TY - BOOK

T1 - Legierungs- und Prozessdesign von Al-Mg-Si Knetlegierungen für den Automobilbau

AU - Prillhofer, Ramona

N1 - nicht gesperrt

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Aluminium bietet aufgrund seines Eigenschaftsprofils ein sehr breites Anwendungsspektrum. Vor allem in der Automobilindustrie ist der Leichtbau-Werkstoff nicht mehr wegzudenken. Gesetzliche Bestimmungen in Hinblick auf die Reduktion von CO2-Emissionen führen dazu, dass sich der Bedarf an Al-Karosserieblechen in den nächsten vier Jahren vervierfacht. Werkstoffe für den Einsatz im Automobil müssen ein sehr komplexes Anforderungsprofil erfüllen. Als Beispiel sei die Forderung nach gleichzeitig höherer Festigkeit und besserem Umformvermögen genannt. Die 6xxx-Legierungsfamilie (AlMgSi) kann aufgrund ihrer spezifischen mechanischen Eigenschaften, Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Fügbarkeit und ihrer fließfigurenfreien Oberfläche universell im Karosseriebau eingesetzt werden. Industriell werden bereits viele genormte AlMgSi-Legierungen eingesetzt. Aufgrund ihrer breiten Legierungsfenster versprechen sie eine hohe Variationsbreite bei der Einstellung der mechanischen Eigenschaften. Dieses Potenzial kann allerdings nur dann genutzt werden, wenn die komplexe Wirkungsweise verschiedenster Legierungselemente und deren Gehalte bekannt ist. Neben der chemischen Zusammensetzung haben zudem die Prozessparameter bei der Halbzeugherstellung erheblichen Einfluss auf das schlussendliche Materialverhalten. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erarbeitung von praxisorientierten Möglichkeiten, wie durch Legierungs- und Prozessdesign das Eigenschaftsprofil innerhalb sowie außerhalb der EN AW-6016 in Hinblick auf Umformbarkeit, Bauteilendfestigkeit sowie Recyclingfreundlichkeit weiterentwickelt werden kann. Durch systematische Variation der chemischen Zusammensetzung (Si, Mg, Cu, Mn und Fe) in Labor- und Industrieversuchen wurde ein grundsätzliches Verständnis der mannigfaltigen Wirkungsweise variierender Legierungselemente aufgebaut. Dabei zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit des Eigenschaftsprofils vom Si/Mg-Verhältnis und Si-Überschuss. Hohe Bauteilendfestigkeiten erfordern einen hohen Anteil aushärtender Phasenanteile (Mg, Si, (Cu) ↑). Eine optimale Kombination aus Festigkeit und Umformbarkeit kann durch einen entsprechenden Si-Überschuss sowie durch ein optimales Verhältnis aus Fe und Mn erzielt werden. Damit das volle Potenzial der Legierungselemente genutzt werden kann, ist ebenso die richtige Wahl der Prozessparameter, vor allem bei den fertigungsbedingt notwendigen Wärmbehandlungen, wesentlich. Es hat sich gezeigt, dass die Lösungsglühung mit anschließender Abschreckung und die Stabilisierungsbehandlung die einflussreichsten Prozessschritte im Zuge der Halbzeugfertigung von aushärtbaren Karosserielegierungen sind. Die Wahl der Glühtemperatur und -zeit ist dabei wesentlich von der chemischen Zusammensetzung sowie von der schlussendlichen Bauteilanwendung (Innenstruktur oder Außenhaut) abhängig.

AB - Aluminium bietet aufgrund seines Eigenschaftsprofils ein sehr breites Anwendungsspektrum. Vor allem in der Automobilindustrie ist der Leichtbau-Werkstoff nicht mehr wegzudenken. Gesetzliche Bestimmungen in Hinblick auf die Reduktion von CO2-Emissionen führen dazu, dass sich der Bedarf an Al-Karosserieblechen in den nächsten vier Jahren vervierfacht. Werkstoffe für den Einsatz im Automobil müssen ein sehr komplexes Anforderungsprofil erfüllen. Als Beispiel sei die Forderung nach gleichzeitig höherer Festigkeit und besserem Umformvermögen genannt. Die 6xxx-Legierungsfamilie (AlMgSi) kann aufgrund ihrer spezifischen mechanischen Eigenschaften, Umformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit, Fügbarkeit und ihrer fließfigurenfreien Oberfläche universell im Karosseriebau eingesetzt werden. Industriell werden bereits viele genormte AlMgSi-Legierungen eingesetzt. Aufgrund ihrer breiten Legierungsfenster versprechen sie eine hohe Variationsbreite bei der Einstellung der mechanischen Eigenschaften. Dieses Potenzial kann allerdings nur dann genutzt werden, wenn die komplexe Wirkungsweise verschiedenster Legierungselemente und deren Gehalte bekannt ist. Neben der chemischen Zusammensetzung haben zudem die Prozessparameter bei der Halbzeugherstellung erheblichen Einfluss auf das schlussendliche Materialverhalten. Ziel der vorliegenden Arbeit war die Erarbeitung von praxisorientierten Möglichkeiten, wie durch Legierungs- und Prozessdesign das Eigenschaftsprofil innerhalb sowie außerhalb der EN AW-6016 in Hinblick auf Umformbarkeit, Bauteilendfestigkeit sowie Recyclingfreundlichkeit weiterentwickelt werden kann. Durch systematische Variation der chemischen Zusammensetzung (Si, Mg, Cu, Mn und Fe) in Labor- und Industrieversuchen wurde ein grundsätzliches Verständnis der mannigfaltigen Wirkungsweise variierender Legierungselemente aufgebaut. Dabei zeigte sich eine deutliche Abhängigkeit des Eigenschaftsprofils vom Si/Mg-Verhältnis und Si-Überschuss. Hohe Bauteilendfestigkeiten erfordern einen hohen Anteil aushärtender Phasenanteile (Mg, Si, (Cu) ↑). Eine optimale Kombination aus Festigkeit und Umformbarkeit kann durch einen entsprechenden Si-Überschuss sowie durch ein optimales Verhältnis aus Fe und Mn erzielt werden. Damit das volle Potenzial der Legierungselemente genutzt werden kann, ist ebenso die richtige Wahl der Prozessparameter, vor allem bei den fertigungsbedingt notwendigen Wärmbehandlungen, wesentlich. Es hat sich gezeigt, dass die Lösungsglühung mit anschließender Abschreckung und die Stabilisierungsbehandlung die einflussreichsten Prozessschritte im Zuge der Halbzeugfertigung von aushärtbaren Karosserielegierungen sind. Die Wahl der Glühtemperatur und -zeit ist dabei wesentlich von der chemischen Zusammensetzung sowie von der schlussendlichen Bauteilanwendung (Innenstruktur oder Außenhaut) abhängig.

KW - Aluminium

KW - AlMgSi

KW - Umformbarkeit

KW - Festigkeit

KW - Automobil

KW - Umformtests

KW - Aluminium

KW - AlMgSi

KW - formability

KW - strength

KW - automotive

KW - forming-tests

M3 - Dissertation

ER -