发明内容

本发明的任务是提供一种构件和一种方法，从而能以特别有利的方式制造该构件。

该任务通过一种具有权利要求1的特征的构件和一种具有权利要求9的特征的方法来完成。在其余权利要求中详细指明了具有适当的发明改进方案的有利设计。

本发明的第一方面涉及一种优选用于车辆的构件。因此，本发明优选还包括该构件的用途，其中，该构件被用于车辆或用在车辆中，尤其被用于机动车或用在机动车中。该构件至少在局部区域通过增材制造方法制造。在此，至少该局部区域由铝合金制成。换言之，该构件至少在局部区域由铝合金通过增材制造方法制造，其中，该增材制造方法也被称为生成式制造工艺。“该构件至少在局部区域通过增材制造方法制造”这一特征尤其是指该构件完全或至少部分地通过增材制造方法制造或将被制造。“至少该局部区域”因此是增材制造的构件体积，其由或将由上述的铝合金制造，该铝合金也被称为铝基合金。

铝合金以及进而部分体积按重量百分比具有12％至40％的硅。换言之，铝合金和进而至少该构件体积按重量百分比具有12％至40％的硅含量。再换言之，硅是铝合金的第一组分，其中，第一组分的质量分量/质量分数为12％至40％。此外，铝合金或构件体积按重量百分比具有0.3％至4％的铜(Cu)、0.2％至0.7％的镁(Mg)、最多1％的铁(Fe)和最多0.5％的锆(Zr)。这意味着在也简称为合金的铝合金中，铜是第二组分，镁是第三组分，铁是第四组分，锆是第五组分，其中，第二组分的质量分量为0.3％至4％，第三组分的质量分量为0.2％至0.7％，第四组分的质量分量最大为1％，第五组分的质量分量最大为0.5％。

再换言之，第一组分的质量分量在12％至40％(含端点值)的范围内。第二组分的质量分量在0.3％至4％(含端点值)的范围内，第三组分的质量分量在0.2％至0.7％(含端点值)的范围内，第四组分的质量分量最多为1％，第五组分的质量分量最多为0.5％。作为余量，铝合金具有铝连同按重量百分比单独占比分别最多为0.3％且总占比最多为1.5％的其它伴生元素和/或与制造相关的杂质。换句话说，其它伴生元素和/或杂质分别单独具有最大为0.3％的质量分量并且总体上、即按总量具有最大为1.5％的质量分量。

该构件至少在局部区域借助其制造的增材制造方法优选来自或源自以下组：选择性激光熔化、选择性电子束熔化、选择性激光烧结、选择性电子束烧结、线材堆焊和粉末沉积焊接。根据本发明的构件是铝构件，其中，由于至少该局部区域通过增材制造方法由所述铝合金形成，故其可具有以下有利性能：

-在重量轻的同时具有高静态强度和/或动态强度，因此能够以轻质结构制造该构件；和/或

-大的耐摩擦性；和/或低的热膨胀系数。

本发明在此尤其基于以下认识：通过相应的合金化和热处理概念，常规的且众所周知的含硅铸造合金能够具有良好的强度值且同时具有良好甚至很出色的构件产量。但设计自由度受到铸造工艺的边界条件的限制。因此，例如仿生结构一般无法以铸造技术来实现。即使在压铸中，仅实现约为40开尔文/秒的冷却速度。由此可能提供一种较大的材料组织。在亚共晶铝铸合金(共晶铸造合金具有约12重量％的硅)的情况下，这意味着一次析出的铝相具有约20微米的枝晶臂间距。因此，过共晶铝铸合金更可能出现在金属型铸造或砂型铸造中，其通常具有较大的硅颗粒(>10微米，更粗)。在所提到的铸造合金中的这些粗化相/较大的相总体上不利地影响到机械性能、尤其是动态强度参数。在铸造合金中采用更多的硅因此只在有限情况下是可行的。但已知的是使用合金元素铜、镁和锆来提高强度。

此外知道了喷雾压实产品。在这种喷雾压实产品中，可更容易实现比较高的硅含量。可获得具有明显更高的硅含量的铝基合金。这种合金例如被用于生产气缸工作面/气缸套。制造过程是通过对雾化粉末进行喷雾压实以及后处理如挤压来进行的。喷雾压实时的冷却速度为10³至10⁴开尔文/秒，明显高于铸造时的冷却速度。因而由此造成比传统铸造合金明显更精细的组织/微观结构。因此，具有更高份额的更精细的硅在构件强度方面也是有利的。

现在，本发明利用铝基合金的增材制造。在增材制造中，例如在选择性激光熔化中，能够以10⁵至10⁶开尔文/秒获得又明显更高的冷却速率。由此，与在喷雾压实构件或甚至是铸造构件中相比，可以实现更精细的组织。硅含量高达约12重量％的铝基合金借助增材制造技术来加工。在此情况下，合金的化学成分一般参照的是AlSi9Cu3、AlSi7Mg、AlSi10Mg等传统铸造合金。就成本密集型制造工艺而言，借助增材制造所获得的材料参数/性能通常并不令人满意。在增材制造的铝构件中的高强度值通过使用尤其呈钪形式的合金元素来获得。但这是非常昂贵的。因此，钪的使用将显著提高制造成本。

通过本发明，可以避免上述的问题和缺点。在铝合金中，硅是主要合金元素。通过在增材制造过程中可实现的极其快速的冷却过程，可以实现至少该局部区域或构件体积的很精细的基本组织。高的硅含量起到提高强度的作用且不会比如缩短寿命。通过在增材制造中很高的冷却速度，尤其与喷雾压实相比，可以在相同的化学成分下获得具有更好强度和/或延展性能的更精细的组织/微观结构。可以沿用从铝的传统铸造技术中已知的常见合金概念。因此，例如可以利用析出硬化元素如铜、镁和锆的强度提高作用。但是，放弃使用镍作为合金元素，因此根据本发明的铝合金不含镍，或者镍至多属于与制造相关的杂质。

