Ermüdungsverhalten von Aluminiumlegierungen infolge anodischer und plasma-elektrolytischer Oxidation
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Um den Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalls an die tribologischen Eigenschaften gerecht zu werden, ist die elektrochemische Konversionsbehandlung eine effektive Maßnahme, um die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von Aluminiumlegierungen zu verbessern. Durch eine Anodisation wird die Oberfläche des metallischen Substrates in eine oxidkeramische Schicht mit ausgezeichneter Anbindung an das Substrat umgewandelt, ohne dessen Mikrostruktur zu beeinflussen. Die Struktur der erzeugten Schichten sowie die erreichbaren Schichtdicken werden durch den Herstellprozess bestimmt. Je nach Anforderungsprofil wird die Konversionsschicht durch einen anodischen (EAO) oder einen plasma-elektrolytischen (PEO) Oxidationsprozess erzielt. Ein großer Nachteil der oxidkeramischen Schichten ist jedoch die resultierende Herabsetzung der Schwingfestigkeit. Dieser Effekt wird insbesondere dem spröden und porösen Charakter der oxidkeramischen Schichten zugeschrieben. Oft entsteht eine Vorschädigung der Schichten, beispielsweise durch thermisch bedingte Risse, bereits im Anodisierprozess, die ein vorzeitiges Versagen begünstigen. Die Ergebnisse des Vorhabens tragen zum Verständnis der Wirkbeziehungen zwischen Konversionsschichttyp, Schwingfestigkeit im HCF-Bereich und den Schichtschädigungsmechanismen bei. Als signifikante Einflussfaktoren auf die zyklische Belastbarkeit wurden die konversionstypbedingte Schichtstruktur und die Schichtdicke identifiziert. Insbesondere plasma-elektrolytische Schichten besitzen hohes Potential durch eine gezielte Anpassung der Prozessparameter ein für den Einsatz unter zyklischer Belastung optimiertes Eigenschaftsprofil einzustellen. Die Anwendung der Erkenntnisse des Vorhabens ermöglicht somit perspektivisch die Erweiterung des Einsatzfeldes konversionsbehandelter Substrate.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Schwingfestigkeit und Mittelspannungsempfindlichkeit der Legierung AlMgSi1 nach hochgradig plastischer Umformung und anodischer bzw. plasmaelektrolytischer Oxidation. Juli 2020, Eigenverlag: Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen, Band 87; Herausgeber: Univ.-Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Lampke. ISBN: 978-3-949005-01-5. ISSN: 1439-1597.
Winter, L.
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Steigerung der Schwingfestigkeit einer konversionsbehandelten AlMgSi1-Legierung durch eine ECAP-Umformung des Substrates. WOMAG 12 2020, S. 4-6; ISSN 2195-5905.
Winter, L. & Lampke, T.
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Schwingfestigkeit einer hochgradig plastisch umgeformten, konversionsbehandelten AlMgSi-Legierung. ZVOreport 1 2021, S. 44-45.
Winter, L. & Lampke. T.
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Influence of Hydrothermal Sealing on the High Cycle Fatigue Behavior of the Anodized 6082 Aluminum Alloy. Coatings, 12(8), 1070.
Winter, Lisa & Lampke, Thomas
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Fatigue Resistance of an Anodized and Hardanodized 6082 Aluminum Alloy Depending on the Coating Thickness in the High Cycle Regime. Advanced Engineering Materials, 25(20). Portico.
Winter, Lisa & Lampke, Thomas
