verarbeitbarkeit der Legierung erhöht werden.

Durch die oben genannte Stoffzusammensetzung wurde ein Formgegenstand bestehend aus einer Magnesiumlegierung erzielt, der zum einen eine hohe Brandbeständigkeit aufweist und zum anderen eine hohe mechanische Belastbarkeit auf Grund des Kohlenstoffgehalts aufweist. Dieser Formgegenstand eignet sich daher besonders für Leichtbauteile im Luftfahrtbereich oder der Automobilindustrie, beispielsweise Batteriegehäuse oder in anderen Gebieten, in denen Gewichtreduzierung oder -einsparung von Vorteil ist.

Mit der erfindungsgemäßen Legierung bzw. dem Formgegenstand lassen sich dieselben Vorteile erzielen, wie sie bereits in Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben wurden. Es sei darauf hingewiesen, dass die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschriebenen Merkmale auch auf die erfindungsgemäße Legierung bzw. den Formgegenstand zutreffen. Merkmale des Verfahrens sind auf die erfindungsgemäße Legierung bzw. den Formgegenstand übertragbar (und umgekehrt).

In einer Ausführungsform weist die Legierung bzw. der Formgegenstand eine Zugfestigkeit (R _m ) von mindestens 210 MPa, vorzugsweise mindestens 220 MPa aufweist und/oder eine Bruchdehnung (CB) von mindestens 3.5 %, vorzugsweise mindestens 4 %, weiter vorzugsweise mindestens 4.5% auf.

Hier wurden die Parameter mittels Zugversuch an Zugproben bestimmt (DIN6892- 1). Die Bruchdehnung gibt hier die Verlängerung von Zugproben nach einem Bruch, bezogen auf die Anfangslänge, an.

Durch die vergleichsweise hohe Zugfestigkeit sowie die vergleichsweise hohe Bruchdehnung, die durch die erfindungsgemäße Kornfeinung erhalten werden, lässt sich der erfindungsgemäße Formgegenstand mit diesen Eigenschaften an vielen Stellen einsetzen, die hohe mechanische Stabilität bei vergleichsweise geringem Gewicht erfordern.

Nachfolgend wird die Erfindung auch hinsichtlich weiterer Einzelheiten, Merkmale und Vorteile beschrieben, die anhand der Figuren näher erläutert werden. Die be- schriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, wie nachfolgend in den Figuren der Zeichnung gezeigt und anhand der Zeichnung beschrieben, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung anwendbar, ohne dass damit der Rahmen der Erfindung verlassen wird.

Hierbei zeigt:

Fig. 1A eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einer Pulverzuführungsdüse sowie einer entsprechender Spritzgießanlage (nur teilweise gezeigt);

Fig. 1B eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der relativen Anordnung einer Zuführungsströmungslinie L12 für granuläres Material und einer Zuführungsströmungslinie LK für pulverförmiges Material innerhalb des Mischbehälters (aus dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1A) unter einem Winkel 0;

Fig. 2A eine schematische Aufsicht auf einen Mischbehälter gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel mit vier Pulverzuführungsdüsen;

Fig. 2B eine schematische Aufsicht auf einen Mischbehälter gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel mit einer tangentialen Ausrichtung der vier Pulverzuführungsdüsen;

Fig. 3A eine weitere schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einer Zuführförderschnecke sowie einer entsprechender Spritzgießanlage (nur teilweise gezeigt);

Fig. 3B eine alternative schematische Schnittansicht des Mischförderers mit Zuführförderschnecke;

Fig. 4A eine weitere schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einem Trommelmischer sowie einer entsprechender Spritzgießanlage (nur teilweise gezeigt);

Fig. 4B eine alternative schematische Schnittansicht des Mischförderers mit Trommelmischer; Fig. 5 eine weitere schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einer internen Homogenisierungseinrichtung sowie einer entsprechender Spritzgießanlage (nur teilweise gezeigt);

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzgießanlage mit einer Schließeinheit und zwei geöffneten Hälften der Gussformen;

