Einfluss der Prozessparameter auf die Mikrostruktur und die ...

Dissertation Olaf Stelling Einleitung und Aufgabenstellung
1 Einleitung und Aufgabenstellung
Auf der Suche nach immer neuen technischen Entwicklungen mit möglichst ge-
ringe Masse bei steigenden Lebensdauern gewinnt der Leichtbau stetig an Be-
deutung. Neben dem Form- und Bedingungsleichtbau wird ein großes Potenzial
im Bereich des Stoffleichtbaus gesehen. Die Kombination aus geringer Dichte bei
gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen
kann hierbei als ein vorrangiges Ziel angesehen werden.
Hoch magnesium- und siliziumhaltige Aluminiumlegierungen stellen in diesem
Zusammenhang eine potenziell interessante Werkstoffgruppe dar. Aufgrund der
hohen Festigkeiten und der thermischen Stabilität bei gleichzeitig geringer Dichte
der intermetallischen Phase Mg2Si kann durch eine Steigerung ihres Anteils eine
deutliche Verbesserung der spezifischen Festigkeiten auch bei erhöhten Tempe-
raturen erreicht werden. Die Ausscheidungsgröße und –verteilung spielt für die
zu erzielenden Eigenschaften eine wesentliche Rolle. Um eine feine Verteilung
der Ausscheidungen im Matrixwerkstoff zu erreichen, kann auf schnellerstarrende
Urformverfahren wie das Sprühkompaktieren zurückgegriffen werden. Hierbei
lassen sich hohe Abkühlraten erzielen, wodurch eine Vergröberung während des
Erstarrens weitestgehend verhindert wird. Zudem lassen sich durch dieses Ver-
fahren Konzentrationen der Legierungselemente weit jenseits der Löslichkeits-
grenzen des Gleichgewichtszustands realisieren.
Die optimale Nutzung der Erstarrungs- und Ausscheidungsprozesse zur Hers-
tellung leistungsstarker Werkstoffe setzt die Kenntnis der mikrostrukturellen
Vorgänge während der Herstellungskette sowie deren Auswirkungen auf das Ei-
genschaftsprofil der Werkstoffe voraus. In der vorliegenden Arbeit sollen diese
Vorgänge für Aluminiumlegierungen mit hohen Anteilen der Mg2Si-Phase syste-
matisch analysiert und mit den mechanischen Eigenschaften korreliert werden.
Die Untersuchung des Gefüges in unterschiedlichen Stadien des Herstellungspro-
zesses soll Aufschluss über die Phasenentwicklungen in den einzelnen Prozess-
schritten geben. Inwiefern sich diese Gefügeveränderungen auf die mechani-
schen Eigenschaften auswirken, soll durch umfangreiche Härtemessungen der
unterschiedlichen Zustände beurteilt werden. Warmzugversuche an Proben im
Wärmebehandlungszustand T6 sollen das Potenzial der untersuchten Legierungen
als Konstruktionswerkstoff im Leichtbau aufzeigen. Beurteilt werden hierfür ins-
gesamt zwölf Werkstoffe unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung und
10