Aluminium und Aluminiumlegierungen NACHSCHLAGEWERKE 

Elemente der Metallurgie und technische Legierungen

bearbeitet von FC. Campbell

 

 

 

 

 

 

 

640+ Seiten

Ausgewählte Inhalte

Teil 1: Physikalische und Mechanische Metallurgie

Kapitel 1 – Metallstruktur

  • Periodensystem
  • Bindung in Festkörpern
    • Metallische Bindung
    • Ionische Bindung
    • Kovalente Bindung
    • Sekundäre Bindung
  • Kristalline Struktur
    • Raumgitter und Kristallsysteme
    • Gesichtszentriertes kubisches System
    • Hexagonal dicht gepacktes System
    • Körperzentriertes kubisches System
  • Schlupfsysteme
  • Allotropie

Kapitel 2 – Kristalline Unvollkommenheit und plastische Verformung

  • Punktdefekte
  • Leitungsfehler
  • Abgasanlagen
    • Versetzungen und plastisches Fließen
    • Kaltverfestigung
  • Oberflächen- oder planare Defekte
    • Korngrenzen
    • Polykristalline Metalle
    • Phasengrenzen
    • Partnerschaften
    • Stapelfehler
  • Volumenfehler

Kapitel 3 – Solide Lösungen

  • Interstitielle feste Lösungen
  • Substitutionelle feste Lösungen
  • Geordnete Strukturen
  • Zwischenphasen
  • Versetzungsatmosphären und Dehnungsalterung

Kapitel 4 – Einführung in die Phasentransformation

  • Freie Energie
  • Einfluss der kristallographischen Textur auf die Ermüdungslebensdauer
  • Flüssig-Festphasen-Umwandlungen
  • Festkörper-Phasenumwandlungen
  • Spinodale Zerlegung
  • Martensitische Umwandlung

Kapitel 5 – Verbreitung

  • Mechanismen der Diffusion
    • Interstitielle Diffusion
    • Substitutionelle Diffusion
  • Ficks Gesetze der Diffusion
    • Ficks erstes Diffusionsgesetz
    • Ficks zweites Diffusionsgesetz
    • Mehrere Anwendungen des zweiten Fickschen Diffusionsgesetzes
  • Temperaturabhängigkeit der Diffusion
  • Intrinsische Diffusionskoeffizienten (Kirkendall-Effekt)
  • Hohe Diffusionspfade

Kapitel 6 – Phasendiagramme

  • Phasenregel
  • Binäres isomorphes System
  • Eutektisches Legierungssystem
    • Eutektisches Aluminium-Silizium-System
    • Eutektisches Blei-Zinn-System
  • Freie Energie von Legierungssystemen
  • Peritektische Reaktion
  • Monotektische Reaktion
  • Zwischenphasen
  • Festkörperreaktionen
    • Eutektoide Reaktionen
  • Ternäre Phasendiagramme

Kapitel 7 – Erstarrung und Gießen

  • Der flüssige Zustand
  • Erstarrungsgrenzflächen
  • Erstarrungsstruktur
  • Abgrenzung
  • Kornverfeinerung und sekundärer Dendritenarmabstand
  • Porosität und Schrumpfung
  • Gießverfahren
    • Sandguss
    • Gips- und Muschelformen
    • Gießen von Verdunstungsmustern
    • Feinguss
    • Dauerformguss
    • Druckguss

Kapitel 8 - Wiederherstellung, Umkristallisation, und Getreidewachstum

  • Erholung
  • Umkristallisation
  • Rekristallisation – Temperatur und Zeit
  • Rekristallisation – Reinheit des Metalls
  • Rekristallisation – Ursprüngliche Korngröße
  • Rekristallisation – Verformungstemperatur
  • Kornwachstum
  • Normales Kornwachstum
  • Abnormales Kornwachstum

Kapitel 9 – Ausscheidungshärtung

  • Partikelhärtung
  • Theorie der Ausscheidungshärtung
  • Ausscheidungshärtung von Aluminiumlegierungen
  • Lösungsglühen
  • Abschrecken
  • Altern
  • Dispersionshärtung

Kapitel 12 – Mechanisches Verhalten

Kapitel 13 - Fraktur

Kapitel 14 - Ermüdung

Kapitel 15 - Schleichen

Kapitel 16 – Verformungsbearbeitung

Kapitel 17 – Physikalische Eigenschaften von Metallen

Kapitel 18 – Korrosion

Teil II: Technische Legierungen

Kapitel 26 – Aluminium

  • Aluminiummetallurgie
  • Bezeichnung für Aluminiumlegierungen
  • Aluminiumlegierungen
    • Geschmiedete, nicht wärmebehandelbare Legierungen
    • Wärmebehandelbare Knetlegierungen
  • Schmelzen und Primärherstellung
    • Rollplatte und Blech
    • Extrusion
  • Gießen
    • Aluminiumgusslegierungen
    • Aluminiumgusskontrolle
  • Wärmebehandlung
  • Glühen
  • Herstellung
  • Korrosion

Kapitel 27 – Magnesium und Zink

Kapitel 28 – Titan

VORSCHAU

Die Noten

Kapitel 9 enthält die beste Erklärung der Essenz der Ausscheidungshärtung, die mir begegnet ist.
Hier ist es.