Fig. 7 eine Darstellung zum Vergleich der Festigkeits- und der Bruchdehnungseigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung und einer Vergleichslegierung;

Fig. 8 ein Vergleich von Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop Aufnahmen der erfindungsgemäßen Legierung sowie einer Vergleichslegierung;

Fig. 9 eine Darstellung zum Vergleich der Brandeigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung und einer Vergleichslegierung.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen ausschließlich dem Verständnis der Erfindung. Gleichartige Elemente sind in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele mit denselben Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1A ist ein Ausführungsbeispiel eines Mischförderer dargestellt, der auf einer Spritzgießanlage 50 angeordnet ist. Die Spritzgießanlage 50 kann in einem Ausführungsbeispiel als eine Thixomolding-Spritzgießanlage ausgebildet sein.

Der Mischförderer weist einen Mischbehälter 10 auf, der in einem oberen Bereich im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist und sich in einem unteren Bereich trichterartig zu einem Einlassbereich der Spritzgießanlage 50 hin verjüngt. Die Geometrie des Mischbehälters 10 ist jedoch nicht auf eine im Wesentlichen zylindrische Form beschränkt und kann in alternativen Ausführungsbeispielen hiervon abweichen.

In dem oberen Bereich des Mischbehälters 10 ist eine erste Zuführung 11 für granuläres Material 12 angeordnet. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das granuläre Material 12 Magnesium Granulate 12 und/oder Aluminium Granulate 12 und/oder Granulate 12, die (weitere) Legierungselemente, wie beispielsweise eines oder mehrere aus Aluminium, Kalzium, Yttrium, Zink und Mangan umfassen.

Das granuläre Material 12, das über die erste Zuführung 11 zuführbar ist, kann über (nicht dargestellte) Leitungen aus einem (nicht dargestellten) Reservoir zugeführt werden - beispielsweise durch Ansaugen oder durch Beaufschlagung des granulären Materials 14 mit Druck oder (rein) schwerkraftbedingt. Für einen Druckausgleich weist der Mischförderer einen Luft-/Gas-Auslass 16 sowie einen Filter 17 auf.

Alternativ kann die erste Zuführung 11 gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Zuführungsschnecke (nicht dargestellt) zur Förderung des granulären Materials in den Mischbehälter 10 umfassen.

In dem unteren Bereich des Mischbehälters 10 ist eine zweite Zuführung 13 für pulverförmiges Material 14 angeordnet. Die zweite Zuführung 13 in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1A als eine Pulverzuführungsdüse 13a ausgebildet, um das pulverförmige Material 14 in das Innere des Mischbehälter 10 einzudüsen. Auf diese Weise ist eine bewegte bzw. verwirbelte Granulat-Pulver-Mischung aus dem granulären Material 12 und dem pulverförmigen Material 14 in dem Mischbehälter 10 erzeugbar. In einem Ausführungsbeispiel umfasst das pulverförmige Material 14 Kohlenstoffpulver.

An einem unteren Ende des unteren Bereichs des Mischbehälters 10 weist der Mischbehälter 10 einen Mischbehälter-Auslass 15 auf, der in der Nähe eines Schmelzbereichs 51 der Spritzgießanlage 50 angeordnet ist. Der Mischbehälter- Auslass 15 ist dabei derart angeordnet und ausgelegt, um die bewegte Granulat- Pulver-Mischung dem Schmelzbereich 51 der Spritzgießanlage 50 zur (zumindest teilweisen) Aufschmelzung zuzuführen. Die verwirbelte bzw. bewegte Granulat- Pulver-Mischung tritt hierfür vorzugsweise durch den Mischbehälter-Auslass 15 auf die bewegte Schnecke 52 der Spritzgießanlage 50 und bleibt so ständig in Bewegung bis zur (zumindest teilweisen) Aufschmelzung am Ort des Schmelzbereichs 51. In dem in Fig. 1A gezeigten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, dass das Eindüsen des pulverförmigen Materials 14, auf Grund der Anordnung bzw. Ausrichtung der Pulverzuführungsdüse 13a, unter einem Winkel zu einem Strom des granulären Materials 12 erfolgt. Dies ist in Fig. 1B zur Verdeutlichung zusätzlich schematisch dargestellt. Die erste Zuführung 11 und die zweite Zuführung 13 sind derart relativ zueinander ausgerichtet, dass eine Zuführungsströmungslinie L12 des granuläre Materials 12 (also ein Weg, den das granuläre Material 12 innerhalb des Mischbehälters 10 zurücklegt) und eine Zuführungsströmungslinie LH des pulverförmigen Materials 14 (also ein Weg, den das pulverförmige Material 12 innerhalb des Mischbehälters 10 zurücklegt) innerhalb des Mischbehälters 10 unter einem Winkel 0 zueinander verlaufen. In dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel 0 zwischen Pulver- und Granulatstrom in etwa 120°. In alternativen Ausführungsbeispielen kann der Winkel 0 zwischen 100° und 140° betragen.

