Microchemistry Evolution in 8xxx Aluminium Foil Stock Alloys during Thermo-mechanical Processing

Ziel dieser Arbeit war es, die Auswirkungen der thermo mechanischen Prozessschritte bei der Herstellung von 8xxx Folien Vorwalzbändern auf die Entwicklung der Mikrostruktur, Mikrochemie, Ausscheidung von Dispersoiden und Gehalte an Elementen in fester Lösung im Labormaßstab, unterstützt durch CALPHAD Simulationen, zu untersuchen.
Proben aus einem Barren der Legierung EN AW 8079 wurden im Gusszustand charakterisiert, wobei eine starke Abhängigkeit der Mikrostruktur und Mikrochemie von der lokalen Abkühlungsgeschwindigkeit festgestellt wurde, was zu Unterschieden in der Art und Verteilung der vorherrschenden intermetallischen Phasen und somit zu unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften nach dem Walzen führte. Es konnte auch gezeigt werden, dass höhere Fe Gehalte die Festigkeit des Werkstoffes erhöhen und Ti Legierungszusätze die Wirksamkeit der eingesetzten Kornfeinerdrähte verbessern.
Homogenisierungsglühungen führten zu Ausscheidungsbildungen, die den Gehalt an gelösten Elementen unterhalb von 500 °C reduzierten, die dann anschließend bei steigenden Temperaturen, bedingt durch Auflösung von Dispersoiden und Phasenumwandlungen, ein Maximum bei 550 °C für die Legierung EN AW 8011 bzw. 595 °C für EN AW 8079 erreichten, bevor sie bei höheren Temperaturen bzw. nachfolgenden Halte und/oder Abkühlperioden wieder abnahmen. Insgesamt wurde ein kontinuierliches Partikelwachstum der Dispersoide bzw. der primären Gussphasen beobachtet.
Ein Einfluss der Warmumformung auf die dynamische Ausscheidungsbildung in EN AW 8079 Proben war aufgrund der statistischen Limitierungen der verwendeten Methoden nicht eindeutig nachzuweisen, aber es wurden einige Indizien gefunden. Es zeigte sich jedoch, dass Homogenisierungsbehandlungen aufgrund der Mischkristallverfestigung einen starken Einfluss auf das Warmumformverhalten haben und dass eine Hochtemperaturhomogenisierung die statische Erholung oder Rekristallisation nach der Warmumformung wirksam hemmt.
Die Zwischenglühung von kaltgewalzten EN AW 8079 Blechen zeigte eine vollständige Entfestigung bei Temperaturen über 300 °C, wobei die Rekristallisation mit einer parallelen Ausscheidungsbildung einhergeht. Höhere Glühtemperaturen steigerten den Gehalt an gelösten Elementen und übertrafen das Ausgangsniveau vor der Zwischenglühung, während eine anschließende Abkühlung zu einer Abnahme der gelösten Elemente führte, was auf die Auflösung bzw. Ausscheidung von Si oder α AlFeSi Dispersoiden zurückzuführen ist.
Abschließend wurden mögliche Prozessroutendesigns für ein gezieltes Entfestigungsverhalten bzw. eine Thermostabilität der Folien ermittelt und mögliche Folgefragen definiert.