21.04.2016 | Ausgabe 4/2016

Kokillengussteile aus hochfesten und hochduktilen Ba-behandelten untereutektischen Al-Si-Legierungen

Darstellung des Al-Si-Zustandsdiagramms. (Bildquelle: © die Autoren)

In Maschinenbau-Konstruktionen werden leichte Aluminiumlegierungen mit einer Vielzahl von Eigenschaften verwendet. Untereutektische Al-Si-Legierungen haben ein geringes Gewicht. Für hochfeste und hoch duktile untereutektische Al-Si-Legierungen, die durch konventionelle Gießverfahren hergestellt werden, gibt es kommerziell rentable Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobil- und in der Rüstungsindustrie. Kokillengussteile, die durch Zugabe von 0,5 bis 2,0 Gew.-% Ba in geschmolzene Al-6 bis 10,5 Gew.-% Siliziumlegierungen hergestellt wurden, ergaben untereutektische Legierungen mit einem nur sehr geringen Anteil an Porosität und Gussfehlern. Diese Legierungen zeigten ein sehr feinkörniges Gefüge und erreichten sowohl im Gusszustand, als auch nach einer T6-Wärmebehandlung erhöhte Festigkeit und Duktilität. Die Festigkeit dieser Gusslegierungen lag im Bereich zwischen 122 und 145 MPa, die Duktilität im Bereich von 23 bis 27 %, während Legierungen mit geringerem Si-Gehalt (6%) eine geringere Zugfestigkeit (UTS), aber eine höhere Duktilität aufwiesen. Allerdings ergab eine T6 Wärmebehandlung von Ba-haltigen Al-6% Si-Legierungen eine UTS zwischen 133 und 142 MPa und eine Duktilität von 32 bis 35 %. Die weitere Arbeit wird sich auf die Zugabe von Mg zur Legierung konzentrieren, um das Ansprechen auf eine Wärmebehandlung und die Zugfestigkeit zu verbessern.

Einführung
Die ständig wachsenden Anforderungen zur Gewichtsreduzierung und Verringerung der Treibstoff kosten in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobil- und in der Rüstungsindustrie sind stetige Motivation für die Entwicklung von neuen Leichtmetall-Legierungen. Wegen ihres geringen Gewichts und ihrer attraktiven mechanischen Eigenschaften wurde den untereutektischen Legierungen auf Al-Si-Basis viel Aufmerksamkeit geschenkt. Wenn solche Legierungen, die ein interdendritisches eutektisches Gefüge mit Silizium in Form von feinen Nanolamellen/Nanofasern aufweisen, mit konventionellen Gießverfahren hergestellt werden, sollten sie die oben genannten Anforderungen an höhere Festigkeit und Duktilität im Gegensatz zu bestehenden AL-Si-Legierungen erfüllen, insbesondere dann, wenn sie durch Ausscheidungshärten noch weiter verstärkt wurden.

Nachdruck aus Trans. Amer. Foundrym. Soc. Paper 15-087, mit freundlicher Genehmigung der American Foundrymen‘s Society.
Deutsche Bearbeitung von Andreas Nebl, Salzweg, www.uebersetzungen-nebl.de


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