Hierdurch wird innerhalb des Mischbehälters 10 eine Verwirbelung des granulären Materials 12 durch ein (seitliches) gerichtetes Auftreffen des pulverförmige Materials 14 auf das granuläre Material 14 (leicht von unten) ermöglicht. Auf diese Weise vermischt sich das granuläre Material und das pulverförmige Material besonders homogen zu einer Granulat-Pulver-Mischung innerhalb des Mischbehälters 10 und letztlich im Schmelzbereich 51.

Zur Steuerung einer (jeweiligen) Zuführungsgeschwindigkeit des granulären Materials 12 und/oder des pulverförmigen Materials 14 kann der Mischförderer oder die Spritzgießanlage 50 entsprechende (in Fig. 1A nicht gezeigte) Mittel zum Steuern einer Zuführungsgeschwindigkeit des Granulats und/oder des Pulvers aufweisen. Dies kann beispielsweise durch eine Druckbeaufschlagung des entsprechenden Materials mit einem Gas oder einer Gasmischung ermöglicht werden. Die Beschleunigung des pulverförmigen Materials 14 wird dabei vorzugsweise mit Druckluft erreicht werden, wobei über verschiedene Drücke eine (Aufprall-)Ge- schwindigkeit (auf das Granulat) eingestellt werden kann. Auch als besonders günstig hat sich auch die Verwendung von Gasen und Gas-Gemischen wie z.B. Argon erwiesen, womit eine besonders homogene Durchmischung erreicht werden kann und ggf. eine Oxidation der Schmelze vermieden oder zumindest reduziert werden. Darüber hinaus kann durch die Verwendung entsprechender Gase oder Gasgemische auch ein Abbrennen der Kohlenstoffpartikel reduziert oder vermieden werden. Eine Relativgeschwindigkeit von unterhalb von 350 m/s zwischen einem Granulatzuführungsstrom und einem Pulverzuführungsstrom innerhalb des Mischbehälters 10 hat sich dabei in Versuchen als besonders vorteilhaft in Bezug auf eine Homogenität (am Ort des Schmelzbereichs 51) der Granulat-Pulver-Mischung herausgestellt. Besonders bevorzugt wird eine Relativgeschwindigkeit zwischen 10 m/s bis 100 m/s. Die Relativgeschwindigkeit kann jedoch je nach Partikel- bzw. Korngewicht des Granulats 12 und/oder des pulverförmigen Materials 14 variieren.

In Ausführungsbeispielen kann das granuläre Material 12 und/oder das pulverförmige Material 14 mit hierfür vorgesehenen (nicht dargestellten) Mitteln (vor-)ge- trocknet werden.

