Bestimmung von α- und β-AlFeSi- Phasen in Aluminium ...

Bestimmung von α- und β-AlFeSi-Phasen in Aluminium-Knetlegierungen
M. Rosefort, C. Matthies, H. Buck, H. Koch
TRIMET ALUMINIUM AG
Aluminiumallee 1, 45356 Essen, Germany
Kurzbeschreibung
Die TRIMET ALUMINIUM AG bedient und versorgt die gesamte
industrieorientierte Wertschöpfungskette der Aluminiumwirtschaft.
Dabei stellt der Teilbereich PRIMARY
PRODUCTS Pressbolzen, Walzbarren sowie Primärgusslegierungen
für höchste Qualitätsanforderungen her. Eine
wichtige Rolle dabei spielen Produkte zur Herstellung von
Sicherheitsteilen für die Automobilindustrie, die nach Prüfung
auf Europas modernster Ultraschallprüfanlage mit
Null-Fehler-Garantie ausgeliefert werden. Insbesondere
für diese Produkte ist eine optimale Mikrostruktur erforderlich,
um die beständig steigenden Anforderungen an
die mechanischen Eigenschaften zu erfüllen. Bei den häufig
eingesetzten 6xxx-Legierungen ist die Ausbildung der
AlFeSi-Phasen ein wichtiger Aspekt bei der Mikrostrukturausbildung.
Angestrebt wird ein niedriger Anteil an
β-AlFeSi-Phasen, da diese β-AlFeSi-Phasen die mechanischen
Eigenschaften negativ beeinflussen.
Aus diesem Grund ist eine zuverlässige Analysenmethode
zur Unterscheidung von α- und β-AlFeSi-Phasen eine
wichtige Voraussetzung für die Entwicklung von Legierungen,
Wärmebehandlungen etc. Die Bestimmung von
α- und β-AlFeSi-Phasen in Aluminium-Knetlegierungen
ist aufgrund der geringen Phasenanteile und der geringen
Phasengröße erschwert. Eine mikroskopische Unterscheidung
auf der Basis der unterschiedlichen Morphologie der
α- und β-AlFeSi-Phasen ist nicht immer zuverlässig möglich.
Daher wurde von TRIMET die Möglichkeit zur Phasendifferenzierung
mittels REM und EDX untersucht. In dieser
Veröffentlichung werden Entwicklung und Untersuchung
dieser Methode beschrieben. Präsentiert werden die
durchgeführten Phasensimulationen, Gießversuche und
die daraus abgeleiteten methodologischen Ergebnisse.
Einleitung
Wie von den Aluminiumgusslegierungen bekannt,
können sich auch bei Aluminiumknetlegierungen aus
Schmelze und übersättigtem Mischkristall intermetallische
Verbindungen, wie beispielsweise AlFeSi-Phasen ausbilden.
Bei diesen AlFeSi-Phasen ist eine Differenzierung
zwischen den ver-schiedenen Phasenstrukturen (α- bzw.
β) von Bedeutung, da die plattenförmigen Strukturen der
β-Phase zu verschlechterten mechanischen Eigenschaften
führen, Bild 1.
Die technisch beste Möglichkeit zur α- und
β-Phasendifferenzierung sind EBSD-Messungen (EBSD:
Electron Backscatter Diffraction) der AlFeSi-Phasen. Diese
Messung liefert zuverlässige Ergebnisse, ist jedoch recht
aufwändig, bedingt ein mit EBSD ausgestattetes Rasterelektronenmikroskop
und ist daher nicht immer verfügbar.
Thema der hier vorgestellten Arbeit war daher die
Entwicklung und Überprüfung einer einfachen Methode
mittels EDX-Messungen (EDX: energy dispersive X-ray) der
Elementkonzentrationen zur Unterscheidung von α- und
β-AlFeSi-Phasen in Aluminiumknetlegierungen. Dabei
sollen die Silizium/Eisen-Verhältnisse der Phasen zur Phasendifferenzierung
herangezogen werden. Die Motivation
zur Entwicklung einer solchen Methode ist zusätzlich in
der Schwierigkeit begründet, AlFeSi-Phasen in Knetlegierungen
anhand des mikroskopischen Erscheinungsbildes
zu bestimmen. Diese Schwierigkeiten sind im geringen
Anteil und den sehr geringen Ausmaßen der AlFeSi-
Phasen in den niedriglegierten 6xxx-Knetlegierungen begründet.
Bild 1. a) “Chinesenschrift”-artige αc-AlFeSi-Phasen,
b) plattenförmige β-AlFeSi-Phasen.
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BESTIMMUNG VON α - UND β -ALFESI-PHASEN IN ALUMINIUM-KNETLEGIERUNGEN