TY - BOOK

T1 - Al-Mg-Si-Fe crossover alloys – Control of microstructure and mechanical properties through Fe-rich primary phases

AU - Trink, Bernhard

PY - 2024

Y1 - 2024

N2 - Die rasante Entwicklung des Verkehrs- und Transportsektors in den letzten Jahrzehnten hat durch den Anstieg der CO2-Emissionen zu erheblichen Veränderungen des globalen Klimas geführt. Trotz des gestiegenen politischen Bewusstseins und der wachsenden wirtschaftlichen Notwendigkeit, die Forschung und Entwicklung in diesem Sektor voranzutreiben, reichen die derzeitigen Technologien nicht aus, um diese Herausforderung zu bewältigen.Eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeinsparung, und damit zur Verringerung der Schadstoffemissionen, besteht in der Optimierung der Fahrzeugkonstruktion, die eng mit der Wahl der Werkstoffe verbunden ist. Die Substitution von schwerem Stahl durch leichte Werkstoffe wie Aluminiumlegierungen ist eine bewährte Strategie zur Verringerung der direkten Treibhausgasemissionen. Leider ist die Herstellung von Aluminium mit zahlreichen Problemen verbunden, wie z. B. dem enormen Bedarf an elektrischer Energie, der wiederum mit Treibhausgasemissionen verbunden ist, und der Bildung von tonnenweise Rückständen (Rotschlamm), die ein ernstes Umweltproblem darstellen.Eine Lösung besteht im Recycling von Aluminiumschrott, das mit einem wesentlich geringeren Energieaufwand verbunden ist und bei dem kein Rotschlamm als Nebenprodukt anfällt. Das Recycling von Al-Legierungen ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung von Al-Schrotten mit Schwierigkeiten konfrontiert. Beim Recycling werden Verunreinigungen in die Legierungen eingebracht, die die mechanischen Eigenschaften erheblich beeinflussen können. Insbesondere Eisen ist als Verunreinigung in Aluminiumlegierungen unerwünscht, da es in den meisten Fällen für die Verschlechterung der Duktilität und der Umformeigenschaften verantwortlich ist. Eisen in Al-Legierungen neigt zur Bildung grober und spröder intermetallischer Phasen, die zu vorzeitigem Werkstoffversagen bei der Umformung führen.Diese Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines hoch Fe-toleranten Legierungskonzepts auf Basis von Al-Mg-Si-Legierungen mit hoher Duktilität und Umformbarkeit. Um die negativen Auswirkungen von Fe zu umgehen und Fe-reiche Primärphasen für die Gefügeentwicklung zu nutzen wird ein Crossover zwischen Al-Mg-Si-Legierungen (6xxx) und hoch Fe-haltigen Folienwerkstoffen (8xxx) angestrebt. Eine Veränderung der Gussphasenmorphologie hin zu feinen Partikeln führt in weiterer Folge zu Kornfeinung und schwach ausgeprägter Textur. Die hohe Dichte der ~1 µm großen Partikel verbessert Duktilität, Festigkeit und Kaltverfestigung. Das Konzept wurde unter industriellen Bedingungen validiert, jedoch sind weitere Forschungsarbeiten nötig, um das volle Potenzial auszuschöpfen.

AB - Die rasante Entwicklung des Verkehrs- und Transportsektors in den letzten Jahrzehnten hat durch den Anstieg der CO2-Emissionen zu erheblichen Veränderungen des globalen Klimas geführt. Trotz des gestiegenen politischen Bewusstseins und der wachsenden wirtschaftlichen Notwendigkeit, die Forschung und Entwicklung in diesem Sektor voranzutreiben, reichen die derzeitigen Technologien nicht aus, um diese Herausforderung zu bewältigen.Eine Möglichkeit zur Steigerung der Energieeinsparung, und damit zur Verringerung der Schadstoffemissionen, besteht in der Optimierung der Fahrzeugkonstruktion, die eng mit der Wahl der Werkstoffe verbunden ist. Die Substitution von schwerem Stahl durch leichte Werkstoffe wie Aluminiumlegierungen ist eine bewährte Strategie zur Verringerung der direkten Treibhausgasemissionen. Leider ist die Herstellung von Aluminium mit zahlreichen Problemen verbunden, wie z. B. dem enormen Bedarf an elektrischer Energie, der wiederum mit Treibhausgasemissionen verbunden ist, und der Bildung von tonnenweise Rückständen (Rotschlamm), die ein ernstes Umweltproblem darstellen.Eine Lösung besteht im Recycling von Aluminiumschrott, das mit einem wesentlich geringeren Energieaufwand verbunden ist und bei dem kein Rotschlamm als Nebenprodukt anfällt. Das Recycling von Al-Legierungen ist jedoch aufgrund der unterschiedlichen Zusammensetzung von Al-Schrotten mit Schwierigkeiten konfrontiert. Beim Recycling werden Verunreinigungen in die Legierungen eingebracht, die die mechanischen Eigenschaften erheblich beeinflussen können. Insbesondere Eisen ist als Verunreinigung in Aluminiumlegierungen unerwünscht, da es in den meisten Fällen für die Verschlechterung der Duktilität und der Umformeigenschaften verantwortlich ist. Eisen in Al-Legierungen neigt zur Bildung grober und spröder intermetallischer Phasen, die zu vorzeitigem Werkstoffversagen bei der Umformung führen.Diese Forschungsarbeit konzentriert sich auf die Entwicklung eines hoch Fe-toleranten Legierungskonzepts auf Basis von Al-Mg-Si-Legierungen mit hoher Duktilität und Umformbarkeit. Um die negativen Auswirkungen von Fe zu umgehen und Fe-reiche Primärphasen für die Gefügeentwicklung zu nutzen wird ein Crossover zwischen Al-Mg-Si-Legierungen (6xxx) und hoch Fe-haltigen Folienwerkstoffen (8xxx) angestrebt. Eine Veränderung der Gussphasenmorphologie hin zu feinen Partikeln führt in weiterer Folge zu Kornfeinung und schwach ausgeprägter Textur. Die hohe Dichte der ~1 µm großen Partikel verbessert Duktilität, Festigkeit und Kaltverfestigung. Das Konzept wurde unter industriellen Bedingungen validiert, jedoch sind weitere Forschungsarbeiten nötig, um das volle Potenzial auszuschöpfen.

M3 - Doctoral Thesis

ER -