Fig. 2A zeigt eine schematische Aufsicht auf einen Mischbehälter 10 gemäß einem alternativen Ausführungsbeispiel mit vier Pulverzuführungsdüsen 13a mit einer radialen Ausrichtung (bezogen auf den Mischbehälter). Die Pulverzuführungsdüsen 13a sind dabei ringförmig um den Mischbehälter 10 bzw. um eine Zuführungsstromlinie Li2 (hier in die Zeichenebne hinein; vgl. auch Fig. 1B) des granulären Materials 12 verteilt angeordnet. Die vier Pulverzuführungsdüsen sind dabei gleichmäßig in 90° Winkelabständen angeordnet. In weiteren alternativen Ausführungsbeispielen können auch sechs Pulverzuführungsdüsen 13a in 60° Winkelabständen oder acht Pulverzuführungsdüsen 13a in 45° Winkelabständen angeordnet sein. Dadurch kann die Durchmischung von granulärem Material 12 und pulverförmigem Material 14 in dem Mischbehälter 10 besonders gleichmäßig (von allen Seiten) erfolgen. Im Falle von mehreren Pulverzuführungsdüsen 13a können jeweils unterschiedliche oder gleiche Winkel 0 (vgl. Fig. 1B) pro Pulverzuführungsdüse 13a realisiert werden.

Fig. 2B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel aus Fig. 2A ist, jedoch mit dem Unterschied, dass die vier Pulverzuführungsdüsen 13a eine tangentiale Ausrichtung gegenüber einer Umfangswandung des Mischbehälters 10 aufweisen. Auf diese Weise wirkt der Pulverstrom auch tangential auf den Granulatstrom ein. Auf diese Weise kann die Vermischung der Granulat-Pulver-Mischung durch die strömungsinduzierte Verwirbelung weiter optimiert werden. Der Winkel 0 (vgl. Fig. 1B) kann in diesem Ausführungsbeispiel auch im Wesentlichen 0° betragen. Alternativ kann der Winkel 0 auch bei tangentialer Ausrichtung der Pulverzuführungsdüsen 13a einen Wert größer als 0° betragen. Auch im Falle der tangentialen Ausrichtung der Pulverzuführungsdüsen 13a ist die Zahl der Pulverzuführungsdüsen 13a nicht auf vier beschränkt. In alternativen Ausführungsbeispielen kann der Mischbehälter 10 (auch nur) eine (oder zwei oder drei) oder eine Vielzahl von Pulverzuführungsdüse(n) 13a aufweisen.

In einem weiteren (nicht gezeigten) Ausführungsbeispiel kann der Mischbehälter 10 eine Strömungsleiteinrichtung aufweisen, die dazu ausgebildet ist, eine Vermengung der Pulver-Granulat-Mischung weiter zu optimieren. Dabei können beispielsweise Rippen an einer Mischbehälterinnenwand angeordnet sein, die eine Bewegung des granulären Materials 12 und/oder pulverförmigen Materials 14 beeinflussen, um eine Vermengung zu optimieren.

In einem weiteren (nicht gezeigten) alternativen Ausführungsbeispiel kann der Mischbehälter 10 ein Gehäuse aufweisen, das einen helixförmigen Gang von der erste Zuführung 11 für granuläres Material 12 zu einem Einlass der Spritzgießanlage definiert. Vorzugsweise können dann mehrere Pulverzuführungsdüsen entlang des helixförmigen Gangs angeordnet sein, um pulverförmiges Material, wie vorab beschrieben, einzudüsen. Auf diese Weise kann ggf. (je nach eingesetztem Granulat) eine Vermengung (weiter) optimiert werden.

Fig. 3A zeigt eine schematische Schnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einer Zuführförderschnecke 13b als Mischeinrichtung. Die Zuführförderschnecke 13b kann pulverförmiges Material 12 und granuläres Material 14 aufnehmen und diese Materialien durch eine Axialbewegung (Rotation der Schnecke) des Mischgutes (Granulat und Pulver) vermischen und dieses gleichzeitig Richtung Mischbehälter 10 fördern. Die Granulat-Pulver-Mischung wird in diesem Ausführungsbeispiel durch die Zuführung 11 an einem axialen Ende der Zuführförderschnecke 13b in dem Mischförderer 10 eingegeben.

