Diplomarbeit
Einfluss der Wärmebehandlung auf die Festigkeitsentwicklung von Al-Legierungen
Verfasser:
Julian Galler
Laurenz Moser
Aufgabenstellung/Ziele dieser Untersuchungen:
Der Fokus dieser Arbeit liegt auf der werkstofftechnischen Weiterentwicklung von 6xxx-Aluminiumblechen für den Automobilbau.
Durch eine gesteigerte Festigkeit bei gleichbleibender Umformbarkeit lassen sich die Blechdicken reduzieren, was das Fahrzeuggewicht verringert und somit zur Emissionsminderung beiträgt.
Zudem ermöglichen optimierte, wärmebehandelte Al-Mg-Si-(Cu)-Legierungen die Substitution von Stahlkomponenten, wodurch eine weitere Masseneinsparung realisiert wird.
In dieser Arbeit werden die Einflüsse verschiedener Vorauslagerungsbedingungen bei der Wärmebehandlung sowie variierender Legierungszusammensetzungen analysiert und deren Wirkung detailliert erläutert.
Lee, S., Kang, H., Jeon, J., & Bae, D. (2022). Influence of the Composition and Vacancy Concentration on Cluster Decomposition Behavior in Al–Si–Mg Alloy: A Kinetic Monte Carlo Study. Materials, 15(19), 6552. https://doi.org/10.3390/ma15196552
Ergebnisse der Literaturrecherche:
Die Bildung kleiner Atomansammlungen (Cluster) aus Magnesium, Silizium und Kupfer führen bereits zu einer Festigkeitssteigerung.
Durch eine unterschiedliche Wärmebehandlung wird die Clustergröße und -verteilung und somit die Umformbarkeit beeinflusst.
Für die Festigkeit ist das Verhältnis von Magnesium und Silizium sowie der Anteil von Kupfer besonders wichtig.
Die Cluster verhindern, dass sich das fertige Bauteil leicht verformt.
Durch eine unterschiedliche Wärmebehandlung wird die Clustergröße und -verteilung und somit die Umformbarkeit beeinflusst.
Für die Festigkeit ist das Verhältnis von Magnesium und Silizium sowie der Anteil von Kupfer besonders wichtig.
Die Cluster verhindern, dass sich das fertige Bauteil leicht verformt.
Ergebnisse der praktischen Versuche:
Mg/Si-Verhältnis:
Unterschiedliche Zusammensetzungen haben auf die Festigkeit und Umformbarkeit einen großen Einfluss.
Cu-Zugabe:
Bei höherem Kupfergehalt werden die Cluster dichter und damit steigt die Dehngrenze. Wärmebehandlung: Mit der richtigen thermischen Behandlung kann die Dichte sowie Größe der Cluster gesteuert werden und somit die mechanischen Eigenschaften der Legierung.
Unterschiedliche Zusammensetzungen haben auf die Festigkeit und Umformbarkeit einen großen Einfluss.
Cu-Zugabe:
Bei höherem Kupfergehalt werden die Cluster dichter und damit steigt die Dehngrenze. Wärmebehandlung: Mit der richtigen thermischen Behandlung kann die Dichte sowie Größe der Cluster gesteuert werden und somit die mechanischen Eigenschaften der Legierung.
Vergleich von verschiedenen Wärmebehandlungen bei Al-Mg-Si-Cu-Legierungen mit einem niedrigen Mg/Si-Verhältnis im Spannungs-Dehnungs-Diagramm
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