Festigkeitssteigernde Mechanismen am Beispiel von Al-Legierungen
Festigkeitssteigernde Mechanismen am Beispiel von Al-Legierungen
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<strong>Festigkeitssteigernde</strong> <strong>Mechanismen</strong><br />
Am <strong>Beispiel</strong> <strong>von</strong> <strong>Al</strong>uminium<br />
(Ausscheidungshärtung)<br />
Referenten:<br />
Max Giuliano<br />
Jörg Rehwald
Gliederung<br />
• Einleitung<br />
• Ausscheidungshärtung<br />
<strong>Al</strong>tern<br />
• Aushärtungskurve<br />
• <strong>Al</strong>uminiumlegierungen – allgemein<br />
• Quellen<br />
Festigkeitsvergleiche
Die <strong>Mechanismen</strong><br />
<strong>Al</strong>uminium läßt sich auf vier verschiedene Arten Verfestigen:<br />
- Kaltverfestigung<br />
- Mischkristallverfestigung<br />
- Ferinkornhärtung<br />
- Ausscheidungshärtung<br />
Die höchsten Festigkeitswerte werden mit der Ausscheidungshärtung<br />
erzielt.
Die Ausscheidungshärtung<br />
• Erwärmen<br />
um eine möglichst hohe Versetzungsdichte zu erhalten und die<br />
Legierungsatome im Gefüge zu verteilen<br />
• Abschrecken<br />
Einfrieren der Versetzungen<br />
und Legierungsatome<br />
• Auslagern (<strong>Al</strong>tern)<br />
die Legierungsatome<br />
bilden Ausscheidungen
<strong>Al</strong>tern<br />
Eine Übersättigte feste Lösung (supersaturated solid solution SSSS)<br />
<strong>von</strong> B in A, welche durch Abschrecken nach einer Wärmebehandlung<br />
eingefroren worden ist.<br />
Bemerkung: Auch Leerstellen frieren fest.
<strong>Al</strong>tern<br />
Durch Diffusion beim <strong>Al</strong>tern bilden sich lokale Konzentrationen <strong>von</strong> B im<br />
Kristallgitter <strong>von</strong> A (die sogenannten Ausscheidungszonen, GP-<br />
Zones (Guinier-Preston)).
<strong>Al</strong>tern<br />
Die Ausscheidungszonen bilden eine kohärente Zwischenphase, in der<br />
die B-Struktur, die sich in der nähe befindlichen, A-Atome aufnimmt.<br />
Die A-Atome verändern ihre ursprüngliche Kristallstruktur.
<strong>Al</strong>tern<br />
Die Ausscheidungszonen wachsen, es kommt zu semikohärenten<br />
Ausscheidungen. An deren Grenzen bilden sich nun Versetzungen,<br />
welche Spannungen im Gefüge hervorrufen.
<strong>Al</strong>tern<br />
Nach ausreichendem <strong>Al</strong>terungsprozess kommt es zu einem<br />
Phasengleichgewicht. Die Ausscheidung hat nun eine andere<br />
Kristallstruktur als die umgebende Phase. Diese sind meist<br />
inkohärent. Die Spannungen lösen sich. Es hat sich eine<br />
Phasengrenze gebildet.
Aushärtungskurve<br />
1. Solute Hardening<br />
2. Coherency Strain Hardening<br />
3. Chemical Hardening (cutting)<br />
4. Dispersion Hardening (bowing)<br />
Orwan Ring
<strong>Legierungen</strong><br />
Gruppe Hauptelement Festigkeit in<br />
N/mm²<br />
1xxx Mind. 99% <strong>Al</strong> 70 - 190<br />
2xxx Kupfer 190 - 570<br />
3xxx Mangan 110 - 280<br />
4xxx Silicium 170 - 380<br />
5xxx Magnesium 120 - 350<br />
6xxx<br />
Silicium und<br />
Magnesium<br />
120 - 400<br />
7xxx Zink 220 - 700<br />
8xxx<br />
andere
Vergleich: Festigkeit<br />
Spannungs-Dehnungs-Diagr<strong>am</strong>m <strong>von</strong> Reinaluminium (99,5%)<br />
und <strong>Al</strong> 5XXX (<strong>Al</strong> - 5% Mg)
Quellen<br />
• http://eaa.net/<br />
• http://aluminium.matter.org.uk<br />
• TALAT<br />
• Anwendungstechnologie <strong>Al</strong>uminium<br />
ISBN: 978-3-540-23882-9<br />
• <strong>Al</strong>uminiumtaschenbuch<br />
ISBN: 3-87017-274-6<br />
• Vorlesung HVAT Metalle (Prof. Reimers)
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