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
K_max und Spannungsverhältniseffekte auf das Ermüdungsrisswachstum
Ein dualer Parameter DK-K_max Ansatz zum Ermüdungsrisswachstum
K_max 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