Alternativ können auch mehrere Zuführförderschnecken 13b an dem Mischbehälter 10 angeordnet sein und über eine gemeinsame oder mehrere Zuführungen 11 mit dem Mischbehälter 10 verbunden sein.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Mischförderers ist die Zuführförderschnecke so angeordnet und ausgebildet, dass sie (gleichzeitig) die Funktion des Mischbehälters und der Mischeinrichtung übernimmt - wie beispielhaft in Fig. 3B dargestellt. In diesem Falle ist vorzugsweise der Mantel (das Fördergehäuse) 13bl der Zuführförderschnecke 13b als Mischbehälter 10 und die Schnecke 13b2 der Zuführförderschnecke 13b als Mischeinrichtung zu betrachten. Das axiale Ausgabeende der Zuführförderschnecke 13b ist in diesem Ausführungsbeispiel als Mischbehälterauslass 15 ausgebildet, das in der unmittelbaren Nähe des Schmelzbereichs 51 angeordnet (oder anordenbar) ist.

Wie aus den Fig. 3A und 3B hervorgeht, kann die Zuführförderschnecke 13b horizontal oder senkrecht zu einem Extruder 52 (siehe Fig. 6) angeordnet sein. Alternativ ist es jedoch auch denkbar, dass die Zuführförderschnecke 13b schräg zu dem Extruder 52 angeordnet ist.

Fig. 4A zeigt eine schematische Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Mischförderers mit einem Trommelmischer 13c als Mischeinrichtung. Der Trommelmischer 13c umfasst vorzugsweise eine rotierende Trommel, in die das pulverförmige Material 14 und das granuläre Material 12 eingebracht werden sowie ggf. ein oder mehrere exzentrisch angeordnete Mischwerkzeuge (nicht gezeigt) innerhalb der Trommel. Die Granulat-Pulver-Mischung wird vorzugsweise durch das Öffnen einer Entleeröffnung oder eines Entleerrohres (nicht gezeigt) der Trommel über die Zuführung 11 in den Mischförderer 10 eingebracht.

In einer weiteren Variante des erfindungsgemäßen Mischförderers ist der Trommelmischer 13c e so angeordnet und ausgebildet, dass er (gleichzeitig) die Funktion des Mischbehälters und der Mischeinrichtung übernimmt - wie beispielhaft in Fig. 4B dargestellt. In diesem Falle ist vorzugsweise die Trommel des Trommelmischers 13c als Mischbehälter 10 und ein Antrieb oder ein Mischwerkzeug des Trommelmischers 13c als Mischeinrichtung zu betrachten. Die Entleeröffnung o- der ein Entleerrohr des Trommelmischers 13c ist in diesem Ausführungsbeispiel als Mischbehälterauslass 15 ausgebildet, die in der unmittelbaren Nähe des Schmelzbereichs 51 angeordnet (oder anordenbar) ist.

Für die übrigen Merkmale der Ausführungsbeispiele der Fig. 3A, 3B, 4A, 4B sei auf die Beschreibung in Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen der Fig. 1A, IB, 2A und 2B verwiesen. In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Mischförderers gezeigt, wonach eine Homogenisierungseinrichtung 13d als Mischeinrichtung im Inneren des Mischbehälters 10 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Homogenisierungseinrichtung 13d als Rührhaken ausgebildet, der eine eingebrachte Granulat-Pulver-Mischung im Inneren des Mischbehälters 10 homogenisieren (umrühren) kann, um einer Entmischung der Granulat-Pulver-Mischung entgegenzuwirken. Die Homogenisierungseinrichtung 13d lässt sich vorteilhafterweise mit anderen Mischeinrichtungen 13a, 13b, 13c, wie z.B. in Fig. 1A, 3A, 4A gezeigt, kombinieren.

Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Spritzgießanlage 50 mit einem Mischförderer wie vorab in Zusammenhang mit Fig. 1A beschrieben. Die folgenden Ausführungen gelten jedoch analog für alternative (wie oben beschriebene) Ausführungsbeispiele des Mischförderers.

Der Mischbehälter 10 bzw. der Mischbehälter-Auslass 15 des Mischförderers ist in der Nähe des Schmelzbereichs 51 der Spritzgießanlage 50 angeordnet, so dass die Granulat-Pulver-Mischung dem Schmelzbereich 51 unmittelbar nach/während der Vermischung dem Schmelzbereich 51 zuführbar ist.

