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Festigkeitsverhalten der Al-Si-Gusslegierung AlSi12CuNiMg bei erhöhten Temperaturen

Autor :Sergii Kozhar
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Maschinenbau
Datum :08.03.2011
 
Dokumente :
Dataobject from HALCoRe_document_00010742
 
Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Eine wichtige Werkstoffgruppe, die aufgrund guter Giessbarkeit, großer Wärmeleitfähigleit und hoher Festigkeit bei gleichzeitig sehr geringem Gewicht größenteils in der Automobilindustrie angewendet wird, sind die Al-Si-Gusslegierungen. Das Anwendungsgebiet dieser Legierungen umfasst Motoren-, Pumpen- und Ventilgehäuse sowie Kolben für Verbrennungsmotoren. Letztere sind im Betrieb einem komplexen Belastungsregime unterworfen. In der vorliegenden Arbeit wird die eutektische Aluminiumgusslegierung Al-Si12CuNiMg (EN-AC 48000) untersucht. Der im Gusszustand vorliegende Werkstoff wird im Rahmen dieser Arbeit T6-wärmebehandelt, um eine maximale Festigkeit zu erreichen. Neben Untersuchungen der Mikrostruktur und von Phasentransformationsprozessen werden Härtemessungen sowie quasistatische Zug- und Druckversuche in einem Temperaturbereich von 20°C bis 300°C durchgeführt. Durch zusätzliche Zugversuche bei 300°C wird die Abhängigkeit der Zugfestigkeitseigenschaften von der Verformungsgeschwindigkeit nachgewiesen. Weiterhin werden isotherme Kriechversuche und kraftgesteuerte Kurzzeit-Ermüdungsversuche unter reiner Zugschwellbeanspruchung im Temperaturbereich 20°C–300°C beschrieben. Während der Kurzzeit-Ermüdungsversuche bei 250°C und 300°C wird ein plastischer Verformungsanteil in jedem Lastspiel beobachtet. Im Anschluss an diese Versuche werden ausgewählte Proben zur Beurteilung des Schadensmechanismus licht- und elektronenmikroskopisch begutachtet. Gegenüber der Legierung, deren Gefüge primär grobes Silizium enthält, erfolgen zusätzlich einige Kurzzeit-Ermüdungsversuche bei 300°C mit einer strontiumveredelten Legierung im Ausgangszustand sowie nach T6-Wärmebehandlung. Für die Beschreibung des Legierungsverhaltens bei erhöhten Temperaturen wird ein konstitutives Stoffgesetz, das die Rückspannung sowie zwei Schädigungsparameter enthält, formuliert. Die erforderlichen Modellparameter des Modells sind aus den durchgeführten Zug- und Kriechversuchen bestimmt worden. Mit Hilfe des Modells werden die Kriechkurven simuliert. Danach werden die experimentellen Daten des zyklischen Versuchs anhand des Modells verifiziert. Zusätzlich wird eine qualitative Berechnung mittels der Finite-Elemente-Methode durchgeführt. Das Netz für das Modell wird aus zwei realen Mikrostrukturaufnahmen der Legierung mit körniger und veredelter Modifikation des eutektischen Siliziums generiert. Die Ergebnisse der Berechnung machen deutlich, dass die harten Partikel des Siliziums und der intermetallischen Phasen einen negativen Einfluss ausüben, da sie eine Spannungskonzentration in der Al-Matrix sowohl bei thermischer als auch bei mechanischer Beanspruchung verursachen.
Schlagwörter :Aluminiumgusslegierung, Werkstoffermüdung, Kriechen, Schädigung
Rechte :Dieser Text ist urheberrechtlich geschützt
Größe :VI, 114 S.
 
Erstellt am :17.05.2011 - 13:23:38
Letzte Änderung :17.05.2011 - 13:24:54
MyCoRe ID :HALCoRe_document_00010742
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