Ausscheidungshärtung

Ausscheidungshärtung wird in großem Umfang nicht nur zur Verstärkung eingesetzt

  • Aluminiumlegierungen

aber auch

  • Magnesiumlegierungen
  • Superlegierungen auf Nickelbasis
  • Beryllium-Kupfer-Legierungen und
  • ausscheidungshärtende Edelstähle.

Bei der Ausscheidungshärtung:

  • Eine Legierung wird auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um eine signifikante Menge eines Legierungselements in feste Lösung zu bringen.
  • Anschließend wird es schnell auf Raumtemperatur abgekühlt (abgeschreckt)., Einfangen der Legierungselemente in fester Lösung.
  • Beim Wiedererhitzen auf eine Zwischentemperatur, Das Wirtsmetall stößt das Legierungselement in Form feiner Ausscheidungen ab, die Matrixverspannungen im Gitter erzeugen.
  • Diese feinen Präzipitatpartikel wirken als Barrieren für die Bewegung von Versetzungen und bieten Rutschfestigkeit, wodurch die Festigkeit und Härte erhöht wird.

Partikelhärtung

Partikel, oder Dispersion, Härtung tritt auf, wenn extrem kleine Partikel in der gesamten Matrix dispergiert sind. Wenn eine Versetzung auf ein feines Teilchen trifft, Es muss entweder das Partikel durchschneiden oder sich um es herum biegen (Schleife)., wie schematisch in Abb. 9.1.

Es gibt zwei Arten der Partikelverstärkung:

  • Ausscheidungshärtung. Findet während der Wärmebehandlung statt.
  • Echte Dispersionshärtung. Kann durch mechanisches Legieren und pulvermetallurgische Konsolidierung erreicht werden.

Für eine effektive Partikelverstärkung, die Matrix sollte weich und duktil sein, Dabei sollten die Partikel hart und diskontinuierlich sein (Abb. 9.2). Eine duktile Matrix widersteht besser einer katastrophalen Rissausbreitung. Kleinere und zahlreichere Partikel sind wirksamer beim Stören der Versetzungsbewegung als größere und weiter beabstandete Partikel.

Feige. 9.1 – Partikelstärkend

Feige. 9.2 –

Ausscheidungshärtung von Aluminiumlegierungen

Aluminiumlegierungen gehören zu den Legierungen, die ausscheidungsgehärtet werden können, einschließlich

  • 2xxx (Aluminium-Kupfer)-Legierungen
  • 6xxx (Aluminium-Magnesium-Silizium)-Legierungen
  • 7xxx (Aluminium-Zink
  • einige der 8xxx-Legierungen (Aluminium-Lithium)..

Die Ausscheidungshärtung besteht aus drei Schritten:

  • Lösungsglühen
  • Schnelles Abschrecken
  • Anwendung externer Felder

Wärmebehandlung in Lösung, die Legierung wird auf eine Temperatur erhitzt, die hoch genug ist, um die löslichen Legierungselemente in Lösung zu bringen. Nach dem Halten auf der Lösungsbehandlungstemperatur lange genug, damit eine Diffusion von gelösten Atomen in die Lösungsmittelmatrix auftritt, es wird auf eine niedrigere Temperatur abgeschreckt (z. B., Raumtemperatur), um die Legierungselemente in Lösung zu halten. Während des Alterns, die in Lösung eingeschlossenen Legierungselemente fallen aus, um eine gleichmäßige Verteilung sehr feiner Teilchen zu bilden. Einige Aluminiumlegierungen härten nach einigen Tagen bei Raumtemperatur aus, ein Prozess, der als natürliches Altern bezeichnet wird, während andere durch Erhitzen auf eine Zwischentemperatur künstlich gealtert werden (Abb. 3).

Feige. 9.3 – Typische Aushärtung von Aluminium:
T1 – natürliche Alterung (Raumtemperatur); künstliche Unteralterung (niedrige Temperatur);
T2 – künstliche Unteralterung; T3 – künstliche Top-Alterung; T4 – künstliche Überalterung