余量也被称为剩余量，并且包含铝连同与制造相关的伴生元素如镍、锰、钛、锌、钒、铬、钼、锶，其单独占比分别最多为按重量百分比的0.3％且总占比最多为1.5％。换言之，与制造相关的伴生元素可以是与制造相关的杂质。总体上可以看出，在增材制造的构件体积中的铝合金按重量百分比具有12％至40％的硅含量、0.3％至4％的铜含量、0.2％至0.7％的镁含量、至多1％的铁含量和至多0.5％的锆含量。

已被证明特别有利的是，该铝合金的和因此在增材制造的构件体积中的铜含量在按重量百分比的0.3％至2.1％(含端点值)的范围内，尤其按重量百分比在0.5％至0.8％(含端点值)的范围内。换句话说，已被证明特别有利的是铝合金具有按重量百分比的0.3％至2.1％、尤其是0.5％至0.8％的铜。再换言之，第二组分的质量分量在0.3％至2.1％(含端点值)的范围内，优选在0.5％至0.8％(含端点值)的范围内。

还被证明是特别有利的是，铝合金按重量百分比具有0.2％至0.6％、尤其是0.2％至0.5％的镁。换言之，第三组分的质量分量优选在0.2％至0.6％的范围内，尤其在0.2％至0.5％的范围内。又换言之，优选规定，铝合金的以及因此在增材制造的构件体积中的镁含量按重量百分比计在0.2％至0.6％(含端点值)的范围内，特别是在0.2％至0.5％(含端点值)的范围内。

另一个实施方式的特征在于，铝合金按重量百分比具有至少0.05％且至多0.35％的锆。换言之，优选规定，第五组分(锆)的质量分量为至少0.05％且至多0.35％。又换言之，优选规定，铝合金中的以及因此在增材制造的构件体积中的锆含量按重量百分比为至少0.05％且至多0.35％。

在本发明的一个特别有利的实施方式中，铝合金中的以及因此在增材制造的构件体积中的铁含量按重量百分比最多为0.5％，特别是最多0.35％。换言之，优选规定，铝合金按重量百分比具有最多0.5％、尤其最多0.35％的铁。又换言之，优选规定，第四组分(铁)的质量分量最多为0.5％，特别是最多为0.35％。

在本发明的一个特别有利的实施方式中，该构件完全地或至少局部处于热处理状态。换言之，优选规定，该构件至少部分地被热处理。这尤其是指该构件至少部分地经受热处理。此时被证明特别有利的是该构件至少在局部区域中经受热处理，从而该构件的至少该局部区域被热处理。

在此优选规定，该构件至少部分地且在此例如至少在该局部区域中被去应力退火和/或固溶退火和/或人工时效处理。换言之，优选规定，也被简称为热处理的热处理工艺包括去应力退火和/或固溶退火和/或人工时效处理。

为了实现构件的特别有利的性能、尤其是机械性能，在本发明的另一实施方式中规定，铝合金按重量百分比具有12％至18％、特别是13.5％至15.5％的硅。换言之，优选规定第一组分(硅)的质量分量优选在12％至18％(含端点值)的范围内，特别是在13.5％至15.5％(含端点值)的范围内。

本发明的第二方面涉及一种用于制造构件的方法。在该方法的第一步骤中提供粉末或线材，其中，该粉末或线材由特别是根据本发明的第一方面的铝合金形成。该铝合金按重量百分比具有12％至40％的硅作为第一组分，0.3％至4％的铜作为第二组分，0.2％至0.7％的镁作为第三组分，最多1％的铁作为第四组分，最多0.5％的锆作为第五组分，以及作为余量具有铝和单独占比分别最多为0.3％且总体占比最多为1.5％的与制造相关的杂质。前述的组分是如下的合金元素，借此或借助其质量分量能够实现铝合金的且进而该构件的特别有利的性能。

在该方法的优选跟在第一步骤之后的第二步骤中，借助增材制造方法由该粉末或线材来制造该构件的至少一个局部区域，因此该构件借助增材制造方法至少部分地或完全地由该铝合金制成。

在此已证明特别有利的是，该构件尤其在第二步骤之后至少部分地、特别是在该局部区域中经受可选规定的热处理工艺。尤其可以想到，该构件至少部分地、尤其至少在局部区域中或完全地经受正好一个热处理工艺或多个热处理工艺。可选地，可以在至少一个热处理工艺之前和/或期间和/或之后进行该构件的再压缩/再压实。特别是，可通过本发明实现以下优点：

-该构件的高比强度、高耐摩擦性和低热膨胀系数；

-借助于增材制造的构件设计自由度，因此能例如通过增材制造方法制造至少一个或多个仿生结构；

-功能集成可能性。

本发明利用以下认识，即，硅具有相对低的热膨胀系数。因此，通过使用高的硅含量使得预期在整个合金中只有很低的热膨胀系数，这可能是有利的，尤其当用于制造曲轴箱时。因此，该构件优选可以是内燃机、尤其是往复活塞式内燃机的构件。该构件优选是内燃机的曲轴箱。含硅的铝合金例如可被用于承受摩擦力的构件。特别是可以由所述铝合金来例如制造往复活塞机活塞用滚道，因而该构件可以是往复活塞机活塞用滚道。此外，在本发明中可以避免成本密集的合金元素或者可以将这种成本密集的合金元素的量保持得很低，从而能很便宜地制造该构件。

前述的固溶退火例如在480摄氏度至530摄氏度(含端点值)的温度范围内进行，特别是随后进行快速淬火以及随后的人工时效处理。