Die Wirkung von intermetallischen Phasen auf das Bruchverhalten von Al-Si-Cu-Mg-Basislegierungen

Das Bruchverhalten oder die Schlagzähigkeit wird von der Legierungszusammensetzung, der Erstarrungsgeschwindigkeit und den Wärmebehandlungsbedingungen beeinflusst. Die Studie wurde durchgeführt, um die Wirkung von intermetallischen Phasen auf das Bruchverhalten von unmodifizierten und Sr-modifizierten Al-Si-Cu-Mg- Basislegierungen zu untersuchen. Zur Herstellung der Gussteile nutzte man experimentell und industriell hergestellte A 319-Legierungen, die 0 bis 0,6 % Mg enthielten. Zum Gießen der Probestäbe kamen zwei unterschiedliche Dauerformen zum Einsatz: eine sternförmige und eine L-förmige Kokille. Die durch diese beiden Formen realisierten Abkühlraten gewährleisten Sekundärdendritenarmabstände (SDAS) von 24 bzw. 50 μm. Die Probestäbe wurden bei 180 °C (T6-Behandlung) und bei 220 °C (T7-Behandlung) für 2 bis 24 Stunden wärmebehandelt. Es wurde beobachtet, dass es durch die Zugabe von Mg zur Ausscheidung der Phasen β-Mg₂Si, Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆, π-Al₈Mg₃FeSi₆ sowie der blockförmigen Phase θ-Al₂Cu kommt. Die Bruchoberflächen der unmodifizierten Legierungen zeigen langgestreckte Siliziumpartikel mit inneren Rissen, während bei den Sr-modifizierten Legierungen eine grübchenförmige Ausbildung in der gesamten Matrix vorhanden ist. Mit ansteigendem Mg-Gehalt bis 0,6 % nimmt auch die Anzahl vorhandener gebrochener Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆- und π-Al₈Mg₃FeSi₆-Phasen zu. Die Absenkung der Abkühlrate oder die Erhöhung der Auslagerungstemperatur verändern das Bruchverhalten im Gegensatz zur Legierungszusammensetzung nicht signifikant. Fracture behavior, as well as impact toughness, is influenced by alloy composition, solidification rate, and the heat treatment conditions applied. This study was undertaken to investigate the effects of intermetallics on the fracture behavior of non-modified and Sr-modified Al-Si-Cu-Mg base alloys. Castings were prepared from both experimental and industrial 319 alloy melts containing 0–0.6wt% Mg. Test bars were cast in two different molds, namely a star-like permanent mold and an L-shaped permanent mold, which provided cooling rates corresponding to secondary dendrite arm spacing (SDAS) values of 24 and 50 μm respectively. The bars were tempered at 180C (T6 treatment) and 220C (T7 treatment) for 2–48 hours. It was observed that the addition of Mg resulted in the precipitation of the β-Mg₂Si, Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆, π-Al₈Mg₃FeSi₆, and the blocklike θ-Al₂Cu phases. The fractured surfaces of non-modifi ed alloys exhibited long Si particles with cracks in the interior, while those of the Sr-modified alloys displayed a dimpled structure throughout the matrix. Increasing the Mg content up to 0.6 % resulted in the appearance of fractured particles of Q-Al₅Mg₈Cu₂Si₆ and π-Al₈Mg₃FeSi₆ phases. Decreasing the cooling rate or increasing the aging temperature did not alter the fracture mechanism with respect to the alloy composition. Rubrik: TECHNIK