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Einfluss des primär ausgeschiedenen Mg2Si-Anteils sowie dessen Verteilung auf die Eigenschaften von sprühkompaktierten AlMgSiCu-Legierungen

Influence of primary precipitated Mg2Si-content and its distribution on properties of spray formed AlMgSiCu-alloys
 
: Stelling, O.; Ellendt, N.; Uhlenwinkel, V.; Krug, P.; Keßler, O.; Zoch, H.-W.; Commandeur, B.

HTM - journal of heat treatment and materials 63 (2008), Nr.5, S.276-283
ISSN: 0341-101X
ISSN: 1867-2493
ISSN: 2194-1831
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWS ()
Aluminiummagnesiumsiliciumlegierung; Sprühkompaktieren; Ausscheidungsprodukt; Magnesiumsilicid; Konzentrationsverteilung; Wärmebehandlung=Materialbearbeitung; Dichte=Masse; mechanische Eigenschaft; Warmfestigkeit; Mikrostruktur

Abstract
Legierungen auf Aluminiumbasis zeichnen sich durch eine geringe Dichte bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften aus. Die Verstärkung von Aluminiumlegierungen durch Mg2Si kann zu einer weiteren Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Warmfestigkeit, bei gleichzeitiger Dichtereduzierung beitragen. Durch gängige Gießprozesse lassen sich lediglich geringe Mengen Mg2Si in die Aluminiummatrix einbringen. Das Verfahren des Sprühkompaktierens bietet die Möglichkeit, eine feine Verteilung der Mg2Si-Partikel im Gefüge auch für große Mengen (>15 Masse-% Mg2Si) zu erzielen. Eine Vergröberung der Partikel wird hierbei durch hohe Abkühlraten unterdrückt. Aluminiumlegierungen mit Mg2Si-Gehalten von 22 - 34 Masse-% konnten mittels Sprühkompaktieren erfolgreich hergestellt werden. Sie wurden anschließend stranggepresst und wärmebehandelt. Allen Legierungen wurde ca. 1,8 Masse-% Kupfer beigegeben, um eine zusätzliche Steigerung der Festigkeit durch metastabile Al-Cu-Ausscheidungen zu erreichen. Die Werkstoffe wurden zur Beurteilung der Ausscheidungsverteilung metallografisch untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass für die untersuchten Legierungen die Mg2Si-Partikelgröße sowohl während des Umformens als auch während der Wärmebehandlung nahezu unbeeinflusst bleibt. Die Form und Verteilung der weiteren Phasen hingegen hängt wesentlich vom Wärmebehandlungszustand ab. Mittels Dichte- und Härtemessungen konnte die Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nachgewiesen werden. Die Warmfestigkeit der Werkstoffe wurde anhand von Zugversuchen bei erhöhter Temperatur bestimmt. Ein signifikanter Einfluss der durch Variation der Prozessführung beim Sprühkompaktieren eingestellten Mg2Si- Partikelgröße auf die mechanischen Eigenschaften konnte ausgemacht werden. Anwendungen für diese neuartigen Aluminiumlegierungen sind in Bereichen zu erwarten, in denen geringe Dichten in Verbindung mit hoher Warmfestigkeit gefordert sind, z. B in Verbrennungsmaschinen.
Entnommen aus TEMA

 

Aluminum based alloys equally exhibit low density and good mechanical properties. Reinforcement of such alloys with Mg2Si can lead to additional improvements in the mechanical properties, especially in thermal resistance, together with a reduction in density. Only a low Mg2Si-content can be reached in aluminium alloys using a common process. A fine distribution and high Mg2Si-content (>15 mass-% Mg2Si) can be achieved by spray forming. Due to its higher solidification rate the formation of undesired phase morphologies is suppressed by this production technique. Aluminum alloys with Mg2Si-contents of 22 - 34 mass-% were successfully spray formed and were subsequently extruded and heat treated. Additional alloying with 1.8 mass-% copper leads to a further increase in strength by metastable Al-Cu-phases. The microstructure, density and mechanical properties of these new light-weight aluminum alloys have been investigated. The size of the primary Mg2Si-particles in the alloys was not influenced by extrusion or heat treatment while changes in the other phases were observed. An increase in Mg2Si-content reduces the density to below 2.5 g/cm(exp 3) while improving the mechanical properties. During tensile tests at elevated temperatures the material exhibits good thermomechanical resistance. The Mg2Si particle size, obtained by variations in the spray forming prozess, had a significant influence on the mechanical properties. Applications for the new light-weight aluminum alloys can be expected wherever a reduced density together with high hot yield strength would lead to a more compact design in high temperature environments, such as in combustion engines.
© TEMA

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-83968.html