DE69708771T2

DE69708771T2 - Laufrad und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69708771T2
Application number: DE69708771T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Hayakawa; Kouichiro Imakiire; Nozomu Kawasetsu; Masanori Kimura; Yoshimasa Okubo; Kazuhisa Shibue; Masatomo Shinohara; Keiichi Shiraishi; Naoki Tokizane
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1996-07-10
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 2002-12-05
Anticipated expiration: 2017-06-07
Also published as: US5902546A; EP0818548A1; JP3702044B2; DE69708771D1; KR980009487A; JPH1026002A; EP0818548B1; KR100236817B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Impeller aus einer Aluminiumlegierung und auf ein Herstellungsverfahren für diesen. Beispielsweise bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen Kreiselverdichter-Impeller, der zur Aufladung bei Brennkraftmaschinen eingesetzt wird, oder auf andere Arten von Impellern, die geeigneterweise für eine Hochgeschwindigkeitsrotation verwendet werden, die geringes Gewicht und Wärmebeständigkeit erfordert, z. B. für einen Rotor und ein Blatt einer Turbomolekularpumpe oder eine Schnecke eines Schneckenverdichters.

Beschreibung des Standes der Technik

Fig. 1 ist eine vertikal geschnittene Ansicht, die den Aufbau eines herkömmlichen Kreiselverdichter- Impellers zeigt.
Es wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein herkömmlicher Kreiselimpeller 1 gezeigt ist. Im Falle eines Produktes mit einstufiger, luftsaugender Bauweise, bei der das Verdichtungsverhältnis relativ gering und die Temperatur in einem höchsten Teil (Druckluft-Auslaßteil) sich nur auf etwa 160ºC erhöht, besteht der Impeller 1 aus einer wärmebeständigen Aluminiumlegierung, die durch normales Lösen/Schmieden erzeugt wird. Bei einem Hochleistungsprodukt, bei dem das Verdichtungsverhältnis oder die Gastemperatur auf der Ansaugseite hoch ist, und die Temperatur in einem höchsten Teil (Druckluft-Auslaßteil) 200ºC überschreitet, ist der Impeller 1 aus Gußeisen oder einer Titanlegierung gefertigt.
Von den oben beschriebenen, herkömmlichen Verdichtern wurde ein einstufiger, luftsaugender Kreiselverdichter mit einem relativ niedrigen Verdichtungsverhältnis (das Verdichtungsverhältnis beträgt bis zu 3,5) verbreitet als Verdichter für große Dieselmotoren verwendet. Für diesen Kreiselverdichter wurde zum Erreichen einer höheren Motorleistung ein höheres Verdichtungsverhältnis gefordert.
Insbesondere wurde ein Kreiselverdichter mit einem Verdichtungsverhältnis von 4,0 oder mehr gefordert. In diesem Fall erreicht die Lufttemperatur im Auslaß des Impellers sogar 200ºC oder mehr.
Im allgemeinen wird bei einem derartigen einstufigen, luftsaugenden Kreiselverdichter eine wärmebeständige Aluminiumlegierung, die durch Auflösen/Schmieden hergestellt wurde, als Material für den Impeller gewählt. Um insbesondere eine ausreichende Wärmebeständigkeit zu erreichen, wird häufig eine "Al-Cu-Mg"-Legierung nach JIS A 2618 verwendet, welche derzeit die größte Wärmebeständigkeit aufweist.
Bisher wurde jedoch eine wärmebeständige Aluminiumlegierung verwendet, deren Festigkeit typischerweise durch Durchführen einer Alterungswärmebehandlung (190ºC · etwa 15 Stunden) sichergestellt wird. Dabei bestand das Problem einer Verringerung der Festigkeit, wenn die Legierung zu lange in einem Temperaturbereich erwärmt wurde, der die vorgenannte Temperatur überschritt.
Folglich war es schwierig, für den aus einer Aluminiumlegierung gefertigten Impeller ein hohes Druckverhältnis zu gewährleisten. Man neigt nun dazu, zu einem Verfahren überzugehen, bei dem Gußstahl oder eine Titanlegierung als Werkstoff für einen Impeller verwendet wird.
Wenn jedoch ein Impeller unter Verwendung von Gußstahl oder einer Titanlegierung als Weckstoff hergestellt wird, sind die Herstellkosten, verglichen mit dem aus einer Aluminiumlegierung hergestellten Impeller, deutlich höher, da der Impeller eine sehr komplexe Form hat.
Verglichen mit der herkömmlichen Aluminiumlegierung ist die Materialdichte bei Gußstahl oder einer Titanlegierung höher. Dadurch erhöht sich das Gewicht des Impellers, seine Beruhigungsdämpfung als Kreiselverdichter verschlechtert sich, und die Unwucht bei einer Dezentrierung ist größer.
Ferner geht durch eine große fliegende Masse die Stabilität eines Rotors verloren, und die Handhabung beim Zerlegen ist schwierig.
In den vergangenen Jahren wurden Techniken zur Herstellung einer rasch erstarrten Al-Fe- Aluminiumlegierung oder einer Al-Fe-Mn-Aluminiumlegierung durch ein Schnellerstarrungsverfahren offenbart (siehe japanische Patentveröffentlichung Nr. 63-9576, japanische Patentveröffentlichung Nr. 63-10221 und vorläufige japanische Patentveröffentlichung Nr. 62-124242). Dieses Verfahren dient zur Verbesserung der Eigenschaften einer Aluminiumlegierung durch rasches Erstarren der Aluminiumlegierung in ihrem schmelzflüssigen Zustand sowie Sintern und Aushärten des erhaltenen Pulvers (Erwärmen und Verdichten), um eine feine und gleichmäßige Struktur zu erzeugen.
Bei diesen Techniken ist die Formbarkeit einer erhaltenen, rasch erstarrten Aluminiumlegierung nicht nur bei Raumtemperatur, sondern sogar auch bei einer hohen Temperatur, äußerst gering, was es unmöglich macht, einen Heißfreischmiedevorgang durchzuführen. Somit war es unmöglich, ein Material zu erhalten, das als verläßliches Teil eines großen Hochgeschwindigkeits-Rotationsimpellers usw. geeignet verwendet werden konnte, auf das eine große Kraft wirkt.
Unter den herkömmlichen Verfahren zur Erzeugung von Aluminiumlegierungen wurde hauptsächlich ein Pulvermetallurgieverfahren (nachfolgend als PM-Verfahren bezeichnet) zur Herstellung eines rasch aushärtenden Pulvers mit einer bestimmten Zusammensetzung durch ein Gaszerstäubungsverfahren und Erhalten eines Barrens durch Sintern und Aushärten dieses Pulvers (Erwärmen und Verdichten) eingesetzt. Dieses Verfahren benötigte jedoch viele Schritte, wie Pulverklassierung, Gefäßabdichtung, Entgasung und Heißextrusionsverarbeitung, und war technisch aufwendig, und es war schwierig, viele Bedingungen einzustellen. Dadurch erhöhten sich zwangsläufig die Herstellungskosten.
Ferner wurden zwar die Festigkeit, Steifigkeit und andere Eigenschaften des Sinterkörpers verbessert. Da aber seine Formbarkeit nicht nur bei Raumtemperatur, sondern sogar auch bei einer hohen Temperatur gering war, wurde die sekundäre Verarbeitung nach dem Sintern schwierig, und die Extrusionsverarbeitung sowie das Freischmieden eines großen Barrens waren nahezu unmöglich.
Folglich war die Anwendung des zuvor erwähnten PM-Verfahrens nur auf kleine Teile, wie Kolben für kleine Motoren, Pleuelstangen und Teile für Elektrogeräte, beschränkt.