Durch einen beheizten Extruder 52, wird die (zumindest teilweise) geschmolzene Granulat-Pulver-Mischung mittels einer Drehbewegung einer Extruderschnecke gefördert und geschert. Dabei wird die Schmelze weiter erwärmt und ggf. vollständig aufgeschmolzen. Durch eine entsprechende Drehbewegung kann ein Wärmeübergang durch Konvektion erhöht werden, um ein Aufschmelzen zu beschleunigen. Die Formung des Formgegenstands erfolgt durch eine axiale Bewegung der Schnecke, die die Schmelze in eine (geöffnet dargestellte) Schließeinheit 53 presst. Die Schließeinheit 53 ist dazu ausgebildet, zwei Hälften der Gussform der Spritzgießanlage 50 zu bewegen.

In einem Ausführungsbeispiel besteht der mit der Spritzgießanlage 50 gegossene Formgegenstand aus einer Legierung, die Folgendes umfasst:

• 0.1 Gew.-% bis 5.0 Gew.-% Kohlenstoff (C), vorzugsweise 0.2 Gew.-% bis 4.0 Gew.-% Kohlenstoff (C), weiter vorzugsweise 0.5 Gew.-% bis 3.5 Gew.-% Kohlenstoff (C);

• 1.0 Gew.-% bis 10 Gew.-% Aluminium (AI);

• 0.1 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Kalzium (Ca); • 0.05 Gew.-% bis 2.0 Gew.-% Yttrium (Y);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 0.002 Gew.-% Beryllium (Be);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 6.0 Gew.-% Zink (Zn);

• optional mehr als 0.0 Gew.-% und bis zu 1.0 Gew.-% Mangan (Mn); und einem Ausgleich an Magnesium (Mg) sowie einem Rest an unvermeidbaren Verunreinigungen.

Zur Herstellung des Formgegenstands, der aus obiger Legierung besteht, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird der der Kohlenstoffanteil (C) und/oder der Calciumanteil (Ca) dem Mischbehälter 10 als pulverförmiges Material 14 zugeführt.

Die übrigen Legierungsbestandteile werden dabei (jeweils) durch eine oder mehrere Sorten von granulärem Material 12 durch die erste Zuführung 11 in den Mischbehälter 10 eingebracht. Dabei kann das granuläre Material 12 eine Granulatmischung umfassen, die unterschiedliche Granulatpartikel aus unterschiedlichen Stoffen oder Stoffzusammensetzungen aufweist. Beispielsweise kann ein (oder mehrere) Stoffanteil(e) der Legierung des Formgegenstands jeweils durch ein erstes Granulat zugesetzt werden und die übrigen Bestandteile der Legierung durch ein zweites (und/oder ein weiteres) Granulat.

Eine beispielhafte Stoffzusammensetzung eines Formgegenstands der erfindungsgemäßen Legierung ist nachfolgend in Tabelle 1 aufgeführt. Die mechanischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Formgegenstands werden zudem mit einem Formgegenstand einer Legierung ohne Kohlenstoffanteil verglichen.

Die Legierungen der Tabelle 1 wurden jeweils zu Barren gegossen, die dann mechanisch zu Granulat geschreddert wurden. Die einzelnen Bestandteile wurden durch Abwiegen bestimmt. Die erfindungsgemäße Legierung wurde gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren, wie vorab beschrieben, hergestellt. Die Vergleichslegierung hierzu im Wesentlichen analog, wobei kein Kohlenstoffanteil beigefügt wurde. Tabelle 1

Wie dem Diagramm der Fig. 7 zu entnehmen ist, konnte die Dehngrenze (bzw. Bruchdehnung) CB durch den Kohlenstoffanteil von 3.6% auf 4.7% erhöht werden. Dies entspricht einer Steigerung um ca. 25 %. Insgesamt konnte daher gezeigt werden, dass der Kohlenstoffzusatz die mechanischen Eigenschaften der Legierung bzw. des Formgegenstands deutlich verbessert. Zudem wurde die Zugfestigkeit R _m gegenüber der Vergleichslegierung deutlich erhöht (um ca. 7%).

