TY - THES

T1 - Einfluss von Nickel auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von AlSi-Legierungen

AU - Moritsch, Paul

N1 - nicht gesperrt

PY - 2023

Y1 - 2023

N2 - 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.

AB - 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.

KW - Alloy development

KW - Mechanical properties

KW - Nickel

KW - Al3Ni

KW - Aluminium alloys

KW - Material characterisation

KW - Legierungsentwicklung

KW - mechanische Eigenschaften

KW - Nickel

KW - Al3Ni

KW - Aluminiumlegierungen

KW - Materialcharakterisierung

U2 - 10.34901/mul.pub.2023.143

DO - 10.34901/mul.pub.2023.143

M3 - Masterarbeit

ER -