Beispiele für solche bekannten PM-Verfahren sind in der EP-A-0 171 798 gezeigt, von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wurde und die einen Aluminiumlegierungswerkstoff beschreibt, der durch Verdichten rasch erstarrter Teilchen und anschließende Festigungs- und Formungsverarbeitung erzeugt wird.
Die JP-A-01 083 630 beschreibt ebenfalls ein ähnliches Verfahren wie die EP-A-0 171 798, wobei jedoch bei dem raschen Erstarrungsschritt Materialflocken gebildet werden, die anschließend verdichtet und verarbeitet werden.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die zuvor erörterten Probleme zu lösen. Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines auf einfache Weise vergrößerten Impellers aus einer Aluminiumlegierung mit hervorragenden Hochtemperaturfestigkeitseigenschaften, die selbst dann, wenn die Legierung über einen langen Zeitraum erwärmt wird und die Temperatur in einem Bereich von Raumtemperatur bis 400ºC eingestellt ist, ohne strukturelle Veränderungen und ohne jedwede plötzliche Verringerung der Festigkeit stabil beibehalten werden, und nicht aus einer wärmebeständigen, ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierung (z. B. die Legierung nach JIS A 2618), die durch den üblicherweise angewandten Schritt des Lösens/Schmiedens hergestellt wurde, oder aus einer Aluminiumlegierung, die durch das PM-Verfahren hergestellt wurde. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Herstellungsverfahren für einen solchen Impeller aus einer Aluminiumlegierung bereitzustellen.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird erreicht durch einen Impeller aus einer Aluminiumlegierung, die Fe, V, Mo, Zr und Ti enthält und folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: 4 bis 12 Fe, 0,5 bis 5 V und (Mo+Zr+Ti) weniger als 5, wobei der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Spritzformverfahren ein Barren aus der Aluminiumlegierung gebildet wird, wobei die Almuminiumlegierung in schmelzflüssigem Zustand durch Spritzen aufgebracht wird, damit die Aluminiumlegierung bei einer Abkühlrate von mindestens 10² ºC/sek. rasch aushärtet, um den Barren zu bilden, wobei der spritzgeformte Barren anschließend in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC heißextrudiert wird, der heißextrudierte Barren ferner einem Heißschmiedevorgang in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC unterzogen wird, damit die Formbarkeit der so hergestellten Aluminiumlegierung bei 250ºC 15% oder mehr beträgt, und Formen des Impellers aus dem so hergestellten Aluminiumlegierungs-Werkstoff.
Bei dem in der oben beschriebenen Weise hergestellten Impeller aus einer Aluminiumlegierung umfassen die Bestandteile der Al-Fe-Aluminiumlegierung Fe, V, Mo, Zr und Ti. Die Gewichtsanteile sind Fe 4 bis 12%, V 0,5 bis 5%, (Mo+Zr+Ti) weniger als 5%, wobei der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Bei dem in der oben beschriebenen Weise hergestellten Impeller aus einer Aluminiumlegierung umfassen die Bestandteile der Al-Fe-Aluminiumlegierung Fe, Mn, V, Mo, Zr und Ti. Die Gewichtsanteile sind (Fe+Mn) 5 bis 11%, Fe weniger als 8%, Mn weniger als 8%, V 0,2 bis 4%, (Mo+Zr+Ti) 0,2 bis 4%, wobei das Verhältnis Mn/Fe zwischen 0,2 und 4 liegt und der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Der erfindungsgemäße Impeller aus einer Aluminiumlegierung ist ein Impeller für einen Kreiselverdichter.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung wird auch durch ein Verfahren zur Herstellung des zuvor erwähnten Impellers aus einer Aluminiumlegierung erreicht. Dieses Verfahren umfaßt die folgenden Schritte: Herstellen eines Barrens aus einer Aluminiumlegierung auf Al-Fe-Basis durch ein Spritzformverfahren, wobei die Aluminiumlegierung in schmelzflüssigem Zustand durch Spritzen abgeschieden wird, so daß sie bei einer Abkühlrate von mindestens 10²ºC/sek. rasch aushärtet, damit der Barren gebildet wird, Durchführen eines Heißextrusionsschrittes am spritzgeformten Barren in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC, wobei der heißextrudierte Barren zusätzlich einem Heißschmiedevorgang unterzogen wird, und Formen des Impellers aus dem so hergestellten Aluminiumlegierungs-Werkstoff.
Bei dem oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung eine Impellers aus einer Aluminiumlegierung · wird die Legierung einem Heißpreß- oder isostatischen Heißpreßschritt (nachfolgend als HIP bezeichnet) vor oder nach dem Heißextrusionsschritt unterzogen.
Als nächstes werden die Verwirklichungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung näher beschrieben.
Der Impeller aus einer Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung besteht aus einer rasch erstarrten Al-Fe-Legierung, die durch das Spritzformverfahren erzeugt wird, bei dem ein schmelzflüssiges Metall mit Inertgas gespritzt wird und bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr rasch erstarrt, während gleichzeitig das Metall abgeschieden wird. Die rasch erstarrte Aluminiumlegierung wird einer Heißextrusionsverarbeitung in einem Temperaturbereich von 200ºC bis 600ºC und zusätzlich einem Heißschmiedevorgang unterzogen.
Um die Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung zu erhalten, wird dabei zunächst ein Formling (Barren) durch das Spritzformverfahren (nachfolgend als SF-Verfahren bezeichnet) zum raschen Erstarren einer Al-Fe-Aluminiumlegierung aus ihrem schmelzflüssigen Zustand mit Inertgas bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr und gleichzeitiger Abscheiden der Legierung erhalten.
Dann wird der erhaltene Barren aus der rasch erstarrten Al-Fe-Aluminiumlegierung einem Heißextrusionsschritt in einem Temperaturbereich von 200ºC bis 600ºC unterzogen. Falls notwendig, kann ein Heißpreß- oder isotropischer Heißpreßvorgang (nachfolgend als HIP bezeichnet) vor oder nach dem Heißextrusionsschritt durchgeführt werden.
Bei dem Impeller-Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erstarrt eine Aluminiumlegierung in ihrem schmelzflüssigen Zustand durch das SF-Verfahren, das ein Verfahren zum raschen Erstarren ist, rasch bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr. Da bei diesem SF-Verfahren ein schmelzflüssiges Metall mit Inertgas gespritzt wird und rasch erstarrt, während das Metall gleichzeitig abgeschieden wird, kann die Zahl der Schritte im Vergleich zum herkömmlichen PM-Verfahren deutlich verringert werden, können die Herstellungskosten gesenkt werden und kann ein rasch erstarrter Barren mühelos vergrößert werden.
Als Barren für den Impeller der vorliegenden Erfindung wird eine Aluminiumlegierung verwendet, die als Bestandteile Fe, V, Mo, Zr und Ti enthält.
