Influence of alloying elements (Cu, Mg, Ag) and hot rolling on the solidification microstructure, precipitation microstructure and hardness of an Al-Cu-Mg-Ag alloy

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst untersucht welchen Einfluss der Cu-Gehalt auf das Erstarrungsgefüge, das Ausscheidungsgefüge und die Härte besitzt. Anschließend wurde der Einfluss der Zugabe von 0.7 wt.% Ag und 0.3 wt.% Mg bezüglich derselben Parameter betrachtet, dabei wurden die Elemente sowohl separat als auch gemeinsam zulegiert. Die Ziellegierung Al-4Cu-0.3Mg-0.7Ag wurde zuletzt auf sechs unterschiedliche Blechdicken bei 250 °C warm gewalzt und in drei verschiedenen Zuständen analysiert: (i) im verformten Zustand, (ii) nach einer T4 Lösungsglühung bei 540 °C für 6 Stunden und (iii) einer Alterung bei 170 °C für 12 Stunden. Die Betrachtung des Gefüges wurde für die Aufbaulegierungen nach einer Barker Ätzung unter dem Lichtmikroskop und für die Al-4Cu-0.3Mg-0.7Ag Legierung und die gerollten Proben unter dem REM durchgeführt. Die Ermittlung der Härte erfolgte nach Vickers, die T4 behandelten Proben wurden dabei für sieben Tage kalt ausgelagert. Das Verhalten der Ausscheidungen wurde mit Hilfe der Kleinwinkel-Röntgenstreuung (SAXS) bei 170 °C und DSC betrachtet.
Es konnte gezeigt werden, dass mit zunehmenden Cu Gehalt die Härte zunimmt, die Bildung einer signifikanten Menge von Ausscheidungen beginnt ab einem Gehalt von 4 wt.% Cu. Eine Zugabe von 0.3 wt.% Mg zu einer Al-4Cu Legierung führt zu einer Zunahme der Härte und verschiebt die Bildung der GP-Zonen bei 170 °C im SAXS zu einem späteren Zeitpunkt. Die Beimengung von 0.7 w.t% Ag zu einer Al-4Cu Legierung resultiert in einer gesteigerten Härte und Zunahme der Ausscheidungsdichte und Vergröberung. Die Härtemessung der Al-4Cu-0.3Mg-0.7Ag Legierung zeigt die höchsten Werten und die sich bildenden Ω-Phase vergröbert zunächst und zeigt anschließend eine exzellente thermische Stabilität im betrachteten Zeitraum von 40 Stunden. Die Härte der Proben nach dem Walzen liegen unabhängig von der nachfolgenden Behandlung unterhalb der ursprünglichen Legierung. Der Porod Radius der gerollten Proben ändert sich kaum, jedoch die Ausscheidungdichte zeigt leichte Unterschiede. Diese Masterarbeitet liefert ein grundlegendes Verständnis des Einflusses der Legierungselemente (Cu, Mg, Ag) und des Warmwalzens auf das Erstarrungsgefüge, Ausscheidungsgefüge und die Härte im Al-Cu-Mg-Ag Legierungssystem. Mit Hilfe dieser können weitere Legierungsentwicklungen durchgeführt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungEinfluss der Legierungselemente (Cu, Mg, Ag) und Warmwalzen auf das Erstarrungsgefüge, Ausscheidungsgefüge und die Härte in einer Al-Cu-Mg-Ag Legierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung15 Dez. 2023
DOIs
StatusVeröffentlicht - 2023