Auch die Streckgrenze po.z der erfindungsgemäßen Legierung konnte gegenüber der Vergleichslegierung ohne den Kohlenstoffanteil gesteigert werden.

Hier wurden die Parameter des Diagramms in Fig. 7 mittels Zugversuch an Zugproben bestimmt (DIN6892-1). Die Bruchdehnung gibt hier die Verlängerung von Zugproben bis zum Bruch, bezogen auf die Anfangslänge, an.

Die Parameter wurden dabei jeweils über die Messungen von 20 Formgegenstandsproben gemittelt.

Die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Legierung wird insbesondere durch die Zugabe des Kohlenstoffpulvers erzielt, das durch Reaktion mit dem Aluminium aus der Legierung ein feines Korn der Legierung bzw. des Formgegenstands bewirkt bzw. sich durch die Zugabe der Partikel eine verringerte Porosität im Formgegenstand sowie weniger bzw. feiner verteilte Gaseinschlüsse bilden. Dies kann auch einem Vergleich einer AZ91 Legierung sowie der erfindungsgemäßen Legierung einer Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop Aufnahme entnommen werden, wie Fig. 8 gegenüberstellt.

Höhere Kohlenstoffanteile in alternativen Ausführungen der erfindungsgemäßen Legierung bzw. dem Formgegenstand sind durch das erfindungsgemäße Verfahren realisierbar (z.B. mehr als 3 Gew.-% und weniger als Gew. -5.0% oder mehr als 3.5 Gew.-% und weniger als 5 Gew.-%). Dies kann je nach Bedarf bzw. Anforderung von Flammfestigkeit gegenüber mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit abgewogen werden.

Die Flammfestigkeit der erfindungsgemäßen Magnesiumlegierung (nach Tabelle 1) wurde mit der herkömmlichen Magnesiumlegierung AZ91 verglichen. Hierfür wurde jeweils eine Probe 100 von der erfindungsgemäßen Legierung und AZ91 in einem Keramikbehälter 101 in einem Ofen 102 unter identischen Bedingungen so lange erhitzt, bis sich die Proben 100 entzündeten (siehe Fig. 9).

Die identischen Bedingungen wurden durch ein Ofenschutzschild 103 sowie einer Heizungssteuerung 104 mit einem Thermofühler 105 gewährleistet.

Der Moment der Zündung der Proben 100 wurde über einen weiteren Thermofühler 105 für die jeweilige Probe 100 gemessen, der mit ein Datenerfassungsmodul 106 und einem Computer für die Datenauswertung 107 verbunden ist.

Tabelle 2 Auf diese Weise wurde gemessen (über Mittelung mehrerer Proben 100), dass die Zeit für eine Entzündung mit der erfindungsgemäßen Magnesiumlegierung gegenüber der herkömmlichen AZ91 Magnesiumlegierung deutlich erhöht werden konnte. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 dargestellt.

Bezuaszeichenliste

10 Mischbehälter des Mischförderers

11 erste Zuführung

12 granuläres Material (Granulat)

13 zweite Zuführung

13a Pulverzuführungsdüse

13b Zuführförderschnecke

13bl Fördergehäuse der Zuführförderschnecke

13b2 Schnecke der Zuführförderschnecke

13c Trommelmischer

13d Homogenisierungseinrichtung (Rührhaken oder Rührschaufel)

14 pulverförmiges Material (Pulver)

15 Mischbehälter-Auslass

16 Luft-/Gas-Auslass

17 Filter

50 Spritzgießanlage

51 Schmelzbereich

52 Extruder mit Extruderschnecke bzw. Spritzeinheit (Schnecke ist axaial beweglich)

53 Schließeinheit mit Gussformhälften

Li2 Zuführungsströmungslinie des Granulats

Li4 Zuführungsströmungslinie des Pulvers

6 Winkel zwischen L12 und LH

100 Legierungsprobe

101 Keramikbehälter

102 Ofen

103 Ofenschutzschild

104 Heizungssteuerung

105 Thermofühler

106 Datenerfassungsmodul

107 Computer für Datenerfassung