Die Gewichtsanteile sind 4 bis 12% Fe, 0,5 bis 5% V und weniger als 5% (Mo+Zr+Ti), wobei der Rest Al und unvermeidbare Verunreinigungen umfaßt.
Bei dem Impeller Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung erstarrt eine Aluminiumlegierung in ihrem schmelzflüssigen Zustand rasch bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr durch Anwendung des Verfahrens zum raschen Aushärten, wodurch eine feine und gleichmäßige Struktur erhalten wird. Eine solche Struktur kann aus dem Grunde gebildet werden, daß eine Legierung mit einer freien Zusammensetzung erhalten wird, weil eine Metallstruktur ohne eine ungleichmäßige Ausscheidung sehr fein wird, nachdem die Aluminiumlegierung in ihrer flüssigen Phase bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr rasch erstarrt, und die Beschränkungen hinsichtlich der Art der Legierungselemente und der Zugabemengen gering sind.
Hinsichtlich der Materialeigenschaften, wie Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, ist daher zu erwarten, daß die durch die vorliegende Erfindung bereitgestellte Legierung hervorragende Eigenschaften aufweist, die nicht durch ein übliches Barren-Metallurgieverfahren (nachfolgend als I/M- Verfahren bezeichnet) erreichbar sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Impeller aus einer Aluminiumlegierung mit hervorragender Wärmebeständigkeit und geringer Materialdichte hergestellt werden. Wenn ein Impeller aus einer Aluminiumlegierung gemäß der Erfindung aufgebaut ist, werden die Herstellungskosten zusätzlich gesenkt, und die Beruhigungsdämpfung im Vergleich zu einem herkömmlichen Impeller aus Gußstahl oder einer Titanlegierung ist verbessert. Somit bewirkt die Erfindung sowohl eine Verbesserung der Leistung des Kreiselverdichters als auch das Erzielen niedriger Kosten.
Dies bedeutet, daß ein Impeller aus einer Aluminiumlegierung gemäß der vorliegenden Erfindung im Gegensatz zu einer ausscheidungsgehärteten, wärmebeständigen Aluminiumlegierung (z. B. Legierung JIS A 2618), die durch den üblicherweise angewandten Schritt des Lösens/Schmiedens erzeugt wird, stabile Eigenschaften, wie eine hervorragende Hochtemperaturfestigkeit, aufweist, ohne daß strukturelle Veränderungen erfolgen, selbst wenn die Legierung über einen langen Zeitraum erwärmt wird, falls die Temperatur in einem Bereich von Raumtemperatur bis 400ºC eingestellt ist, und ohne eine plötzliche Verringerung der Festigkeit.
Als nächstes wird der Grund für eine Einschränkung bei Bestandteilen, die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, beschrieben:
Eisen (Fe): Das Gewichtsverhältnis beträgt 4 bis 12%.
Eine intermetallische Verbindung wird in Teilen dispergiert, wenn ein rasches Erstarren beim Spritzformen erfolgt. Die Zugabe von Eisen trägt aufgrund der Dispersionsbeständigkeit der Verbindung zum Erreichen einer Normaltemperaturbeständigkeit und einer Hochtemperaturbeständigkeit bei einem Formwerkstoff bei. Bei der Legierung der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine zu geringe oder zu hohe Zugabe von Eisen nicht bevorzugt. Beispielsweise ist eine Zugabe von weniger als 4% nicht wirksam. Wenn die Zugabemenge an Eisen zu groß ist, geht seine Wirkung verloren. Daher liegt die Obergrenze der Eisenzugabe bei 12%. Der Zugabebereich sollte vorzugsweise bei 4 bis 12% eingestellt werden.
Vanadium (V): Ein Gewichtsverhältnis von 0,5 bis 5%.
Vanadium unterstützt die Kornverfeinerung der Fe enthaltenden intermetallischen Verbindung und die Dispersionsbeständigkeit von Fe und trägt zu Erhöhungen der Normaltemperaturbeständigkeit und der Hochtemperaturbeständigkeit des Formwerkstoffs bei, die größer sind als bei einer binären Legierung, die Al-Fe enthält. Bei der Legierung der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine zu geringe oder eine zu hohe Zugabe von Vanadium nicht bevorzugt. Beispielsweise ist eine Zugabe von weniger als 0,5% nicht wirksam. Wenn die Zugabemenge von Vanadium zu groß ist, geht seine Wirkung verloren. Daher liegt die Obergrenze der Zugabemenge bei 5%. Der Zugabebereich sollte vorzugsweise auf 0,5% bis 5% eingestellt werden.
Die Gesamtmenge an Mo, Zr und Ti beträgt weniger als 5%.
Die Zugabe von Mo, Zr und Ti unterstützt die Dispersion der intermetallischen Verbindung zusätzlich und trägt zu Erhöhungen der Normaltemperaturfestigkeit und der Hochtemperaturfestigkeit des Formwerkstoffs bei, die größer sind als bei der binären Legierung, die Al-Fe enthält. Bei der Legierung der vorliegenden Erfindung ist jedoch eine Gesamtzugabe von 5% oder mehr nicht wirksam. Daher sollte die Zugabe vorzugsweise auf weniger als 5% eingestellt werden.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, bei dem die vorgenannten Bestandteile, denen Magnesium (Mn) zugesetzt werden soll, vereinigt werden.
Der Impeller der vorliegenden Erfindung besteht aus einer Al-Fe-V-Aluminiumlegierung. Zu den Bestandteilen für deren Barren gehören Fe, V, Mo, Zr und Ti. Die Gewichtsanteile sind (Fe+Mn) 5 bis 11%, Fe weniger als 8%, Mn weniger als 8%, V 0,2 bis 4%, (Mn+Zr+Ti) 0,2 bis 4%, Mn/Fe zwischen 0,2 und' 4, wobei der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.
Als nächstes wird der Grund für eine weitere Einschränkung der bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Bestandteile beschrieben.
Die Zugabe von V und (Mo+Zr+Ti) wurde bereits zuvor beschrieben. Daher wird ein Grund für die Zugabe von Mangan zu Eisen und für ein Vermischen beschrieben.
Mangan (Mn) stabilisiert eine Matrix, indem es fest in der intermetallischen Verbindung gelöst ist, macht einer verarbeiteten Struktur die Regenerierung und erneute Kristallisierung schwierig und trägt zur Verbesserung der Kriechfestigkeit und der Ermüdungsfestigkeit einer Legierung bei. Da Mn die Verschlechterung der Formbarkeit oder der Zähigkeit beschleunigt, sollte die Zugabe vorzugsweise bei weniger als 8% eingestellt sein.
Wenn das Mengenverhältnis von Mn zu Fe (Mn/Fe) groß ist, wird die Hochtemperaturfestigkeit verbessert, während die Formbarkeit oder die Zähigkeit sich im allgemeinen verschlechtert. Daher · sollte das Verhältnis Mn/Fe vorzugsweise auf 0,2 bis 4 eingestellt werden.
Zusätzlich sollte die in der Legierungsmatrix dispergierte intermetallische Verbindung vorzugsweise klein sein, um die Festigkeit zu verbessern. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es erforderlich, um eine gewünschte Festigkeitseigenschaft zu erhalten, die mittlere Korngröße der intermetallischen Verbindung auf 5 um oder weniger, vorzugsweise auf 3 um oder weniger, einzustellen. Durch Dispergieren der intermetallischen Verbindung in Teilchenform innerhalb dieses Bereiches werden die Normaltemperaturbeständigkeit und die Hochtemperaturbeständigkeit erhöht.

