Modification of Al-Si and Al-Mg2Si eutectic

Titel in Übersetzung: Modifizierung des Al-Si und des Al-Mg2Si Eutektikums

Muhammad Zafar Zarif

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen von Sr-, P- und Fe-Zugaben auf die heterogene Keimbildung des Si in hochreinen eutektischen Al-Si und Al-Mg2Si-Legierungen untersucht. Zum Studium der heterogenen Keimbildung bei Al-Si-Legierungen wurde eine Technologie zum Einbau des tropfenförmigen Eutektikums entwickelt. Diese Methode erfüllte nachgewiesenermaßen die Forderung einer hohen Reproduzierbarkeit. Die Al-Si-Legierungen wurden in einem sogenannten Arcmelter unter Ar-Atmosphäre erschmolzen. Die Legierungen wurden schmelzgesponnen und danach die Keimbildung in den kleinen Tröpfchen mittels DSC, REM, TEM und HRTEM untersucht. Die gezielte Zugabe von Sr in Al-Si-Legierungen zeigte, dass die Sr-Behandlung keinen positiven Effekt auf den Keimbildungsprozess hat, stattdessen aber zu einer erhöhten Unterkühlung führt. Das kann auf die Sr3P2-Phase, die ein kleineres hat und im Vergleich zu weiteren konkurrierender Phosphid-Verbindungen bevorzugt ausgebildet wird, zurückgeführt werden. Die ermittelte Plattengröße des AlP begründet sich im freien Wachstum des Si im Inneren des Tropfens. Die intermetallischen Al2Si2Sr-Phasen lieferten keinen Beitrag zur Keimbildung des Si. Es gibt keinen Hinweis auf eine Keimbildung von Si auf der -AlSiFe-Phase und die Fe-Phasen sind eine kleine katalytische Keimbildungsstelle für Si, nur P im Spurenbereich hat einen deutlichen Einfluss auf die Keimbildung. Des Weiteren hängt die Dichte an Zwillingen im Si-Kristall hauptsächlich von der Unterkühlung und der Sr-Zugabe ab. Die Sr-Konzentration an den Scheitelpunkten der Zwillingsflächen wurde erstmals nachgewiesen. Von Al-Mg2Si-Legierungen, definiert durch die eutektische Röhre bei 13,1 % Mg2Si, wurden die Einflüsse der Kühlrate bzw. von P- und Te-Zugaben auf die eutektischen Phasen untersucht. Die eutektischen Al-Mg2Si-Legierungen mit und ohne P und Te wurden durch konventionelles Schmelzen und Gießen hergestellt. Die Legierungen wurden ein eine spezielle Probestabkokille vergossen, zur Vermeidung von Bifilmen wurde ein keramischer Filter eingesetzt. Zur Beurteilung des Einflusses der Abkühlrate wurde die Kokillentemperatur variiert. Die Kühlrate bestimmt signifikant die Feinheit des Mikrogefüges in untereutektischen Al-Mg2Si-Legierungen. Durch die P-Zugabe kam es, bis zu einem kritischen P-Grenzgehalt, zu keiner Zunahme des Abstandes der eutektischen Lamellen und es konnten veredelte eutektische Zellen detektiert werden. Ein hoher P-Gehalt unterdrückt die Ausscheidung eines ternären Eutektikums. Dieser Effekt wurde bisher nicht in der Literatur gefunden. Te-Zugaben bei hochreinen Al-Mg2Si-Legierungen haben ebenfalls einen starken Einfluss auf die eutektische Mikrostruktur. Diese Arbemit demonstriert den starken Einfluss von Spurenelementen wie beispielsweise P auf die Keimbildung von intermetallischen Phasen und Si in Aluminium-Legierungen.
Titel in ÜbersetzungModifizierung des Al-Si und des Al-Mg2Si Eutektikums
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Kneißl, Albert, Beurteiler B (intern)
  • Schumacher, Peter, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2011

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Al-Si Eutektikum

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