Einfluss von intermetallischen Phasen in der Magnesiumknetlegierung AZ31 auf Rekristallisation, Texturausbildung und mechanische Eigenschaften

Beschreibung

Bauteile aus Magnesiumknetlegierungen haben aufgrund ihrer geringen Dichte und ihrer hohen spezifischen Steifigkeit ein großes Anwendungspotenzial im Leichtbau. Der Einsatz von Magnesiumknetlegierungen wird jedoch derzeit noch erschwert durch die reduzierte Kaltumformbarkeit, die Texturausbildung bei der Verformung und die daraus resultierenden anisotropen mechanischen Eigenschaften. Ein möglicher Ansatz, das Umformverhalten zu verändern, ist die Modifikation konventioneller Knetlegierungen mit zusätzlichen Legierungselementen. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Calcium und Cer-Mischmetall auf die Mikrostruktur- und Texturentwicklung der Magnesiumknetlegierung AZ31 bei der Warmumformung untersucht. In Warmdruck-, Warmwalz- und Strangpressversuchen erfolgte die thermomechanische Behandlung von drei Legierungsmodifikationen. Die jeweilige Gefügeentwicklung wurde mit der Referenzlegierung AZ31 verglichen. Mit der Bestimmung von Textur und mechanischen Eigenschaften der umgeformten Legierungen war eine Beurteilung des Einflusses der intermetallischen Phasen auf die Eigenschaften der Legierung AZ31 möglich. Calcium führt in AZ31 zur Ausscheidung der intermetallischen Phase Al2Ca, die in zusammenhängender Form in den Dendriten- und Korngrenzen des Mg-Mischkristalls vorliegt. Cer-Mischmetall hingegen bewirkt die Bildung von stäbchen- und plattenförmigen Al11(Ce,La)3-Ausscheidungen, die grob verteilt im Gefüge vorliegen. Beide Phasen binden Aluminium und reduzieren so den gelösten Anteil von Aluminium im Mischkristall. Die dadurch reduzierte Mischkristallhärtung führt nur im Fall der Modifikation mit Cer- MM zu einer Abnahme der Fließspannung bei der Warmumformung. In den Ca-haltigen Legierungen bilden die zusammenhängenden intermetallischen Säume ein unüberwindbares Hindernis für Versetzungsbewegung und tragen somit über die Reduktion der effektiven Gleitlänge zur Festigkeitssteigerung bei.

Autor*in

Torsten Laser

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AZ31 Keimbildung Magnesium PSN Rekristallisation Textur Werkstoffphysik

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