Parameter zur Beeinflussung der Kerbschlagzähigkeitseigenschaften und des Bruchverhaltens von Legierungen auf Al-2%Cu Basis

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GP 05/2015
Alloys
Diese Studie wurde durchgeführt, um die Auswirkungen von Schmelzbehandlung, intermetallischen Eisenverbindungen, Härte- und Bearbeitbarkeits-Elementen unter Zusatz von Sr, Ti, Zr, Fe, Mn, Ag, Sn und Bi auf die Kerbschlagzähigkeitseigenschaften und das Bruchverhalten einer Al-2% Cu-1,3% Si-0,4% Mg-Gusslegierung für Anwendungen in der Automobilindustrie zu untersuchen. Basierend auf den Kerbschlagzähigkeitseigenschaften und Qualitätsindex-Diagrammen, ermittelt aus entsprechenden Zugfestigkeitseigenschaften, wurde festgestellt, dass die Zugabe von Zr aufgrund seiner Kornfeinungswirkung sowohl im Gusszustand als auch nach einer Wärmebehandlung eine signifi kante Verbesserung der Kerbschlagzähigkeitseigenschaften bewirkt. Ein Überschuss an Eisen erhöhte die Ausfällung von α-Fe Chinesenschrift-Partikeln und verringerte so die Kerbschlagzähigkeitseigenschaften. Das Sr bewirkte durch Kornfeinung der Morphologie der α-Fe-Phase eine leichte Verbesserung der Duktilität und der Zähigkeit. Die Zugabe von Sn erhöhte aufgrund der aufweichenden Wirkung von Sn-haltigen Phasen die Duktilität und die Zähigkeit im Gusszustand, wohingegen das Vorhandensein von Bi in Form von ungelösten spröden Partikeln die mechanischen Eigenschaften im Gusszustand verringerte. Diese spröden Partikel sind gemeinsam mit der Bi-Mg-Wechselwirkung, die die Menge des verfügbaren freien Mg zur Bildung der Mg-Härtephase aufbraucht, für die Verringerung der mechanischen Eigenschaften im wärmebehandelten Zustand verantwortlich.Einführung
Die Zugabe von Legierungselementen ist eine wesentliche Methode, um die Qualität von Al-Gusslegierungen in Bezug auf Gefüge und mechanische Eigenschaften zu verbessern. Spuren von Sr werden Si-haltigen Al-Legierungen beigemischt, um die Si-Partikelmorphologie von grobkörnigen Flocken hin zu einer feinkörnigen kugeligen Morphologie zu verändern. Darüber hinaus zeigen jüngste Studien, dass die Aufnahme von Sr durch intermetallisches Fe die Morphologie der Legierungen erheblich verfeinert [1–3]. Titan und Bor werden entweder einzeln oder in Kombination zugesetzt, um das Korngefüge des α-Al durch Bereitstellen einer großen Anzahl von Keimen in der Schmelze zu verfeinern.
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