21.07.2017 | Ausgabe 7/2017

Alternative Modifizierung der untereutektischen Legierung A356 durch Zugabe von Ca-Si-Ba

Foto der abgewandelten Formkonstruktion nach ASTM B108.14/ Quelle: American Foundrymen‘s Society

Foto der abgewandelten Formkonstruktion nach ASTM B108.14/ Quelle: American Foundrymen‘s Society

Untereutektischen Aluminiumlegierungen, wie zum Beispiel A356.0 (Al-7Si-0,3Mg), wird für gewöhnlich Strontium zugegeben, um eine chemisch modifizierte Morphologie zu erzielen. Die Modifizierung des eutektischen Siliziums von scharfen nadelförmigen Platten hin zu einer faserförmigen Struktur wird normalerweise angewandt, um die Duktilität der Legierung zu verbessern. Strontium-Zugaben sind jedoch relativ teuer, deshalb werden derzeit günstigere Alternativen untersucht. Eine solche alternative Zugabe, Ca-Si-Ba, das normalerweise zur Desoxidation in der Stahlindustrie verwendet wird, steht im Mittelpunkt dieser Studie. Die Auswirkungen einer Kombination der Modifizierungselemente Ca und Ba durch eine Zugabe von Ca-Si-Ba wurden untersucht; es stellte sich heraus, dass dadurch ein vollständig modifiziertes Gefüge erzielt werden kann. Die Dehnungswerte, die durch eine mit Ca-Si-Ba modifizierte Legierung A356.0 erreicht werden, entsprechen den Werten bei herkömmlichen Sr-Zugaben. Darüber hinaus wurde beobachtet, dass Zugaben von Ba und Ca auch nach einem Halten der Schmelze über 24 h, sowie nach mehrmaligem Wiedereinschmelzen beständig gegen übermäßiges Abklingen sind. Die Modifizierung von untereutektischen Aluminiumlegierungen mit Strontium wird bereits durch kleine Konzentrationen von Phosphor unterdrückt. Dagegen scheint eine Modifizierung mit Ca-Si-Ba unempfindlich gegen das Vorhandensein von Phosphor zu sein. Wenn Ca-Si-Ba und Sr gleichzeitig in der Legierung gefunden werden, dann ist die Legierung immer noch modifiziert.  

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Hypoeutectic aluminum alloys such as A356.0 (Al-7Si-0.3Mg) are usually subjected to strontium additions in order to obtain a chemically modified eutectic morphology. The modification of the eutectic silicon from sharp acicular plates to a fibrous structure is normally applied to improve the alloy ductility. However, strontium additions are relatively costly and less expensive alternatives are being investigated. One such addition, Ca-Si-Ba, which is traditionally used as a deoxidizer in the steel industry, is the focus of this study. The effects of the combination of the modifying elements Ca and Ba through a Ca-Si-Ba addition have been investigated and it has been found that a fully modified microstructure can be obtained. The elongation values obtained for Ca-Si-Ba modified A356.0 are equivalent to values from traditional Sr additions. Furthermore, Ba and Ca additions have been observed to be resistant to extensive fading even after holding the melt for 24 h and also during multiple remelting. Strontium modfication of hypoeutectic aluminum alloys is suppressed by small concentration of phosphorus. In contrast, Ca-Si-Ba modification appears to be insensitive to the presence of phosphorus. If Ca-Si-Ba and Sr are simultaneously found in the alloy, the alloy is still modified. 

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