Das Schmelzschweißen ist eine weitverbreitete und wirtschaftliche Methode zum Fügen von Aluminiumwerkstoffen. Die eingesetzte Schweißwärme ruft dabei erhebliche ortsabhängige Entfestigungen in der Wärmeeinflusszone (WEZ) hochfester ausscheidungsgehärteter Aluminiumlegierungen hervor. Ursächlich dafür ist vor allem die Beeinträchtigung des nanoskaligen, feinverteilten Ausscheidungszustandes dieses Werkstoffs. In dieser Arbeit soll die Mikrostrukturentwicklung und daraus resultierende Eigenschaftsentwicklung in der WEZ mit in-situ und ex-situ Methoden am Beispiel einer AlMgSi-Legierung analysiert werden. Für die Änderungen des Ausscheidungszustandes in der WEZ sind die Erwärmung, die Abkühlung sowie eine anschließende Auslagerung relevant. In dieser Arbeit werden die während der Erwärmung ablaufenden Ausscheidungs- und Auflösungsreaktionen für eine große Bandbreite an Heizraten mittels der thermischen Analysemethode Differential Scanning Calorimetry analysiert. Zur Berücksichtigung der hohen Dynamik in der WEZ wird die Erweiterung der konventionellen DSC mit Hilfe der neuartigen indirekten DSC-Methode angewandt und Heizraten bis 100 K/s untersucht. Das Ausscheidungsverhalten von AlMgSi-Legierungen während der Abkühlung hängt wesentlich vom zuvor erreichten Werkstoffzustand ab. Aus diesem Grund werden DSC-Abkühlexperimente nach Einstellung von Zuständen vollständiger und unvollständiger Auflösung der Hauptlegierungselemente durchgeführt. Die Entwicklung der mechanischen Eigenschaften in der WEZ wird abhängig von der Temperatur sowie von zuvor erreichten Spitzentemperatur mit der thermomechanischen Analyse untersucht. Dabei werden Kurzzeit-Wärmebehandlungen und unmittelbar darauffolgende einachsige Druckversuche in einem Umformdilatometer durchgeführt.
Aktualisiert: 2023-03-28
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Das Zwei-Rollen-Gießwalzen bietet eine wirtschaftlich attraktive Möglichkeit der Herstellung endabmessungsnaher Flachprodukte aus hochfesten Aluminiumlegierungen, welche als Strukturkomponenten im Leichtbau verwendet werden können. Die Methode kann einen großen Beitrag zur Reduzierung des Energieverbrauchs, der Herstellungskosten und der Umweltbelastung leisten.
Der Einsatz moderner hochfester Aluminiumlegierungen für das Zwei-Rollen-Gießwalzen von hochwertigen dünnen Bändern bleibt seit Jahren eine Herausforderung. Wesentlicher Grund dafür sind schlechte Materialeigenschaften der resultierenden Bänder, bedingt durch Gussgefüge und Bildung von Seigerungen.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Zwei-Rollen-Gießwalzen dünner Bänder aus der Aluminiumlegierung EN AW-6082 experimentell und numerisch untersucht. Es wurden Abhängigkeiten zwischen den Prozessbedingungen und den resultierenden Mikrostrukturen, dem Auftreten der für gießgewalztes Material charakteristischen Merkmale und den mechanischen Eigenschaften festgestellt.
Anschließend wurde eine Route der thermomechanischen Behandlung ausgelegt, die zur Eliminierung der negativen mikrostrukturellen Merkmale der Bänder führt. Die Änderungen der mechanischen Eigenschaften und der Mikrostruktur, welche unter dem Einfluss der verschiedenen Schritte der thermomechanischen Behandlung auftraten, wurden ermittelt und analysiert.
Durch Steuerung der Prozessbedingungen beim Zwei-Rollen-Gießwalzen sowie durch den Einsatz einer geeigneten thermomechanischen Behandlung wurde das gewünschte Eigenschaftsprofil der Bänder aus EN AW-6082 im ausgehärteten Zustand erreicht.
Aktualisiert: 2021-08-05
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