TY - THES

T1 - Einfluss der Oberflächenzusammensetzung auf die Biegeeigenschaften einer Al–Mg–Si-Legierung

AU - Fauland, Lukas

N1 - gesperrt bis 01-10-2025

PY - 2020

Y1 - 2020

N2 - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Biegeeigenschaften der Al-Walzlegierung EN AW–6016 zu verbessern. Dazu wurden Wärmebehandlungen in sauerstoffhaltiger Ofenatmosphäre für unterschiedlich lange Zeiten durchgeführt. Oxidation sowie Abdampfung während der Glühung sollen eine Abdiffusion von Magnesium aus den Randbereichen des Werkstoffs fördern und so die Verformbarkeit der Randschicht erhöhen. Als Ausgangswerkstoffe kamen zwei Legierungsvarianten mit unterschiedlichem Mg-Gehalt zur Anwendung. Es zeigte sich, dass nur Glühungen bis max. 575 °C realisierbar sind, da höhere Temperaturen je nach Material entweder zu lokalen Aufschmelzungen oder zu einem unzulässigen Anwachsen der Körner führen. Durch numerische Simulation wurden die theoretisch zu erwartenden Mg-Randkonzentrationsprofile angenähert. Es erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse mit röntgen- sowie funkenspektrometrisch ermittelten Konzentrationswerten. Des Weiteren fanden zur Beurteilung des Oxidationsverhaltens thermogravimetrische Messungen statt. Zur Bestimmung der Maximalbiegewinkel fanden Plättchenbiegeversuche nach VDA 238–100 Anwendung. Bei der Legierung mit niedrigem Mg-Gehalt lässt sich eine Verbesserung des maximalen Biegewinkels durch eine kurze Lösungsglühung erreichen. Eine weitere Steigerung durch besonders lange Glühzeiten ist nicht möglich. Bei der Legierung mit erhöhtem Mg-Gehalt hingegen lässt sich durch kurze Glühzeiten keine eindeutige Verbesserung der Biegbarkeit erzielen, obwohl ein Absinken des Mg-Gehalts in der Randzone nachweisbar ist. Bei einer langen Glühzeit steigt die Mg-Konzentration am Rand wieder an, was an einem Aufstau von Mg-Atomen an der nun dichter werdenden Oxidschicht liegt. Ein direkter Einfluss auf das Biegevermögen ist auch hier nicht zu erkennen. Es konnte wiederholt gezeigt werden, dass eine sehr lange Wärmebehandlung auch eine positive Wirkung auf den erreichbaren Biegewinkel haben kann. Dieses Ergebnis lässt sich allerdings nicht mit dem Mg-Gehalt der Legierung in Zusammenhang bringen, da bei Proben mit vergleichbaren Mg-Randgehalten und kürzeren Lösungsglühzeiten keine solche Verbesserung auftritt.

AB - Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es, die Biegeeigenschaften der Al-Walzlegierung EN AW–6016 zu verbessern. Dazu wurden Wärmebehandlungen in sauerstoffhaltiger Ofenatmosphäre für unterschiedlich lange Zeiten durchgeführt. Oxidation sowie Abdampfung während der Glühung sollen eine Abdiffusion von Magnesium aus den Randbereichen des Werkstoffs fördern und so die Verformbarkeit der Randschicht erhöhen. Als Ausgangswerkstoffe kamen zwei Legierungsvarianten mit unterschiedlichem Mg-Gehalt zur Anwendung. Es zeigte sich, dass nur Glühungen bis max. 575 °C realisierbar sind, da höhere Temperaturen je nach Material entweder zu lokalen Aufschmelzungen oder zu einem unzulässigen Anwachsen der Körner führen. Durch numerische Simulation wurden die theoretisch zu erwartenden Mg-Randkonzentrationsprofile angenähert. Es erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse mit röntgen- sowie funkenspektrometrisch ermittelten Konzentrationswerten. Des Weiteren fanden zur Beurteilung des Oxidationsverhaltens thermogravimetrische Messungen statt. Zur Bestimmung der Maximalbiegewinkel fanden Plättchenbiegeversuche nach VDA 238–100 Anwendung. Bei der Legierung mit niedrigem Mg-Gehalt lässt sich eine Verbesserung des maximalen Biegewinkels durch eine kurze Lösungsglühung erreichen. Eine weitere Steigerung durch besonders lange Glühzeiten ist nicht möglich. Bei der Legierung mit erhöhtem Mg-Gehalt hingegen lässt sich durch kurze Glühzeiten keine eindeutige Verbesserung der Biegbarkeit erzielen, obwohl ein Absinken des Mg-Gehalts in der Randzone nachweisbar ist. Bei einer langen Glühzeit steigt die Mg-Konzentration am Rand wieder an, was an einem Aufstau von Mg-Atomen an der nun dichter werdenden Oxidschicht liegt. Ein direkter Einfluss auf das Biegevermögen ist auch hier nicht zu erkennen. Es konnte wiederholt gezeigt werden, dass eine sehr lange Wärmebehandlung auch eine positive Wirkung auf den erreichbaren Biegewinkel haben kann. Dieses Ergebnis lässt sich allerdings nicht mit dem Mg-Gehalt der Legierung in Zusammenhang bringen, da bei Proben mit vergleichbaren Mg-Randgehalten und kürzeren Lösungsglühzeiten keine solche Verbesserung auftritt.

KW - bending properties

KW - aluminium

KW - aluminum

KW - Al-Mg-Si alloy

KW - 6xxx

KW - 6016

KW - automotive

KW - magnesium

KW - oxide layer

KW - Biegewinkel

KW - Biegeeigenschaften

KW - Aluminium

KW - Al-Mg-Si

KW - 6xxx

KW - 6016

KW - Magnesium

KW - Oxidschicht

M3 - Masterarbeit

ER -