Verbesserung der Umformbarkeit von Al-Mg-Si-Legierungen für Automobilaußenhautanwendungen

Al-Mg-Si-Legierungen stellen eine bedeutende Werkstoffklasse für den Einsatz als Außenhautmaterial im Automobilbau dar, stehen jedoch in Konkurrenz zu kostengünstigeren Tiefziehstählen. Aluminium (Al) bietet zwar den klaren Vorteil einer deutlichen Gewichtsreduktion gegenüber Stahl, weist jedoch insbesondere hinsichtlich der Umformbarkeit gewisse Nachteile auf. Ziel dieser Arbeit ist daher die Verbesserung der Umformbarkeit von Al-Mg-Si-Legierungen durch praxisnahe Anpassungen der chemischen Zusammensetzung sowie der thermomechanischen Prozessparameter. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse, wie Gefügebestandteile (Primärphasen, Dispersoide, Ausscheidungsphasen und die Textur) die Umformbarkeit beeinflussen. Zur Charakterisierung werden Laborversuche (Zugversuch, Falztest) mit Tiefziehversuchen unter Einsatz eines industrienahen Werkzeugs kombiniert. Die Auswertung des Verfestigungsverhaltens mittels Kocks-Mecking-Plots liefert eine erste wichtige Einschätzung der Performance im Tiefziehprozess. Während Primärphasen und Dispersoide vor allem die Anfangsverfestigung erhöhen, beeinflussen gelöste Si- und Mg-Atome den Verlauf des Plots. Eine verzögerte dynamische Erholung führt dazu, dass die Verfestigungsrate langsamer mit zunehmender Verformung sinkt, wodurch das Versagen durch Einschnürung infolge plastischer Instabilität hinausgezögert wird. Die Dehnratenempfindlichkeit wird bei Al traditionell als weniger entscheidend für die Umformbarkeit angesehen. Die Versuche mit unterschiedlichen Ziehgeschwindigkeiten zeigen jedoch interessante Effekte, wobei ein erhöhter Si-Gehalt auch hier positive Auswirkungen hat. Hinsichtlich der Falzbarkeit treten andere Einflussgrößen in den Vordergrund als bei der Tiefziehbarkeit, da es sich um einen vom Bruchverhalten dominierten Prozess handelt. Neben den Primärphasen, deren Morphologie durch Mn-Gehalt, Homogenisierung und Walzprozess beeinflusst wird, spielt die Textur eine zentrale Rolle.