Alternativen zum Al-Si-Eutektikum bei Aluminium-Gusslegierungen

Viele der derzeit verwendeten Aluminium-Gusslegierungen basieren auf dem Aluminium-Silizium-Eutektikum, weil dieses System eine hervorragende Vergießbarkeit gewährleistet. Die Festigkeit dieser Legierungen im Hochtemperaturbereich ist jedoch begrenzt. Deshalb ist es wünschenswert, alternative eutektische Systeme zu fi nden, die als Basis einer neuen Generation von Aluminium-Gusslegierungen mit höherer Festigkeit bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen dienen. In dieser Studie werden die Aluminium-Nickel-, Aluminium-Eisen- und Aluminium-Eisen-Nickel-Eutektika als mögliche Alternativen zum Aluminium-Silizium-Eutektikum bei der Zusammensetzung von Aluminium-Gusslegierungen präsentiert. Die Vergießbarkeit und die Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur und bei erhöhten Temperaturen (350 °C) wurden gemessen und mit den Eigenschaften des Aluminium-Silizium-Eutektikums verglichen. Es stellte sich heraus, dass die Vergießbarkeit und die Festigkeitseigenschaften bei Raumtemperatur der alternativen Eutektika mit denen des Aluminium-Silizium-Eutektikums vergleichbar waren; bei der Zugfestigkeit bei erhöhter Temperatur sind die alternativen eutektischen Systeme jedoch erheblich im Vorteil.Einführung
Die Mehrzahl der traditionellen Aluminium-Gusslegierungen basiert auf dem Aluminium-Silizium-Eutektikum, weil dieses hervorragende Gießeigenschaften aufweist; hierzu gehören auch die gute Fließfähigkeit und die Beständigkeit gegen Warmrisse. Unglücklicherweise kommt die Solidustemperatur in diesem System nicht über 577 °C hinaus, und die Haupt-Legierungsbestandteile in herkömmlichen Aluminium-Gusslegierungen, wie Zink, Magnesium und Kupfer, setzen die Liquidustemperatur bei diesen Legierungen weiter herab. Außerdem besitzen diese Legierungselemente ein hohes Diffusionsvermögen in fester Aluminiumlösung, das sich mit steigender Temperatur weiter erhöht [2]. Deshalb haben Gusslegierungen, die auf dem Aluminium-Silizium-Eutektikum und herkömmlichen Verstärkungselementen basieren, eine gute Festigkeit bei Raumtemperatur; diese Festigkeit wird jedoch rapide herabgesetzt, wenn die Temperaturen bei der Anwendung 250 °C oder mehr betragen. Des Weiteren interagiert das Silizium mit Aluminium und Eisen (das in kommerziellen Aluminium-Gusslegierungen unweigerlich vorhanden ist) und bildet schädliche intermetallische Verbindungen wie die β-(Al5SiFe) Phase [6], welche die Duktilität der Legierung nachteilig beeinflusst. Das Silizium interagiert auch mit Ausfällungs-Verstärkungselementen und vermindert deren verstärkenden Effekt. … Nachdruck aus Trans. Amer. Foundrym. Soc. Paper 15-089, mit freundlicher Genehmigung der American Foundrymen‘s Society.
Deutsche Bearbeitung von Andreas Nebl, Salzweg, www.uebersetzungen-nebl.de6 Seiten