(Herstellungsverfahren für einen Impeller aus einer Aluminiumlegierung)

Für den Impeller aus einer Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung erstarrt zunächst ein schmelzflüssiges Metall, das eine Al-Fe-haltige Legierung enthält, mit dem Spritzformverfahren mit einer Abkühlgeschwindigkeit von etwa 10²ºC/sek. oder mehr rasch erstarrt und wird gleichzeitig abgeschieden, wodurch eine Al-Fe-haltige Aluminiumlegierung hergestellt wird. Dann wird die Legierung einem Heißextrusionsvorgang in einem Temperaturbereich von 200ºC bis 600ºC und zudem einem Heißschmiedevorgang unterzogen, um ein Gleichgewicht zwischen Festigkeit und Formbarkeit herzustellen, wodurch die Zuverlässigkeit des Rotors gewährleistet ist.
Das Heißextrusionsverfahren wird dabei durchgeführt, um die Al-Fe-haltige, rasch erstarrte Aluminiumlegierung einem Heißschmiede- und einem Gesenkschmiedevorgang zu unterziehen.
Ein Vergleich der Legierungseigenschaften zwischen einer mit dem herkömmlichen PM-Verfahren hergestellten Al-Fe-haltigen Legierung und einer durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung hergestellten Al-Fe-haltigen Legierung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf ein "Versuchsbeispiel" beschrieben.

(1) Materialbestandteil

Zum Mischen einer Al-Fe-haltigen Legierung wurden im vorliegenden Versuchsbeispiel eine "Al-8Fe- 2Mo-2V-1Zr"-Legierung als "Materialbestandteil 1" und "Al-4Fe-4Mn-2Mo-2V-1zr" als "Materialbestandteil 2" verwendet.

(2) Herstellungsverfahren

i) Barrenherstellung

Ein Barren, der den zuvor erwähnten, spezifizierten Legierungsbestandteil aufwies, wurde mit dem Spritzformverfahren hergestellt. Die Größe des Barrens betrug φ330 · 1000 mm.

ii) Heißextrusionsschritt

Dann wurde der erhaltene Barren auf etwa 350 bis 450ºC erwärmt und einem Heißextrusionsschritt unterzogen. Bei einer Verfahrenstemperatur von weniger als 350ºC wäre der Extrusionsvorgang durch den großen Widerstand erschwert worden. Bei einer Temperatur von mehr als 450ºC hätte sich die Struktur nach Erwärmen über einen langen Zeitraum verändert, und es wäre eine Verschlechterung der Materialeigenschaften aufgetreten.
Je größer das Extrusionsverarbeitungsverhältnis ist, umso besser. Das Verhältnis sollte vorzugsweise auf mindestens 2,0 oder mehr eingestellt werden, denn wenn das Verhältnis weniger als 2 beträgt, kann beim anschließend durchgeführten Heißschmieden eine unerwünschte Rißbildung auftreten.
Bei dem vorliegenden Versuchsbeispiel wurde das Material von 4320 mm auf 4200 mm extrudiert, wobei eine Extrusionstemperatur von 400ºC und ein Extrusionsverhältnis von 2,56 eingestellt wurden.

iii) Schmieden

Um die Homogenität des Materials weiter zu verbessern, wird das dem Heißextrusionsverfahren unterzogene Material wiederholten Heißschmiedevorgängen (Stauchen/Vorwalzen) in einem Temperaturbereich von 350ºC bis 450ºC unterzogen. Bei dem vorliegenden Versuchsbeispiel wurde eine Schmiedetemperatur auf 400ºC eingestellt.

iv) Dann wurde das Material in eine vorgegebene Form gebracht und durch dreidimensionale Bearbeitung ein Impeller hergestellt.

