TY - THES

T1 - Siliziumvergiftung und der Einfluss von Tantal auf die Kornfeinung von AlSi-Legierungen

AU - Pammer, Maria

N1 - nicht gesperrt

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Die Kornfeinung von Al-Si Legierung ist eine unabdingbare Methode für die Verbesserung der Vergießbarkeit und der mechanischen Eigenschaften. Industriell werden dafür Impfmittel eingebracht, welche aus TiB2 Partikel bestehen, welche durch Adsorption mit metastabilem Al3Ti beschichtet sind. Für die Bildung dieser metastabilen Phase, sowie für die nachfolgende Wachstumsbehinderung ist freies Titan in der Schmelze notwendig. Daher wird industriell meist der überstöchiometrische Kornfeiner Al-5Ti-1B verwendet, welcher 2,2 Gew.-% Titan über dem Verhältnis der TiB2 Partikel enthält. Über eine peritektische Reaktion dieser Schicht bildet sich α-Aluminium. Allerdings wird ab einem Silizium-Gehalt von 3,5 Gew.-% eine Vergröberung der Körner verzeichnet, welche aufgrund der Siliziumvergiftung auftritt. Dabei handelt es sich um die Bildung der ternären 1 Phase (Ti7Al5Si14), wodurch keine peritektische Reaktion mehr möglich und somit der Kornfeinungseffekt beeinträchtigt ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte mithilfe des, nach ASTM standardisierten, TP1-Tests die Siliziumvergiftung einer Al-10Si Legierung mit stöchiometrischem und überstöchiometrischem Kornfeiner quantifiziert werden. Im Anschluss wurde 0,02 Gew.-% Tantal als Gegenmittel gegen die 1 Phase eingebracht, wodurch sich wieder ein feineres Gefüge einstellte. Grund dafür ist die Bildung einer Al3Ta Schicht auf TiB2 Partikel, welche auch über eine peritektische Reaktion α-Aluminium bildet und keine ternären Phasen mit Ti oder Si aufweist. Parallel zu den TP1-Tests wurde ein PoDFA (Porous Disc Filtration Analysis) Apparatur verwendet, um die Vergiftungsphase im Filterkuchen zu sammeln und mithilfe des Rasterelektronenmikroskops zu untersuchen. Nach der Zugabe von Tantal zu einer „vergifteten“ Schmelze konnte im Zuge dessen eine Löslichkeit von Tantal in der 1 Phase, bei gleichzeitiger Verfeinerung der Mikrostruktur, nachgewiesen werden.

AB - Die Kornfeinung von Al-Si Legierung ist eine unabdingbare Methode für die Verbesserung der Vergießbarkeit und der mechanischen Eigenschaften. Industriell werden dafür Impfmittel eingebracht, welche aus TiB2 Partikel bestehen, welche durch Adsorption mit metastabilem Al3Ti beschichtet sind. Für die Bildung dieser metastabilen Phase, sowie für die nachfolgende Wachstumsbehinderung ist freies Titan in der Schmelze notwendig. Daher wird industriell meist der überstöchiometrische Kornfeiner Al-5Ti-1B verwendet, welcher 2,2 Gew.-% Titan über dem Verhältnis der TiB2 Partikel enthält. Über eine peritektische Reaktion dieser Schicht bildet sich α-Aluminium. Allerdings wird ab einem Silizium-Gehalt von 3,5 Gew.-% eine Vergröberung der Körner verzeichnet, welche aufgrund der Siliziumvergiftung auftritt. Dabei handelt es sich um die Bildung der ternären 1 Phase (Ti7Al5Si14), wodurch keine peritektische Reaktion mehr möglich und somit der Kornfeinungseffekt beeinträchtigt ist. Im Rahmen dieser Arbeit konnte mithilfe des, nach ASTM standardisierten, TP1-Tests die Siliziumvergiftung einer Al-10Si Legierung mit stöchiometrischem und überstöchiometrischem Kornfeiner quantifiziert werden. Im Anschluss wurde 0,02 Gew.-% Tantal als Gegenmittel gegen die 1 Phase eingebracht, wodurch sich wieder ein feineres Gefüge einstellte. Grund dafür ist die Bildung einer Al3Ta Schicht auf TiB2 Partikel, welche auch über eine peritektische Reaktion α-Aluminium bildet und keine ternären Phasen mit Ti oder Si aufweist. Parallel zu den TP1-Tests wurde ein PoDFA (Porous Disc Filtration Analysis) Apparatur verwendet, um die Vergiftungsphase im Filterkuchen zu sammeln und mithilfe des Rasterelektronenmikroskops zu untersuchen. Nach der Zugabe von Tantal zu einer „vergifteten“ Schmelze konnte im Zuge dessen eine Löslichkeit von Tantal in der 1 Phase, bei gleichzeitiger Verfeinerung der Mikrostruktur, nachgewiesen werden.

KW - grain refinement

KW - AlSi

KW - silicon poisoning

KW - Kornfeinung

KW - AlSi

KW - Siliziumvergiftung

M3 - Masterarbeit

ER -