TY - THES

T1 - Auswirkung von Elementvariationen auf die Wärmebehandlung und Eloxierbarkeit von EN AW 7075

AU - Waldsam, Franz

N1 - gesperrt bis null

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Bei Aluminiumlegierungen haben sowohl die individuelle chemische Zusammensetzung, als auch der durch Wärmebehandlungen erzeugte Gefügezustand Einfluss auf enthaltene Phasen und damit auf die erzielbare Härte und Eloxierbarkeit. Um eine Untersuchung auf die beschriebenen Zusammenhänge zu ermöglichen, werden in dieser Masterarbeit häufig eingesetzte EN AW-7075-Knetlegierungen (AlZn5,5MgCu) mit einem genormten Gehalt an Zink, Magnesium, Kupfer und weiteren Begleitelementen unterschiedlichen Behandlungen zugeführt. Dabei spielen die bewusste Variation der Hauptlegierungselemente innerhalb der Normvorgabe durch Erschmelzung und unterschiedliche Lösungs- und Ausscheidungsvorgänge vor der eigentlichen Anodisierung eine zentrale Rolle. Zu Beginn dieser Arbeit findet ein Überblick von den Eigenschaften, Anwendungsgebieten und Herstellungswegen der EN AW-7075, sowie eine genaue Beschreibung der möglichen Behandlungsverfahren mit Eloxieren als Schwerpunkt statt. Zudem ist eine Recherche über die Auswirkungen der einzelnen Gefügephasen nach aktuellem Wissensstand enthalten. Entsprechende Legierungselemente rücken dabei ebenso in den Vordergrund wie die Betrachtung gängiger Glühbehandlungen. Gerade das Lösungsglühen, die Kalt- und vor allem Warmauslagerung stehen im Fokus der Ausarbeitung. Im praktischen Teil erfolgt die Veranschaulichung der Legierungsherstellung und Probenpräparation (Zuschnitt, Schleifen etc.). Die Datenverarbeitung durch spezielle Computerprogramme, wie beispielsweise Software für die Versuchsplanung sowie Gattierungsrechnung und eine ständige Kontrolle per Funkenspektroskopie ermöglicht die exakte Legierungseinstellung. Zu beachten ist weiters, dass die einzelnen Proben dabei keine Umformung erfahren. Die über eine Aushärtung ermittelten Auslagerungskurven der Legierungsproben liefern anschließend Informationen bezüglich des gefügebedingten Härteverhaltens. Gewünschte Wärmebehandlungszustände lassen sich so gezielt einstellen. Die Eloxierung selbst geschieht in einer Laboreloxieranlage und findet unter konstanten Bedingungen statt. Der einheitlichen Eloxalbehandlung von rein lösungsgeglühten oder zusätzlich ausgelagerten Probenplatten folgt schließlich die Analyse der erzeugten Oberflächen mittels Schichtdickenmessung sowie Licht- und Rasterelektronenmikroskopie. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt eine direkte Abhängigkeit von maximal erreichbarer Oxidschichtdicke zu vorhandenem Werkstoffzustand. So wirken sich enthaltene Elemente der 7075-Legierung in gelöster Form weniger ungünstig aus. Lösungsgeglühte aber nicht-ausgelagerte Probenstücke produzieren demnach die dicksten Eloxalschichten. Die optimale chemische Zusammensetzung für maximale Schichtdicke liegt dabei im oberen Bereich des zulässigen Kupfergehalts. Härtemaxima entstehen dagegen nur nach Auslagerung und bei höchsten Zink- und Kupferwerten. Generell lassen sich aber sehr dichte Oxidschichten herstellen.

AB - Bei Aluminiumlegierungen haben sowohl die individuelle chemische Zusammensetzung, als auch der durch Wärmebehandlungen erzeugte Gefügezustand Einfluss auf enthaltene Phasen und damit auf die erzielbare Härte und Eloxierbarkeit. Um eine Untersuchung auf die beschriebenen Zusammenhänge zu ermöglichen, werden in dieser Masterarbeit häufig eingesetzte EN AW-7075-Knetlegierungen (AlZn5,5MgCu) mit einem genormten Gehalt an Zink, Magnesium, Kupfer und weiteren Begleitelementen unterschiedlichen Behandlungen zugeführt. Dabei spielen die bewusste Variation der Hauptlegierungselemente innerhalb der Normvorgabe durch Erschmelzung und unterschiedliche Lösungs- und Ausscheidungsvorgänge vor der eigentlichen Anodisierung eine zentrale Rolle. Zu Beginn dieser Arbeit findet ein Überblick von den Eigenschaften, Anwendungsgebieten und Herstellungswegen der EN AW-7075, sowie eine genaue Beschreibung der möglichen Behandlungsverfahren mit Eloxieren als Schwerpunkt statt. Zudem ist eine Recherche über die Auswirkungen der einzelnen Gefügephasen nach aktuellem Wissensstand enthalten. Entsprechende Legierungselemente rücken dabei ebenso in den Vordergrund wie die Betrachtung gängiger Glühbehandlungen. Gerade das Lösungsglühen, die Kalt- und vor allem Warmauslagerung stehen im Fokus der Ausarbeitung. Im praktischen Teil erfolgt die Veranschaulichung der Legierungsherstellung und Probenpräparation (Zuschnitt, Schleifen etc.). Die Datenverarbeitung durch spezielle Computerprogramme, wie beispielsweise Software für die Versuchsplanung sowie Gattierungsrechnung und eine ständige Kontrolle per Funkenspektroskopie ermöglicht die exakte Legierungseinstellung. Zu beachten ist weiters, dass die einzelnen Proben dabei keine Umformung erfahren. Die über eine Aushärtung ermittelten Auslagerungskurven der Legierungsproben liefern anschließend Informationen bezüglich des gefügebedingten Härteverhaltens. Gewünschte Wärmebehandlungszustände lassen sich so gezielt einstellen. Die Eloxierung selbst geschieht in einer Laboreloxieranlage und findet unter konstanten Bedingungen statt. Der einheitlichen Eloxalbehandlung von rein lösungsgeglühten oder zusätzlich ausgelagerten Probenplatten folgt schließlich die Analyse der erzeugten Oberflächen mittels Schichtdickenmessung sowie Licht- und Rasterelektronenmikroskopie. Die Auswertung der Ergebnisse zeigt eine direkte Abhängigkeit von maximal erreichbarer Oxidschichtdicke zu vorhandenem Werkstoffzustand. So wirken sich enthaltene Elemente der 7075-Legierung in gelöster Form weniger ungünstig aus. Lösungsgeglühte aber nicht-ausgelagerte Probenstücke produzieren demnach die dicksten Eloxalschichten. Die optimale chemische Zusammensetzung für maximale Schichtdicke liegt dabei im oberen Bereich des zulässigen Kupfergehalts. Härtemaxima entstehen dagegen nur nach Auslagerung und bei höchsten Zink- und Kupferwerten. Generell lassen sich aber sehr dichte Oxidschichten herstellen.

KW - Aluminium

KW - AW 7075

KW - Eloxieren

KW - Oxidschicht

KW - Wärmebehandlung

KW - Elementvariation

KW - Legierungsherstellung

KW - Lösungsglühen

KW - Auslagerung

KW - Schichtdickenmessung

KW - Härteverlauf

KW - aluminum

KW - AW 7075

KW - anodizing

KW - oxide layer

KW - heat treatment

KW - element variation

KW - casting

KW - solution annealing

KW - artificial ageing

KW - oxide thickness measurement

KW - hardness profile

M3 - Masterarbeit

ER -