Die Materialeigenschaften des im Versuchsbeispiel erhaltenen Impellers sind in "Tabelle 1" angegeben.
Dieser Impeller wurde mit dem Impeller verglichen, der auf der Grundlage des herkömmlichen PM- Verfahrens hergestellt worden war.
Die Schritte des herkömmlichen PM-Verfahrens, das verglichen wurde, sind nachfolgend beschrieben. Da ein Barren mit einem großen Durchmesser von φ100 mm oder mehr mit diesem Verfahren nicht hergestellt werden kann, wurde ein kleiner Barren mit φ30 · 300 mm hergestellt.

(1) Materialbestandteil

Zum Mischen einer Al-Fe-haltigen Legierung wurde im Vergleichsbeispiel, wie auch im zuvor erwähnten Versuchsbeispiel, eine "Al-8Fe-2Mo-2V-1Zr"-Legierung als "Materialbestandteil 1" und eine "Al-4Fe-4Mn-2Mo-2V-1Zr"-Legierung als "Materialbestandteil 2" verwendet.

(2) Herstellungsverfahren

i) Legierungspulverherstellung

Eine Legierung mit einem angegebenen Bestandteil wurde gelöst und daraus ein rasch aushärtendes Legierungspulver mittels eines Ar-Gaszerstäubungsverfahrens hergestellt. Die Abkühlgeschwindigkeit für das Gaszerstäubungsverfahren sollte auf 10³ bis 10&sup4;ºC/sek. eingestellt werden.

ii) Heißextrusionsverfahren

Anschließend wurde das erhaltene Legierungspulver als eines mit einer Korngröße von 300 um oder weniger klassiert, in einem Aluminiumkanister eingeschlossen und in einem Hochtemperaturvakuum bei 400ºC entgast. Dann wurde das Legierungspulver auf 450ºC erwärmt und einem Heißextrusionsvorgang unterzogen. Das Extrusionsverhältnis betrug 9,8, und es wurde ein Barren mit φ18 mm hergestellt.
Die Materialeigenschaften des Vergleichsbeispiels sind in "Tabelle 1" angegeben.
Wie Tabelle 1 zeigt, ist aus dem Vergleich zwischen den Materialeigenschaften des Barrens, der auf der Grundlage des Verfahrens der vorliegenden Erfindung hergestellt wurde, und des Barrens, der auf der Grundlage des herkömmlichen Verfahrens (PM-Verfahren + Extrusionsvorgang) hergestellt wurde, ersichtlich, daß die Zugfestigkeiten bei Raumtemperatur und bei einer Temperatur von 250ºC zwar gleich sind, die Dehnung des Barrens der vorliegenden Erfindung während des Zugversuchs jedoch sowohl bei Raumtemperatur als auch bei einer Temperatur von 250ºC größer ist.
Daher bietet die Erfindung ein hervorragendes Material für einen Barren mit großer Festigkeit und Zähigkeit. Dieser Barren kann für ein Produkt, von dem eine hohe Zuverlässigkeit verlangt wird, wie z. B. einen Hochgeschwindigkeitsrotor und dergleichen, oder für ein großes Produkt, auf das eine große Kraft aufgebracht wird, verwendet werden.
Der Barren, der mit dem herkömmlichen Verfahren (PM-Verfahren + Extrusionsschritt) hergestellt wurde, kann in diesem Zustand keinem Heißfreischmiedevorgang unterzogen werden, da seine Formbarkeit nicht nur bei Raumtemperatur, sondern auch bei einer Temperatur von 250ºC, äußerst gering ist.
Die Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung ist eine rasch erstarrte Aluminiumlegierung, die durch ein Schnellerstarrungsverfahren auf Grundlage des Spritzformverfahrens hergestellt wird. Im Gegensatz zu einer Legierung, bei der Festigkeit durch eine Wärmebehandlung sichergestellt wird, wie z. B. einer herkömmlichen, durch Ausscheidungshärten erhaltenen Legierung, erfolgt daher auch in einem Temperaturbereich, der über 240ºC liegt, keine plötzliche Verringerung der Festigkeit der Legierung, und im Vergleich zu einer derzeit verwendeten A 2618 = Legierung als wärmebeständige Aluminiumlegierung ist die Hochtemperaturfestigkeit deutlich verbessert.
Die Festigkeit einer Al-Cu-Legierung nach JIS (Japanese Industrial Standards) A 2000 oder einer Al- Cu-Mg-Legierung mit Wärmebestandigkeit unter den herkömmlichen gelösten/geschmiedeten Aluminiumlegierungen verringert sich, wenn die Legierung über einen langen Zeitraum (100 Stunden oder mehr) auf eine Temperatur von wenigstens 180ºC oder mehr bei einer auf 150 bis 180ºC eingestellten Alterungstemperatur erwärmt wird. Daher kann die herkömmliche wärmebeständige Aluminiumlegierung bei einem Kreiselverdichter mit einer Soll-Gesamtbetriebsdauer, die auf 100 000 Stunden oder mehr ausgelegt ist, nur bis zu einem Temperaturbereich von etwa 150ºC verwendet werden. Unter Verwendung der Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung wird die Wärmebeständigkeit jedoch verbessert, und der Impeller kann auch in einem Temperaturbereich, der über 204ºC liegt, über einen langen Zeitraum betrieben werden.
Zudem wurde bei der rasch erstarrten Al-Fe-V-Aluminiumlegierung der vorliegenden Erfindung ein Heißschmiedevorgang durchgeführt und ein Verfahren zum Formen eines großen Teils und zum gleichzeitigen Heißschmieden verwirklicht. Daher kann im Vergleich zur herkömmlichen, rasch erstarrten Aluminiumlegierung, die durch das PM-Verfahren hergestellt wurde, nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Formbarkeit (Dehnung von 4% oder mehr während eines Zugversuchs bei Raumtemperatur) sichergestellt werden, und somit kann die Legierung der Erfindung geeigneterweise als Teil für einen großen Hochgeschwindigkeitsrotor verwendet werden.
Wegen ihrer geringen Formbarkeit war es schwierig, die herkömmliche, rasch erstarrte Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit als Material für einen Rotor zu verwenden. Zudem war auch das Hochtemperaturschmieden sehr schwierig; wegen der niedrigen Formbarkeit bildeten sich Risse, und deshalb wurde die herkömmliche Legierung nicht für ein großes tragendes Teil verwendet.
Mit anderen Worten, die herkömmliche, rasch erstarrte Aluminiumlegierung mit hoher Festigkeit zeigte während eines Zugversuchs bei Raumtemperatur eine Dehnung von 2% oder weniger. Somit wurde diese Legierung nicht für den Impeller als Hochgeschwindigkeitsrotor verwendet, da in der Nähe des Mittelteils durch die Zentrifugalkraft erzeugte Beanspruchung am größten war und die Möglichkeit eines Sprödigkeitsbruches während der Bewegung bestand, wenn ein Material ohne jegliche Formbarkeit verwendet wurde.
Wie aus den obigen Ausführungen hervorgeht, stellt die vorliegende Erfindung für den Impeller, der für einen Kreiselverdichter verwendet wird, eine rasch erstarrte Aluminiumlegierung mit stabilen Eigenschaften, wie einer hervorragenden Hochtemperaturfestigkeit ohne strukturelle Veränderungen, selbst wenn die Legierung über einen langen Zeitraum erwärmt wird und die Temperatur in einem Bereich von Raumtemperatur bis 400ºC eingestellt ist, und ohne eine plötzliche Verringerung der Festigkeit, bereit.
Wenn diese Legierung z. B. für einen Impeller verwendet wird, der aus einer Aluminiumlegierung hergestellt wurde, kann der Impeller mit geringem Gewicht und bei niedrigen Kosten hergestellt werden. Zudem kann das Verdichtungsverhältnis des hergestellten Impellers von derzeit 3,5 (Höchsttemperatur etwa 170ºC) auf ein Verhältnis von 5,0 (Höchsttemperatur etwa 250ºC) erhöht werden. Somit kann der Impeller eine höhere Motorleistung ermöglichen.
Folglich ist der Impeller der vorliegenden Erfindung, verglichen mit dem herkömmlichen Impeller aus Gußstahl oder einer Titanlegierung, hinsichtlich Herstellungskosten und Beruhigungsdämpfung vorteilhaft. Somit bewirkt die Erfindung sowohl eine Verbesserung der Kreiselverdichterleistung als auch eine Kostensenkung.
Ferner kann, da Heißschmiedevorgänge usw. durchgeführt werden, verglichen mit der herkömmlichen, rasch erstarrten Aluminiumlegierung, nicht nur Festigkeit, sondern auch Formbarkeit sichergestellt werden (Dehnung von 4% oder mehr während eines Zugversuchs bei Raumtemperatur).
Somit kann die Legierung der vorliegenden Erfindung geeigneterweise als Teil für einen großen Hochgeschwindigkeitsrotor verwendet werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der eine Struktur für einen herkömmlichen Kreiselverdichter-Impeller und für einen Impeller einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Nun werden die Ausführungsformen, mit denen die Wirkungen der vorliegenden Erfindung umgesetzt werden können, beschrieben.

