Ionic Liquids as Quenching Media for Heat Treatment of Metals
Final Report Abstract
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.
Publications
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“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
