Grundlagen der Aluminiummetallurgie – Produktion, Verarbeitung und Anwendungen / ed. Roger Lumley (2010)

 

 

 

 

 

 

KURZER INHALT

Einführung in die Aluminiummetallurgie

  • Aluminium als technischer Werkstoff
  • Die Entwicklung von Aluminiumlegierungen
  • Aluminiumgusslegierungen
  • Aluminium-Knetlegierungen
  • Herstellung von Aluminium
  • Verwendung von Aluminium
  • Fazit

Teil I – Herstellung und Gießen von Aluminium und seinen Legierungen

Herstellung von Aluminiumoxid

  • Einführung in die Aluminiumoxide
  • Al-Mineralien – Abbau und Verarbeitung
  • Herstellungsverfahren für Tonerde
  • Die Bayer-Aluminiumoxid-Raffinerie
  • Aluminiumoxid-Mikrostruktur
  • Verunreinigungen
  • Herstellung von Spezialtonerden
  • Produktionstrend bei Aluminiumoxid

Herstellung von Primäraluminium

  • Einführung
  • Rohstoffe, die im Aluminiumherstellungsprozess verwendet werden
  • Energieeffizienz bei der Nutzung von Kohlenstoffanoden
  • Die Kohlenstoffanoden
  • Elektrolytmaterialien
  • Die Kathode und Kathodenmaterialien
  • Stromeffizienz
  • Erhöhung der Zellenstromstärke
  • Zelllinien
  • Die Gesundheit, Umwelt und Sicherheit (HES)
  • Inerte Anoden
  • Die Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft der Primäraluminiumproduktion

Herstellung von Sekundäraluminium

  • Geschichte des Sekundäraluminiums
  • Rohstoffquellen
  • wird bearbeitet
  • Kostentreiber
  • Zukunftstrends
  • Weiterlesen
  • Bezug

Blockguss und Gießereimetallurgie von Aluminium und seinen Legierungen

  • Direkter Kokillenguss
  • Wärmefluss und Erstarrung
  • Makrosegregation
  • Typische Oberflächenfehler
  • Knüppelguss mit Gasdruckstrangpressen
  • Walzbrammentechnik
  • Sondervarianten des Gleichstromgusses
  • Sicherheit beim Gleichstromgießen
  • Kettenförderer Guss
  • Schmelzbehandlung
  • Fazit
  • Anmerkungen

Gießen von Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Aluminiumgusslegierungen
  • Gefügekontrolle in Aluminiumgusslegierungen
  • Gießen füllen
  • Fütterung und Porosität
  • Gießverfahren
  • Zusammenfassung

Qualitätsprobleme bei Aluminiumguss

  • Einführung
  • Standardformen
  • Einfluss der Erstarrungszeit
  • Theoretische Grundlage für den Qualitätsindex
  • Einfluss von Einschlüssen und Porosität auf die Qualität
  • Ermüdungsversagen
  • Quellen von Gussfehlern
  • Einfluss der Metallbehandlung und -übertragung auf die Qualität
  • Mögliche Verbesserungen der Ermüdungslebensdauer
  • Fazit

Fallstudien zu Aluminiumgusslegierungen

  • Einführung
  • Der Einfluss des Legierungsspezifikationsbereichs auf Mikrostruktur und Eigenschaften
  • Eine Verunreinigung, die die Gießbarkeit verringert und Gießfehler erhöht
  • Der Einfluss der Kornverfeinerung auf die Defektbildung
  • Die Wirkung von Titanüberschuss auf Gießereilegierungen
  • Auswahl der richtigen Vorlegierung zur Kornfeinung
    hinsichtlich Effektivität und Kostenoptimierung
  • Auswahl der richtigen Vorlegierung für die eutektische Modifizierung
    hinsichtlich Effektivität und Kostenoptimierung
  • Zusammenfassung

Hochdruckguss von Aluminium und seinen Legierungen

  • Geschichte des Hochdruckgusses
  • Das Druckgussverfahren
  • Aluminiumlegierungen für den Druckguss
  • Mängel im Druckguss
  • Fazit

Fortschritte bei der Wärmebehandlung von Druckgussteilen

  • Einführung
  • Rolle der Legierungselemente bei der Lösungsbehandlung
  • Rolle der Legierungselemente beim Aushärten
  • Anwendung auf industriell gefertigte Teile und
    kommerzielle Wärmebehandlungsanlagen
  • Implikationen für die Neugestaltung von Druckgussteilen
  • Fazit
  • Anmerkungen

Teil II – Metallurgische Eigenschaften von Aluminium und seinen Legierungen

Kaltverfestigung in Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Grundlagen der Kaltverfestigung
  • Modelle der Kaltverfestigung
  • Anwendungen von Kaltverfestigungsmodellen auf Industrielegierungen
  • Kommerzielle Aspekte der Kaltverfestigung
  • Fazit und zukünftige Trends

Präzipitation und Clustering gelöster Stoffe in Aluminium: Fortgeschrittene Charakterisierungstechniken

  • Einführung
  • Al-Cu-basierte Legierungen
  • Al-Cu-Mg-Basislegierungen
  • Legierungen auf Al-Mg-Si-Basis
  • Legierung auf Al-Zn-Mg-(Cu)-Basis
  • Ausfällung in Al-Legierungen unter starker plastischer Verformung
  • Fazit