< Ausführungsform 1 >

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt, der den Aufbau eines Kreiselverdichter-Impellers einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
In Fig. 1 steht das Bezugszeichen 1 für einen Impeller, 2 für eine Rotorwelle, 3 für ein Haupt- Drucklager, 4 für ein Gegendrucklager, 5 für eine Labyrinth-Dichtung, 6 für einen Dichtungsraum, 7 für ein Lüftungsloch, 8 für einen Druckring und 9 für ein Gehäuse.
Der Kreiselverdichter dieser Ausführungsform wird als Motor-Vorverdichter verwendet. Die Lufttemperatur im Impellerauslaß ist dem Druckverhältnis des Kreiselverdichters entsprechend hoch.
Bei dieser Ausführungsform beträgt die Lufttemperatur am Impellerauslaß, z. B. auch wenn Luft mit normaler Temperatur angesaugt wird, bei einem Druckverhältnis von etwa 4,0 mehr als 200ºC.
Bei dem Impeller dieser Ausführungsform ist das Druckverhältnis des Kreiselverdichters auf 4,3 und die Lufttemperatur im Impellerauslaß auf etwa 230ºC eingestellt.
Der Außendurchmesser des Impellers beträgt etwa φ350 mm.
Bei einem Materialbestandteil handelt es sich um eine Al-Fe-haltige Legierung. Ein Barren wurde durch das Spritzformverfahren (SF-Verfahren) zum raschen Erstarren der Legierung aus ihrem schmelzflüssigen Zustand mit Inertgas bei einer Abkühlgeschwindigkeit von 10²ºC/sek. oder mehr und gleichzeitiger Abscheidung der Legierung hergestellt.
Zum Mischen der Al-Fe-haltigen Legierung wurde im vorstehenden "Versuchsbeispiel" eine "Al-8Fe- 2Mo-2V-1Zr" entsprechende als "Materialbestandteil 1" verwendet.
Danach wurden ein Heißpreßvorgang bei einer Temperatur von 450ºC und anschließend ein Heißschmiedevorgang durchgeführt, wodurch ein Prüfling mit φ370 · 200 mm hergestellt wurde.
Bei dem erhaltenen Barren betrug die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur 45 kgf/mm² und die Bruchdehnung 8%. Nach Erwärmen bei 250ºC · 100 h betrug die Zugfestigkeit 28 kgf/mm² und die Bruchdehnung 15%.
Ein Vergleich dieser Werte mit denen des tatsächlich bearbeiteten Schmiedewerkstoffs aus der häufig verwendeten Legierung JIS A 2618 bestätigte, daß die Festigkeit der Legierung der Erfindung, insbesondere bei einer hohen Temperatur, deutlich höher war.
Bei dem Schmiedewerkstoff aus der Legierung JIS A 2618 betrug die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur z. B. 42 kgf/mm² und die Bruchdehnung 12%. Nach Erwärmen bei 250ºC · 100 h betrug die Zugfestigkeit 22 kgf/mm² und die Bruchdehnung 10%.
Der Prüfling wurde nach dem Schmieden bearbeitet, um ihm die endgültige Impellerform zu verleihen, an einer Rotationsversuchsmaschine auf einem Gestell befestigt und durch eine echte Maschine, die bis zu einer spezifizierten Rotationsgeschwindigkeit betrieben wurde, einem Rotationsversuch unterzogen. Dann wurde festgestellt, daß eine gute Leistung ohne Unregelmäßigkeiten wie Vibrationen erhalten wurde.
Wenn der Impeller, der aus der rasch erstarrten Aluminiumlegierung hergestellt war, die in der oben erwähnten Weise erhalten wurde, für einen Kreiselverdichter verwendet wird, insbesondere im Falle eines einstufigen luftsaugenden Verdichters, wie er oft in einem großen Dieselmotor eingesetzt wird, kann das Druckverhältnis daher von einem derzeitigen Wert von etwa 3,5 (Höchsttemperatur 170ºC) ruf einen Wert von etwa 5,0 (Höchsttemperatur 250ºC) erhöht werden. Folglich ist es möglich, einen Kreiselverdichter bereitzustellen, der weitreichende Anforderungen an eine Verbesserung der Motorleistung erfüllt, mit relativ niedrigen Kosten hergestellt werden kann und eine gute Beruhigungsdämpfung aufweist.

