Untersuchung von Einzelausscheidungen in Aluminiumlegierungen ...

2.3. ALUMINIUMLEGIERUNGEN 35
suchung ein Musterbeispiel für das Prinzip der Ausscheidungshärtung bzw.
Aushärtung dar. Hierbei wird die Festigkeitssteigerung durch Ausscheidungen
einer zweiten Phase bei der Auslagerung eines übersättigten Mischkristalls
erreicht, insofern die Ausscheidungsteilchen die zu verfestigende Matrix
in einer feindispersen Verteilung durchdringen [Ber08]. Die Ausscheidungshärtung
verleiht den entsprechenden Aluminiumlegierungen große Bedeutung
als Strukturwerkstoffe. Ohne Aushärtbarkeit wären die Einsatzmöglichkeiten
von Aluminiumlegierungen für Konstruktionszwecke sehr beschränkt. Die in
Luft- und Raumfahrt verwendeten AlCu-Legierungen enthalten üblicherweise
0,6 bis 6,8 Gewichtsprozent Kupfer. Allerdings gelten Legierungen mit
derartigen Kupferanteilen aufgrund ihrer Rissneigung beim Schweissen als
schlecht bzw. nicht schweissbar.
Das binäre AlCu-Phasendiagramm (siehe Abbildung 2.6) ist gekennzeichnet
durch eine eutektische Erstarrung (eutektischer Punkt bei 547 ∘ C und 33,2
Gew.-% Cu) und eine begrenzte Löslichkeit von Kupfer im α-Mischkristall.
Die maximale Löslichkeit von Cu in Al beträgt 5,65 Gew.-% (ca. 2,4 at.-%)
bei 548 ∘ C und nimmt zu niedrigeren Temperaturen stark ab (auf weniger als
1 Gew.-% bei Temperaturen unterhalb 300 ∘ C und weniger als 0,1 Gew.-%
bei Raumtemperatur).
Zur Aushärtung wird eine Zusammensetzung verwendet, die bei höheren
Abbildung 2.6: Das binäre Al-Cu-Phasendiagramm. Dargestellt ist der aluminiumreiche
Teil des Gleichgewichtsphasendiagramms. Die in rot angedeuteten Bereiche
geben annähernd die Existenzgebiete der einzelnen metastabilen Ausscheidungspasen
an [Klo07], [Ost07] und [Ber08].
Temperaturen als Mischkristall α vorliegt, bei tieferen Temperaturen im thermodynamischen
Gleichgewicht aber aus einem Phasengemenge α + Θ besteht
[Got07]. Der α-Mischkristall hat kubisch flächenzentrierte Struktur und die