Einfluss der Homogenisierung und des Lösungsglühens auf die Bruchzähigkeit von Luftfahrtplatten
Research output: Thesis › Master's Thesis
Standard
2010.
Research output: Thesis › Master's Thesis
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TY - THES
T1 - Einfluss der Homogenisierung und des Lösungsglühens auf die Bruchzähigkeit von Luftfahrtplatten
AU - Prillhofer, Ramona
N1 - gesperrt bis 16-02-2015
PY - 2010
Y1 - 2010
N2 - Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss der Homogenisierung und des Lösungsglühens auf die Eigenschaften (Bruchzähigkeit und Festigkeit) von Luftfahrtplatten der Legierung 7075 im Zustand T7351 zu untersuchen und zähigkeitssteigernde Wärmebehandlungsregime vorzuschlagen. Dabei sollte der wirtschaftliche Gesichtspunkt der Zeit- und Kosteneinsparung berücksichtigt werden. Die aushärtbare Knetlegierung 7075 vom Typ AlZnMgCu stellt aufgrund ihrer geringen Dichte und der damit verbundenen hohen spezifischen Festigkeit, guten Korrosionseigenschaften und Bruchzähigkeitskennwerten, eine der wichtigsten Aluminiumwerkstoffe im Flugzeugbau dar. Um den Anforderungen der Luftfahrtindustrie gerecht zu werden, sind eine prozesssichere Fertigung und stabile Bruchzähigkeits- und Festigkeitswerte der Halbzeuge (Platten und Bleche) eine Grundvoraussetzung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auf Basis thermodynamischer Berechnungen, DSC-Analysen und der gewonnenen Erkenntnisse aus Versuchsreihen im Labormaßstab, eine neue zweistufige Homogenisierung festgelegt. Diese ermöglicht eine bestmögliche Auflösung niedrig schmelzender Phasen (z.B. S-Phase) des vorliegenden Legierungssystems. Dadurch konnte das Prozessfenster der Lösungsglühung zu höheren Temperaturen und kürzeren Glühzeiten verschoben werden. Nachdem nicht aufgelöste, lösliche Phasen grobe Ausscheidungen darstellen, bewirken sie einen stark negativen Einfluss auf das Werkstoffverhalten, insbesondere auf die Bruchzähigkeit. Durch die optimierten Wärmebehandlungen (Homogenisierung und Lösungsglühung) konnte somit neben einer Zeiteinsparung auch eine steigende Tendenz der Bruchzähigkeitswerte erzielt werden. Weiters wurde im Zuge der vorliegenden Arbeit eine neu entwickelte Legierung vom Typ AW-7075 erprobt und deren Einfluss auf die Bruchzähigkeit untersucht. Diese Legierung enthält im Vergleich zur bestehenden Versuchscharge einen um 15 % geringeren Cu-Anteil. Durch den neu eingestellten Cu-Gehalt resultiert eine Reduzierung der sich ausbildenden niedrig schmelzenden Phasen während des Gießprozesses. Infolgedessen kann im Zuge der Homogenisierung eine deutlich raschere Auflösung dieser erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe der neu entwickelten Legierung, in Kombination mit den neuen Wärmebehandlungsvarianten, eine Steigerung der Bruchzähigkeit von bis zu 10 % möglich ist.
AB - Ziel der vorliegenden Arbeit war es, den Einfluss der Homogenisierung und des Lösungsglühens auf die Eigenschaften (Bruchzähigkeit und Festigkeit) von Luftfahrtplatten der Legierung 7075 im Zustand T7351 zu untersuchen und zähigkeitssteigernde Wärmebehandlungsregime vorzuschlagen. Dabei sollte der wirtschaftliche Gesichtspunkt der Zeit- und Kosteneinsparung berücksichtigt werden. Die aushärtbare Knetlegierung 7075 vom Typ AlZnMgCu stellt aufgrund ihrer geringen Dichte und der damit verbundenen hohen spezifischen Festigkeit, guten Korrosionseigenschaften und Bruchzähigkeitskennwerten, eine der wichtigsten Aluminiumwerkstoffe im Flugzeugbau dar. Um den Anforderungen der Luftfahrtindustrie gerecht zu werden, sind eine prozesssichere Fertigung und stabile Bruchzähigkeits- und Festigkeitswerte der Halbzeuge (Platten und Bleche) eine Grundvoraussetzung. Im Rahmen dieser Arbeit wurde auf Basis thermodynamischer Berechnungen, DSC-Analysen und der gewonnenen Erkenntnisse aus Versuchsreihen im Labormaßstab, eine neue zweistufige Homogenisierung festgelegt. Diese ermöglicht eine bestmögliche Auflösung niedrig schmelzender Phasen (z.B. S-Phase) des vorliegenden Legierungssystems. Dadurch konnte das Prozessfenster der Lösungsglühung zu höheren Temperaturen und kürzeren Glühzeiten verschoben werden. Nachdem nicht aufgelöste, lösliche Phasen grobe Ausscheidungen darstellen, bewirken sie einen stark negativen Einfluss auf das Werkstoffverhalten, insbesondere auf die Bruchzähigkeit. Durch die optimierten Wärmebehandlungen (Homogenisierung und Lösungsglühung) konnte somit neben einer Zeiteinsparung auch eine steigende Tendenz der Bruchzähigkeitswerte erzielt werden. Weiters wurde im Zuge der vorliegenden Arbeit eine neu entwickelte Legierung vom Typ AW-7075 erprobt und deren Einfluss auf die Bruchzähigkeit untersucht. Diese Legierung enthält im Vergleich zur bestehenden Versuchscharge einen um 15 % geringeren Cu-Anteil. Durch den neu eingestellten Cu-Gehalt resultiert eine Reduzierung der sich ausbildenden niedrig schmelzenden Phasen während des Gießprozesses. Infolgedessen kann im Zuge der Homogenisierung eine deutlich raschere Auflösung dieser erfolgen. Es hat sich gezeigt, dass mit Hilfe der neu entwickelten Legierung, in Kombination mit den neuen Wärmebehandlungsvarianten, eine Steigerung der Bruchzähigkeit von bis zu 10 % möglich ist.
KW - Luftfahrtplatten AW-7075-T7351 Homogenisierung Lösungsglühung Bruchzähigkeit Al2CuMg (S-Phase)
KW - aircraft-plates AW-7075-T7351 homogenisation solution heat treatment fracture toughness Al2CuMg (S-phase)
M3 - Masterarbeit
ER -
