TY - THES

T1 - Untersuchung des Energieabsorptionsvermögens ausgewählter Al-Si-Mg-Gusslegierungen zur Herstellung crashbeanspruchter Automobilbauteile

AU - Domitner, Josef

N1 - gesperrt bis 01-04-2019

PY - 2014

Y1 - 2014

N2 - Die gezielte Substitution von Stahlwerkstoffen durch Aluminiumlegierungen kann einen wesentlichen Beitrag zur Gewichtsreduktion und damit zur Senkung des Treibstoffverbrauchs sowie zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit moderner Automobile leisten. Aufgrund ihrer klaren ökologischen und ökonomischen Vorteile nimmt die Bedeutung sekundärer Aluminiumlegierungen für die Herstellung crashbeanspruchter Fahrzeugkomponenten stetig zu. Das für den Schutz der Insassen im Falle eines Crashs erforderliche Energieabsorptionsvermögen dieser Komponenten wird durch die meist hohen Eisengehalte der Sekundärlegierungen jedoch stark beeinträchtigt. Die Eignung von drei ausgewählten, eisenhaltigen Al-Si-Mg-Gusslegierungen zur Herstellung crashbeanspruchter Automobilbauteile wird in der vorliegenden Arbeit sowohl für den Gusszustand, als auch für wärmebehandelte Zustände experimentell untersucht. Nach dem Konditionieren der Legierungen im Schmelzofen werden mittels Squeeze-Casting zunächst U-Profile hergestellt, welche dann zum Teil einer SST- (Silicon Spheroidization Treatment) oder einer T7-Wärmebehandlung unterzogen werden. Aus diesen U-Profilen werden Proben entnommen, an denen mittels Zug-, Plättchenbiege- und Kerbschlagbiegeprüfung charakteristische mechanische Kennwerte der Legierungen bestimmt werden. Die Identifizierung intermetallischer Phasen erfolgt mittels Auflicht- und Rasterelektronenmikroskop. Die kombinierte Anwendung unterschiedlicher Analysemethoden erlaubt Rückschlüsse bezüglich des Einflusses einzelner Legierungselemente und Wärmebehandlungsparameter auf die mechanischen Eigenschaften der Legierungen. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die beiden Al-Si-Mg-Legierungen mit Nenngehalten von 7 wt.% Silizium sowie 0,5 wt.% bzw. 0,15 wt.% Magnesium nach der T7-Wärmebehandlung sehr gute Kerbschlagarbeit- und Verformungswerte aufweisen und daher ein hohes Energieabsorptionsvermögen besitzen. Ähnliche Werte erreicht die Legierung mit Nenngehalten von 7 wt.% Silizium und 0,15 wt.% Magnesium auch bei der SST-Wärmebehandlung. Die höchsten Zugfestigkeiten und Dehngrenzen, aber nur mittelmäßige Kerbschlagarbeit- und Verformungswerte, zeigen die beiden Legierungen mit Nenngehalten von 0,5 wt.% Magnesium sowie 7 wt.% bzw. 10,5 wt.% Silizium nach der SST-Wärmebehandlung. Ausschlaggebend für die mechanischen Eigenschaften und insbesondere für das Energieabsorptionsvermögen der Legierungen sind unterschiedliche intermetallische Phasen und Ausscheidungen, deren Entstehung durch die Legierungszusammensetzung sowie durch die Wärmebehandlung wesentlich beeinflusst wird.

AB - Die gezielte Substitution von Stahlwerkstoffen durch Aluminiumlegierungen kann einen wesentlichen Beitrag zur Gewichtsreduktion und damit zur Senkung des Treibstoffverbrauchs sowie zur Verbesserung der Umweltverträglichkeit moderner Automobile leisten. Aufgrund ihrer klaren ökologischen und ökonomischen Vorteile nimmt die Bedeutung sekundärer Aluminiumlegierungen für die Herstellung crashbeanspruchter Fahrzeugkomponenten stetig zu. Das für den Schutz der Insassen im Falle eines Crashs erforderliche Energieabsorptionsvermögen dieser Komponenten wird durch die meist hohen Eisengehalte der Sekundärlegierungen jedoch stark beeinträchtigt. Die Eignung von drei ausgewählten, eisenhaltigen Al-Si-Mg-Gusslegierungen zur Herstellung crashbeanspruchter Automobilbauteile wird in der vorliegenden Arbeit sowohl für den Gusszustand, als auch für wärmebehandelte Zustände experimentell untersucht. Nach dem Konditionieren der Legierungen im Schmelzofen werden mittels Squeeze-Casting zunächst U-Profile hergestellt, welche dann zum Teil einer SST- (Silicon Spheroidization Treatment) oder einer T7-Wärmebehandlung unterzogen werden. Aus diesen U-Profilen werden Proben entnommen, an denen mittels Zug-, Plättchenbiege- und Kerbschlagbiegeprüfung charakteristische mechanische Kennwerte der Legierungen bestimmt werden. Die Identifizierung intermetallischer Phasen erfolgt mittels Auflicht- und Rasterelektronenmikroskop. Die kombinierte Anwendung unterschiedlicher Analysemethoden erlaubt Rückschlüsse bezüglich des Einflusses einzelner Legierungselemente und Wärmebehandlungsparameter auf die mechanischen Eigenschaften der Legierungen. Die durchgeführten Untersuchungen zeigen, dass die beiden Al-Si-Mg-Legierungen mit Nenngehalten von 7 wt.% Silizium sowie 0,5 wt.% bzw. 0,15 wt.% Magnesium nach der T7-Wärmebehandlung sehr gute Kerbschlagarbeit- und Verformungswerte aufweisen und daher ein hohes Energieabsorptionsvermögen besitzen. Ähnliche Werte erreicht die Legierung mit Nenngehalten von 7 wt.% Silizium und 0,15 wt.% Magnesium auch bei der SST-Wärmebehandlung. Die höchsten Zugfestigkeiten und Dehngrenzen, aber nur mittelmäßige Kerbschlagarbeit- und Verformungswerte, zeigen die beiden Legierungen mit Nenngehalten von 0,5 wt.% Magnesium sowie 7 wt.% bzw. 10,5 wt.% Silizium nach der SST-Wärmebehandlung. Ausschlaggebend für die mechanischen Eigenschaften und insbesondere für das Energieabsorptionsvermögen der Legierungen sind unterschiedliche intermetallische Phasen und Ausscheidungen, deren Entstehung durch die Legierungszusammensetzung sowie durch die Wärmebehandlung wesentlich beeinflusst wird.

KW - Al-Si-Mg-Gusslegierungen

KW - Energieabsorptionsvermögen

KW - Mechanische Eigenschaften

KW - Wärmebehandlung

KW - Al-Si-Mg cast alloys

KW - Energy absorption capacity

KW - Mechanical properties

KW - Heat treatment

M3 - Masterarbeit

ER -