< Ausführungsform 2: Zugabe von Mn zur Aluminiumlegierung der Ausführungsform 1>

Es wurde das gleiche Herstellungsverfahren wie bei der < Ausführungsform 1> angewandt. Als Materialbestandteil wurde im "Versuchsbeispiel" eine der "Al-4Fe-4Mn-2Mo-2V-1Zr"-Legierung ännliche als "Materialbestandteil 2" verwendet.
Ein heißgeschmiedeter Barren (4370 · 200 mm) wurde aus einer Al-Fe-Mn-Mo-V-Zr-Legierung hergestellt.
Bei dem erhaltenen Barren betrug die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur 47 kfg/mm² und die Bruchdehnung 7%. Nach Erwärmen bei 250ºC · 100 h betrug die Zugfestigkeit 29 kfg/mm² und die Bruchdehnung 13%.
Ein Vergleich dieser Werte mit denen des tatsächlich bearbeiteten Schmiedewerkstoffs aus der häufig verwendeten Legierung JIS A 2618 bestätigte, daß die Festigkeit der Legierung der Erfindung, insbesondere bei einer hohen Temperatur, deutlich höher war.
Der nach dem Schmieden erhaltene Prüfling wurde bearbeitet, um ihm eine endgültige Impellerform zu verleihen, an einer Rotationsversuchsmaschine auf einem Gestell befestigt und durch eine echte Maschine, die bis zu einer spezifizierten Rotationsgeschwindigkeit betrieben wurde, einem Rotationsversuch unterzogen. Dann wurde festgestellt, daß keine Unregelmäßigkeiten, wie Vibrationen, vorlagen und eine gute Leistung erhalten wurde.

< Ausführungsbeispiel 3>

Dieses Ausführungsbeispiel betrifft den Rotor und das Rotorblatt einer Hochvakuum- Saugturbomolekularpumpe mit Hochvakuumansaugung.
Üblicherweise wird für den Rotor und das Rotorblatt der Turbomolekularpumpe eine Al-Cu-Legierung JIS A 2000 oder eine Al-Cu-Mg-Legierung mit hoher Festigkeit und relativ guter Wärmebeständigkeit verwendet.
Mit dem Anstieg der Betriebstemperatur (150ºC bis 180ºC), der durch eine verbesserte Saugleistung und die Verlängerung der Betriebsdauer verursacht wird, liegt bei dem derzeit verwendeten Werkstoff (Legierung JIS 2014) jedoch eine unzureichende Kriechfestigkeit vor.
Daher wurde bei dieser Ausführungsform ein Barren hergestellt, indem eine Al-Fe-haltige, rasch erstarrte Legierung sowie Bestandteile und ein Verfahren, ähnlich denen der < Ausführungsform 1> , verwendet wurden. Dann wurden ein Rotor und ein Rotorblatt durch Bearbeitung hergestellt.
Bei dem erhaltenen Barren wurde festgestellt, daß die Kriechbruchfestigkeit bei 250ºC · 1000 h gleich der Kriechbruchfestigkeit des herkömmlichen Materials (Legierung JIS 2014) bei 180ºC · 1000 h oder höher war und daß die Festigkeit, insbesondere bei hohen Temperaturen, größer war.
Nach der Endbearbeitung wurde der Rotor an einer Rotationsversuchsmaschine auf einem Gestell befestigt und durch eine echte Maschine, die bis zu einer spezifizierten Rotationsgeschwindigkeit betrieben wurde, einem Rotationsversuch unterzogen. Dann wurde festgestellt, daß keine Unregelmäßigkeiten, wie Vibrationen, vorlagen und eine gute Leistung erhalten wurde.

