12.10.2015 | Ausgabe 10/2015

Entstehung von intermetallischen Phasen in Mehrkomponenten-Al-Si Gusslegierungen mit unterschiedlichen Gehalten an Cu, Mg und Fe

Gefügeaufnahmen im Gusszustand von: Legierung (356-0,5Cu) (Quelle: American Foundrymen‘s Society, Université Laval, Québec, Québec, Canada / Université du Québec à Chicoutimi, Chicoutimi, Quebec, Canada)

Gefügeaufnahmen im Gusszustand von: Legierung (356-0,5Cu) (Quelle: American Foundrymen‘s Society, Université Laval, Québec, Québec, Canada / Université du Québec à Chicoutimi, Chicoutimi, Quebec, Canada)

In dieser Arbeit wurde der Einfluss des Cu-, Mg- und Fe-Gehalts auf die Gefügeentwicklung von Legierungen auf Al-Si-Basis untersucht. Zunächst wurde das Gefüge von vier Al-Si-Legierungen mit unterschiedlichem Cu-, Mg- und Fe-Gehalt im Gusszustand unter Verwendung von Differentialthermoanalyse (DSC), optischer Mikroskopie und Elektronenmikroskopie studiert. Anschließend wurde der Einfluss verschiedener Lösungsglühbehandlungen auf die Gefügeentwicklung der Legierungen ausgewertet. Durch thermodynamische Berechnungen wurden die Gefügeentwicklungen nach dem Lösungsglühen verifiziert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Auflösung der Q-Al5Cu2Mg8Si6-Phase stark vom Cu-und Mg-Gehalt abhängig war. Das heißt, dass bei “‘‹Al-Legierungen mit niedrigem Cu-Gehalt (z. B. 1,5 %) der DSC-Peak, welcher der Q-Phase entspricht, nach fünfstündigem Lösungsglühen bei 5°C verschwand. In den Legierungen mit hohem Cu-Gehalt (z. B. 3,4 %) war der Peak jedoch auch nach 20-stündigem Lösungsglühen immer noch vorhanden. Zusätzlich veranschaulicht die Studie auch, dass bei 356Al-Legierungen mit hohem Cu- und Fe-Gehalt eine längere Lösungsglühdauer dazu führte, dass das gelöste Cu sukzessive an die N-Al7Cu2Fe-Phase verloren ging.

Einführung
Durch eine ausgezeichnete Vergießbarkeit, eine bessere Wärmeleitfähigkeit und eine hohe spezifische Festigkeit stellen untereutektische Al-Si-Legierungen eine geeignete Alternative zu Gusseisen bei der Herstellung von Motorenteilen (z. B. Zylinderköpfe) dar. Untereutektische Al-Si-Legierungen, die Cu und/oder Mg enthalten (z. B. 319 und 356) haben in der Automobil-Industrie ein breites Anwendungsspektrum. Die großen eutektischen Phasen (θ-Al2Cu und Q-Al5Cu2Mg8Si6), die während der Erstarrung auftreten, werden im Allgemeinen durch Anwendung einer geeigneten Lösungsglühbehandlung aufgelöst und und werden als fein und gleichmäßig verteilte metastabile Phasen zur Stärkung der Legierungen wieder ausgefällt.


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