Einfluss des primär ausgeschiedenen Mg2Si-Anteils sowie dessen Verteilung auf die Eigenschaften von sprühkompaktierten AlMgSiCu-Legierungen*

Abstract

Kurzfassung Legierungen auf Aluminiumbasis zeichnen sich durch eine geringe Dichte bei gleichzeitig guten mechanischen Eigenschaften aus. Die Verstärkung von Aluminiumlegierungen durch Mg2Si kann zu einer weiteren Verbesserung der Eigenschaften, insbesondere der Warmfestigkeit, bei gleichzeitiger Dichtereduzierung beitragen. Durch gängige Gießprozesse lassen sich lediglich geringe Mengen Mg2Si in die Aluminiummatrix einbringen. Das Verfahren des Sprühkompaktierens bietet die Möglichkeit, eine feine Verteilung der Mg2Si-Partikel im Gefüge auch für große Mengen (> 15 Ma.-% Mg2Si) zu erzielen. Eine Vergröberung der Partikel wird hierbei durch hohe Abkühlraten unterdrückt. Aluminiumlegierungen mit Mg2Si-Gehalten von 22-34 Ma.-% konnten mittels Sprühkompaktieren erfolgreich hergestellt werden. Sie wurden anschließend stranggepresst und wärmebehandelt. Allen Legierungen wurde ca. 1,8 Ma.-% Kupfer beigegeben, um eine zusätzliche Steigerung der Festigkeit durch metastabile Al-Cu-Ausscheidungen zu erreichen. Die Werkstoffe wurden zur Beurteilung der Ausscheidungsverteilung metallografisch untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass für die untersuchten Legierungen die Mg2Si-Partikelgröße sowohl während des Umformens als auch während der Wärmebehandlung nahezu unbeeinflusst bleibt. Die Form und Verteilung der weiteren Phasen hingegen hängt wesentlich vom Wärmebehandlungszustand ab. Mittels Dichte- und Härtemessungen konnte die Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Verbesserung der mechanischen Eigenschaften nachgewiesen werden. Die Warmfestigkeit der Werkstoffe wurde anhand von Zugversuchen bei erhöhter Temperatur bestimmt. Ein signifikanter Einfluss der durch Variation der Prozessführung beim Sprühkompaktieren eingestellten Mg2Si-Partikelgröße auf die mechanischen Eigenschaften konnte ausgemacht werden. Anwendungen für diese neuartigen Aluminiumlegierungen sind in Bereichen zu erwarten, in denen geringe Dichten in Verbindung mit hoher Warmfestigkeit gefordert sind, z. B. in Verbrennungsmaschinen. ▪