< Ausführungsform 4>

Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Schnecke eines Schneckenverdichters.
In den letzten Jahren richtete sich die Aufmerksamkeit auf einen Schneckenverdichter für Gefriergeräte/Klimaanlagen als kompakter Hochleistungsverdichter zur Verwendung in Gewerbe, Haushalt oder Auto, und zwar vorwiegend wegen der geringeren Vibrationen und Betriebsgeräusche. Um ein geringeres Gewicht und eine höhere Leistung zu erzielen, wurde für den Hauptkörper einer solchen Schnecke eine Al-Si-Cu-Mg-Aluminiumlegierung (JIS ACBC) zum Schmieden verwendet. Diese Legierung hat ein geringes Gewicht und ist einfach mit geringen Kosten herzustellen.
Trotz der Verbesserung der Zuverlässigkeit, die nach einer Temperaturerhöhung (150ºC bis 200ºC) in einem Schneckenteil aufgrund besserer Leistung und der Verlängerung der Betriebsdauer erreicht wurde, mangelt es der derzeit zum Schmieden verwendeten Aluminiumlegierung an Hochtemperaturfestigkeit (Kriech- oder Ermüdungsfestigkeit).
Daher wurde bei dieser Ausführungsform ein Barren hergestellt, indem eine Al-Fe-haltige, rasch erstarrte Legierung sowie Bestandteile und ein Verfahren, ähnlich denen der < Ausführungsform 1> , verwendet wurden. Dann wurde der Barren bearbeitet, bis seine Form etwa der eines Gesenkschmiede-Produktes entsprach, und es wurde ein Endprodukt (Schnecke) durch eine Endbearbeitung des Barrens erhalten. Es wurde festgestellt, daß die Hochtemperaturfestigkeit (Zugfestigkeit, Kriechbruchfestigkeit und Hochtemperatur-Ermüdungsfestigkeit) des erhaltenen Barrens gleich der der Ausführungsformen 1 und 2 war und daß die Festigkeit, verglichen mit der der Aluminiumlegierung (JIS ACBC) zum Schmieden als herkömmliches Material, höher war. Ferner wurde festgestellt, daß der mit der zuvor erwähnten Schnecke aufgebaute Verdichter in der Lage war, einen Hochverdichtungsvorgang durchzuführen, bei dem die Auslaßgastemperatur 150ºC überschritt, und daß seine Leistung gegenüber dem Verdichter, der mit der herkömmlichen Schnecke arbeitete, deutlich verbessert war.
Wie der vorstehenden, detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf Einsatzweisen und Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung zu entnehmen ist, kann ein Impeller aus einer Aluminiumlegierung mit Zuverlässigkeit als Rotor und einer hervorragenden Hochtemperaturfestigkeit durch Ausführung eines Heißschmiedevorgangs und eines Gesenkschmiedevorgangs (falls erforderlich, wird auch ein Heißextrusionsschritt durchgeführt) erhalten werden, bei dem sich Festigkeit und Formbarkeit die Waage halten.
Daher kann, z. B. bei einer einstufigen luftsaugenden Bauweise, die häufig als Verdichter in großen Dieselmotoren verwendet wird, ein Druckverhältnis bis auf etwa 5,0 (Höchsttemperatur 250ºC) erhöht und die Forderung der Verbesserung der Motorleistung weitgehend erfüllt werden. Dieser Verdichter kann außerdem so hergestellt werden, daß er eine gute Beruhigungsdämpfung als Kreiselverdichter hat und kostengünstig ist.
Zudem kann die vorliegende Erfindung zur Herstellung anderer Vorverdichter kleiner Motoren, eines Hochgeschwindigkeitsrotors, von dem ein geringes Gewicht und Wärmefestigkeit verlangt werden, z. B. als Rotor und Rotorblatt einer Turbomolekularpumpe oder als Schnecke eines Schneckenverdichters, eingesetzt werden. Die Erfindung verbessert die Leistung jeder dieser Vorrichtungen sehr wirksam.

Claims

1. Impeller aus einer Aluminiumlegierung, die Fe, V, Mo, Zr und Ti enthält und folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: 4 bis 12 Fe, 0,5 bis 5 V, (Mo+Zr+Ti) weniger als 5 und einschließlich gegebenenfalls Mn in einer solchen Menge, daß (Fe+Mn) 5 bis 11 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß durch ein Spritzformverfahren ein Barren aus der Aluminiumlegierung gebildet wird, wobei die Almuminiumlegierung in schmelzflüssigem Zustand durch Spritzen aufgebracht wird, damit die Aluminiumlegierung bei einer Abkühlrate von mindestens 10²ºC/sek. rasch aushärtet, um den Barren zu bilden; wobei der spritzgeformte Barren anschließend in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC heißextrudiert wird, der heißextrudierte Barren ferner einem Heißschmiedevorgang in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC unterzogen wird, damit die Formbarkeit der so hergestellten Aluminiumlegierung bei 250ºC 15% oder mehr beträgt, und Formen des Impellers aus dem so hergestellten Aluminiumlegierungs-Werkstoff.

2. Impeller aus einer Aluminiumlegierung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß (Mo+Zr+Ti) im Bereich von 0,2 bis 4 Gew.-% liegt.

3. Impeller aus einer Aluminiumlegierung, nach Anspruch 2, wobei ein Verhältnis Mn/Fe im Bereich von 0,2 bis 4 liegt.

4. Impeller aus einer Aluminiumlegierung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Korngröße intermetallischer Verbindungen 5 um oder weniger beträgt.

5. Impeller aus einer Aluminiumlegierung, nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Formbarkeit der Legierung bei 250º etwa 20% oder mehr beträgt.

6. Impeller aus einer Aluminiumlegierung, nach einem vorhergehenden Anspruch, bei dem die Aluminiumlegierung eine mikrostrukturelle Stabilität ohne merklichen Festigkeitsverlust bei Temperaturen von mehr als 250ºC über längere Zeiträume, bezogen auf die Lebensdauer des Impellers, aufweist.

7. Impeller aus einer Aluminiumlegierung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Impeller ein Kreiselverdichter-Impeller ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines Impellers aus einer Aluminiumlegierung, das die folgenden Schritte umfaßt: Herstellen eines Barrens aus einer Aluminiumlegierung auf Al-Fe-Basis durch ein Spitzformverfahren, wobei die Aluminiumlegierung in schmelzflüssigem Zustand durch Spritzen abgeschieden wird, so daß sie bei einer Abkühlrate von mindestens 10²ºC/sek. rasch aushärtet, damit der Barren gebildet wird, Durchführen eines Heißextrusionsschrittes am spritzgeformten Barren in einem Temperaturbereich von 200 bis 600ºC, wobei der heißextrudierte Barren zusätzlich einem Heißschmiedevorgang unterzogen wird, und Formen des Impellers aus dem so hergestellten Aluminiumlegierungs-Werkstoff.

9. Verfahren zur Herstellung eines Impellers aus einer Aluminiumlegierung, nach Anspruch 8, das ferner die folgenden Schritte umfaßt: Durchführen eines Heißpreß- oder isostatischen Heißpreßschrittes am Barren aus der Aluminiumlegierung vor und nach dem Heißextrusionsschritt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei dem die Aluminiumlegierung auf Al-Fe-Basis folgende Zusammensetzung in Gew.-% aufweist: 4 bis 12 Fe, 0,5 bis 5 V, (Mo+Zr+Ti) weniger als 5 und gegebenenfalls Mn in einer solchen Menge, daß (Fe+Mn) 5 bis 11 Gew.-% beträgt, wobei der Rest aus Al und unvermeidbaren Verunreinigungen besteht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem (Mo+Zr+Ti) im Bereich von 0,2 bis 4 Gew.-% liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem ein Verhältnis Mn/Fe im Bereich von 0,2 bis 4 vorgesehen ist.