Abstract
Ziel dieser Arbeit ist es, das Potenzial der Al-Mg2Si-Legierungen bestmöglich auszunutzen. Als Basis für die Legierungsentwicklung werden zwei Referenzwerkstoffe hinsichtlich ihrer Potenziale im Bereich statisch mechanischer Eigenschaften, eine Knetlegierung für hohe Bruchdehnungen (EN AW 6101) und eine Gusslegierung für hohe Festigkeiten (EN AC-AlSi7Mg0,6), ausgewählt. Der erste Schritt ist die Untersuchung der statisch mechanischen Eigenschaften der Referenzlegierungen für unterschiedliche Wärmebehandlungsparameter. Aus der ermittelten Bandbreite der mechanischen Eigenschaften wird eine Versuchslegierung vom Typ Al-Mg2Si definiert, die mit ihren Eigenschaften zwischen diesen beiden Referenzmaterialien liegt. Darauf aufbauend werden Kobalt und Nickel zulegiert, um einerseits das Eisen in der Al9Co2-Phase zu binden und andererseits die Festigkeit durch Dispersionshärtung über die Al3Ni-Phase zu erhöhen. Der letzte Schritt in der Legierungsentwicklung ist die Zugabe von Silber, das bei Durchführung einer Wärmebehandlung metastabile teilkohärente Ag2Al-Phasen bildet und die Festigkeitskennwerte weiter ansteigen lässt. Danach werden mit zwei im Silbergehalt verschiedenen Testlegierungen die weiteren Versuche durchgeführt. Die statisch mechanischen Eigenschaften werden bei Temperaturen bis 250°C ermittelt und werden mit jenen der EN AC-AlSi7Mg mit und ohne 0,5 % Kupferzusatz verglichen. Die dabei erzielten Werte sind im Vergleich besser. Die dynamisch mechanischen Eigenschaften werden zuerst anhand von Wöhlerlinien für den Dauerfestigkeitsbereich bei Raumtemperatur und 200°C ermittelt und der AlSi7Mg0,3Cu gegenübergestellt. Für den Bereich Raumtemperatur sind die Werte der Referenzlegierung etwas besser, bei 200°C ist der Unterschied deutlicher. Für den Zeitfestigkeitsbereich werden Dehnungswöhlerlinien für isotherme (LCF) und thermomechanische (TMF) Ermüdung ermittelt. Die LCF-Versuche werden bei Raumtemperatur und 200°C, die TMF-Tests bei Temperaturen bis 250°C, durchgeführt. Im Bereich der LCF-Belastung ist die Testlegierung mit der AlSi7Mg0,3Cu vergleichbar, bei einer TMF-Belastung sind die Eigenschaften der Mg2Si-Legierungen niedriger. Hier sind weitere Untersuchungen nötig, um durch eine Adaptierung der chemischen Zusammensetzung und der Wärmebehandlung bessere Resultate zu erzielen. In gießtechnologischen Versuchen kann ein feines Gefüge mit globulitischen Körnern festgestellt werden. Jedoch muss die erhöhte Warmrissneigung der Legierung, durch entsprechende konstruktive Änderungen der Gießtechnik, reduziert werden. Anhand mehrerer realer Bauteile aus dem Motoren- und Maschinenbaubereich kann mit minimalen Formadaptierungen ein verbessertes technologisches Gieß-verhalten erzielt werden. Phasensimulationen mit Thermo-Calc und die Bestimmung physikalischer Eigenschaften vervollständigen die Legierungsuntersuchung in dieser Arbeit.
Titel in Übersetzung | High strength Al-Mg2Si casting alloys |
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Originalsprache | Deutsch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Gradverleihende Hochschule |
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Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2010 |