Trennen von gelösten Stoffen zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von gealterten Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Aufteilung gelöster Stoffe durch Änderung der Zusammensetzung
  • Untersuchungen an unteralterten Legierungen
  • Sekundärniederschlag
  • Fazit

Leerstellen in Aluminium und Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen in Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Experimentelle Studien zu Leerstellen und Wechselwirkungen zwischen gelösten Stoffen und Leerstellen
  • Modellieren
  • Fazit

Modellierung der Kinetik von Ausscheidungsprozessen in Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Physikalische Prozesse, die den Niederschlag steuern
  • Aktuelle Ansätze zur Modellierung von Niederschlagskinetiken
  • Kopplung von Niederschlag und plastischer Verformung
  • Zukunftstrends und Perspektiven

Ultrafeinkörnige Aluminiumlegierungen: Prozesse, strukturelle Merkmale und Eigenschaften

  • Einführung
  • Schwere plastische Verformungstechniken, die bei der Verarbeitung von Al-Legierungen verwendet werden
  • Herstellung von ultrafeinkörnigen Aluminiumlegierungen mittels SPD-Technik
  • Mechanische Eigenschaften von UFG Al-Legierungen bei Raumtemperatur
  • Innovationspotenzial von UFG Al-Legierungen
  • Fazit

Design für Ermüdungsrisswachstumsbeständigkeit in Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Hintergrund und aktueller Wissensstand
  • Materialien, wird bearbeitet, mechanische Eigenschaften und Ermüdungsrisswachstumsprüfung
  • Ermüdungsrissausbreitung im schwellennahen Regime
  • Ermüdungsrissausbreitungsmechanismen in den Regionen II und III des Risswachstums
  • Kmax und Spannungsverhältniseffekte auf das Ermüdungsrisswachstum
  • Ein dualer Parameter DK-Kmax Ansatz zum Ermüdungsrisswachstum
  • Kmax Sensitivität und Datennormalisierung zur Generierung von Designkurven
  • Fazit

Bruchfestigkeit in Aluminium

  • Einführung
  • Bruch bei einachsiger Spannung
  • Bruch im Feinblech: Streck- und Tiefziehoperationen
  • Bruch in Gussteilen aus Aluminiumlegierungen
  • Bruch in hochfesten Knetlegierungen: Bruchzähigkeit
  • Die Bruchzähigkeit von Aluminiumlegierungen: mikrostrukturelle Aspekte
  • Bruch in Aluminiumpartikel-Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen
  • Auswirkungen des gezackten Nachgebens (dynamische Dehnungsalterung) auf den Bruch
  • Zukunftstrends: optimierte Eigenschaften versus „Fitness for Purpose“

Korrosion und Korrosionsschutz von Aluminium

  • Einführung
  • Allgemein, galvanische und Lochfraßkorrosion
  • Örtliche Korrosion: intergranular und Abblätterung
  • Umweltgestütztes Cracken
  • Korrosionsschutz in der Flugzeugstruktur
  • Zusammenfassende Fallstudie: Korrosion eines C-130J Hercules-Flugzeugflügels
    Hinterkantenstreifen

Teil III – Verarbeitung und Anwendung von Aluminium und seinen Legierungen

Fügen von Aluminium und seinen Legierungen

  • Einführung
  • Mechanisches Fügen
  • Schmelzschweißen
  • Festkörperschweißen
  • Hartlöten
  • Kleben
  • Fazit

Aluminiumpulvermetallurgie

  • Einführung
  • Das Press- und Sinterpulvermetallurgieverfahren
  • Grundlagen des Sinterns
  • Sintern von Aluminium
  • PM-Aluminiumlegierungen und ihre Anwendungen
  • Zukunftstrends

Lasersintern und Rapid Prototyping von Aluminium

  • Einführung
  • Das Skelett
  • Infiltration
  • Maßänderungen
  • Fazit

Herstellung und Verarbeitung von Aluminiumblechen

  • Einführung
  • Aluminiumlegierungen und Spezifikationen
  • Der Verarbeitungsweg zur Herstellung von Aluminiumblechen und die Entwicklung der Mikrostruktur
  • Parameter und metallurgische Effekte bei der Blechbearbeitung von Al-Legierungen
  • Integrierte Material- und Prozessmodellierung
  • Fazit

Anwendung moderner Aluminiumlegierungen in Flugzeugen

  • Einführung
  • Treiber für die Materialauswahl und
    Produktentwicklung von Aluminiumlegierungen für Flugzeuge
  • Leistungskriterien und Eigenschaftsanforderungen
    für Primärstruktur von Unterschallflugzeugen
  • Struktur-Eigenschafts-Beziehungen
  • Neue Produkte und neueste Fertigungstechnologien
  • Fazit

Materialauswahl und -substitution durch Aluminiumlegierungen

  • Einführung
  • Grundlegende Strategien zur Materialauswahl
  • Materialauswahl für bestimmte Szenarien
  • Nicht stationäre ermüdungsbegrenzte Anwendung
  • Mehrzielprobleme und numerische Optimierung
  • Mehrere objektive Materialauswahl
  • Umweltfolgen der Materialauswahl
  • Fazit

VORSCHAU