Ionische Flüssigkeiten als Abschreckmedien in der Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ionische Flüssigkeiten sind potentielle Abschreckmedien für die Wärmebehandlung von Aluminiumlegierungen und Stählen. In geeigneten ionischen Flüssigkeiten erfolgt die Abschreckung rein konvektiv, d.h. ohne das Auftreten eines makroskopischen Leidenfrost-Effekts. Die Abschreckwirkung kann durch Zugabe von Wasser bzw. Kohlendioxid gezielt eingestellt werden. Die realisierten Abschreckgeschwindigkeiten sind ausreichend für die Wärmebehandlung gängiger Aluminiumlegierungen und Stähle. Die Langzeitstabilität der ionischen Flüssigkeiten erscheint im bisher untersuchten Umfang gegeben. Sowohl in Wärmebehandlungsexperimenten als auch in Wärmebehandlungssimulationen konnte gezeigt werden, dass der rein konvektiv Wärmeübergang im Gegensatz zu einer Wasserabschreckung zu deutlich geringeren Bauteilverzügen führt. Mit schnellen Chip-Kalorimetern konnte ein Verfahren zur Thermogravimetrie mit Millisekunden Zeitauflösung entwickelt werden. Dieses gestattet die Bestimmung der Dampfdrücke von Ils bei bisher nicht zugänglichen Temperaturen in der Nähe des Siedepunktes und damit eine recht gute Abschätzung der Siedetemperatur. Die aus den Dampfdruckkurven abgeschätzte Siedetemperatur von 14 untersuchten ionischen Flüssigkeiten liegt im Bereich von 480 bis 880 °C. In den Abschreckbädern sind keine Zersetzungsprodukte mit den gängigen Analysenmethoden feststellbar. TGA-MS Untersuchungen geben Hinweise auf mögliche Zersetzungsprodukte, diese entstehen aber nur in sehr geringen Mengen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- The Ideal Quenching Medium? – Characterisation of Ionic Liquids for Heat Treatment of Metallic Components, HTM J. Heat Treatm. Mat. 68 (2013) 5, 214-223
M. Beck, C. Schmidt, M. Ahrenberg, C. Schick, U. Kragl, O. Keßler
- Determination of volatility of ionic liquids at the nanoscale by means of ultra-fast scanning calorimetry, Physical Chemistry Chemical Physics, 16 (2014) 2971-2980
Mathias Ahrenberg, Marcel Brinckmann, Jürn W.P. Schmelzer, Martin Beck, Christin Schmidt, Olaf Keßler, Udo Kragl, Sergey P. Verevkin, Christoph Schick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c3cp54325k) - Ionic Liquids as new quenching media for aluminium alloys and steels, Proc. 21st International Federation for Heat Treatment and Surface Engineering (IFHTSE) Congress, Munich, Germany, May 12-15, 2014, Eds. H.-W. Zoch, R. Schneider, Th. Lübben, Bremen, Germany, 2014, 179-186
M. Beck, Ch. Schmidt, M. Ahrenberg, Ch. Schick, U. Kragl, O. Keßler
- Room temperature ionic liquids in a heat treatment process for metals, RSC Advances, 2014, 4, 55077–55081
C. Schmidt, M. Beck, M. Ahrenberg, C. Schick, O. Keßler, U. Kragl
(Siehe online unter https://doi.org/10.1039/c4ra06901c) - Heat transfer mechanisms analysed by high speed video recording of metal quenching in ionic liquids and water, 5th Int. Conf. on Distortion Engineering IDE 2015, Bremen, Germany, September 23rd – 25th, 2015, 237-246, ISBN 978-3-88722-749-4
Martin Beck, Christin Schmidt, Mathias Ahrenberg, Christoph Schick, Udo Kragl, Olaf Keßler
- Ionic Liquids as New Quenching Media for Aluminium Alloys and Steels, HTM J. Heat Treatm. Mat. 70 (2015) 2, 73- 80
M. Beck, C. Schmidt, M. Ahrenberg, C. Schick, U. Kragl, O. Kessler
(Siehe online unter https://doi.org/10.3139/105.110256) - Reliable absolute vapor pressures of extremely low volatile compounds from fast scanning calorimetry. In: Schick C., Mathot V. (eds) Fast Scanning Calorimetry. Springer, Cham, 2016, pp 259-296
Mathias Ahrenberg, Alexandr Ostonen, Jürn W.P. Schmelzer, Martin Beck, Christin Neise, Olaf Keßler, Udo Kragl, Sergey P. Verevkin, Christoph Schick
(Siehe online unter https://doi.org/10.1007/978-3-319-31329-0_8) - “Verfahren zum Abschrecken eines Metalls oder einer Metalllegierung mit einer ionischen Flüssigkeit”, DE 10 2013 220 060 A1, Offenlegungsschrift vom 2.4.2015. 2016 Patent erteilt
O. Keßler, M. Beck, U. Kragl, C. Schmidt, C. Schick, M. Ahrenberg
