Einfluss von Nickel auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von AlSi-Legierungen

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, wie sich Nickel als Legierungselement auf die Morphologie und die mechanischen Kennwerte von Aluminiumlegierungen, insbesondere auf die Warmfestigkeit, auswirkt. Hierzu wurden zwei Versuchsreihen von verbreiteten Legierungen mit steigendem Nickelgehalt hergestellt. Eine Versuchsreihe deckt den Bereich der universell einsetzbaren AlSi7Mg0.3-Legierung (EN AC-42100) ab, während speziell für den Bereich der warmfesten Aluminiumlegierungen eine Kolbenlegierung AlSi12Mg1Cu1 (EN AC-48000) gewählt wurde. Für jede Versuchsreihe wurden drei Schmelzen hergestellt und der Nickelgehalt jeweils um 0.5% erhöht, wobei mit nickelfreien Schmelzen begonnen wurde. Zur Ermittlung der mechanischen Kennwerte wurden die abgegossenen Proben nach einer T6-Wärmebehandlung mittels Zugprüfung bei Raumtemperatur und 180°C geprüft. Die Wirkung von Nickel auf die Korngröße oder Erstarrungseigenschaften, sowie das Gefüge, wurde mittels Lichtmikroskop durchgeführt. Die Verteilung der Ausscheidungen und gebildeten Phasen konnte im Rasterelektronenmikroskop durch EDX-Mapping analysiert werden. Das Zulegieren von Nickel in Aluminiumlegierungen führt zu einer Steigerung der Festigkeit im Allgemeinen sowie der Warmfestigkeit im Speziellen. Die Warmzugfestigkeit der AlSi7Mg0.3-Legierung wurde durch Zugabe von 1% Ni von 233 MPa auf 254 MPa gesteigert, was einer Verbesserung von ca. 10% entspricht. Bei der AlSi12Mg1Cu1-Legierung konnte zumindest eine geringere Steigerung von 3% auf 302 MPa erreicht werden. Diese Verbesserung geht jedoch mit einer Abnahme der Bruchdehnung und einer leichten Zunahme der Korngröße einher. Gefügeuntersuchungen mit Hilfe des Rasterelektronenmikroskops ermöglichten den Nachweis von Al3Ni-Phasen im Randgebiet zwischen eutektischem Silizium und der α-Matrix. Durch die Einlagerung dieser harten Phase, sowie weiterer thermisch stabiler Aluminiden, lassen sich die mechanischen Eigenschaften je nach Größe und Volumenanteil steigern.

Details

Titel in ÜbersetzungInfluence of nickel on the microstructure and mechanical properties of AlSi alloys.
OriginalspracheDeutsch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung30 Juni 2023
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023