Überlagertes Dispersoidhärten und Ausscheidungshärten von Aluminiumlegierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Olaf Keßler
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455782072

Das Ziel des Projekts ist die Erzeugung hochfester Aluminiumlegierungen durch den neuartigen Ansatz der überlagerten Dispersoidhärtung und Ausscheidungshärtung. Dies erfordert zunächst ein grundlegendes werkstoffwissenschaftliches Verständnis der temperaturabhängigen Kinetiken und Arten der Ausscheidungsbildung bei beiden Verfestigungsmechanismen. Anschließend sollen in einer typischen Fertigungskette von Aluminium-Knetlegierungen (Gießen, Homogenisieren, Warmumformen, Ausscheidungshärten) die Prozessparameter so auf die beiden temperaturabhängigen Kinetiken abgestimmt werden, dass Werkstoffstrukturen mit potenziell hohen Festigkeiten resultieren. Basierend auf den Ergebnissen sollen die werkstoffwissenschaftlichen Zusammenhänge zwischen Prozessparametern, Werkstoffstrukturen und mechanischen Eigenschaften diskutiert und gezielt für eine weitere Festigkeitssteigerung in die Fertigungskette transferiert werden. Die aus den eigenen Vorarbeiten ansatzweise bekannte Aluminiumlegierung EN AW AlMn0,5Mg0,5 (3105) soll hinsichtlich des Verständnisses des überlagerten Ausscheidungsverhaltens sowie geeigneter Prozessparameter der Fertigungskette untersucht werden. In einem weiteren Ansatz soll durch Zugabe von Zr ein zusätzliches Potenzial für die Dispersoidhärtung über Al3Zr-Dispersoide geschaffen werden.Für die gezielte Überlagerung von Dispersoidhärten und Ausscheidungshärten sollen verschiedene Ansätze potenzieller Fertigungsketten verfolgt werden. Die Ansätze basieren darauf, dass der Diffusionskoeffizient des dispersoidbildenden Legierungselemente Mangan (und Zr) in Aluminium auf typischen Glühtemperaturen deutlich niedriger ist, als der Diffusionskoeffizient der ausscheidungshärtenden Legierungselemente Magnesium und Silizium. Auf dieser Basis wird angestrebt, in einem ersten Schritt der Prozesskette die relativ stabilen Dispersoide zu bilden und in einem zweiten Schritt die weniger stabilen Ausscheidungen. Dabei kann der zweite Schritt der Prozesskette durchaus bei höheren Temperaturen ablaufen, wenn die Prozessdauer so kurz ist, dass eine signifikante Mangandiffusion (und Zr) unterdrückt wird.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen