Darf es etwas mehr sein?

l-Mg-Si-Legierungen (d. h. 6xxx-Legierungen) bilden die Grundlage zahlreicher aushärtbarer Knetlegierungen und werden aufgrund ihrer hervorragenden physikalischen und chemischen Eigenschaften in einer Vielzahl von Produktanwendungen eingesetzt [2]. Umformbarkeit und Aushärtung bei der Einbrennlackierung sind bei 6xxx-Blechen von großer Bedeutung [3]. Die geringe Kaltverfestigung von Al-Mg-Si-Legierungen, die deutlich schlechter ist als die von nicht aushärtbaren Al-Mg-Legierungen (5xxx), schränkt jedoch die Streckverformbarkeit ein [4,5].Ein hoher Fe-Gehalt ist typisch für 8xxx-Folienlegierungen, die hauptsächlich aus reinem Al und Fe als Legierungselement bestehen [7]. Ein wichtiges Merkmal von Fe in 8xxx-Legierungen ist die Kornfeinung, die in Folien unerlässlich ist, um die Umformbarkeit bei geringer Foliendicke zu erhalten [7-9]. Ein Crossover-Ansatz wird verfolgt, um die positiven Eigenschaften von 6xxx-Legierungen mit der Mikrostruktursteuerung durch primäre intermetallische Phasen (im Weiteren "IMPs"), welche bei Folienwerkstoffen zu tragen kommen, zu kombinieren. Da nicht zuletzt die Mikrostruktur die Summe der mechnaischen Eigenschaften widerspiegelt, soll sich durch diese Gefügeoptimierungen höhere Festigkeitswerte aber auch eine verbesserte Duktilität, trotzt hohen Anteils eisenreicher intermetallischer Phasen ergeben. Bei niedrigen Erstarrungsgeschwindigkeiten bilden sich jedoch grobe und spröde IMPs, von denen berichtet wurde, dass sie die Duktilität verringern und die Verformbarkeit von Knetlegierungen negativ beeinflussen [2,10-12]. Solche groben IMPs IMPs, vorallem jene mit länglicher Morphologie, sind typische Stellen für die Entstehung von Schäden, die durch die Bildung von Mikrorissen im Partikel oder die Entkohäsion der Matrixgrenzfläche mit dem IMP entstehen [13,14].Dass Recycling wird durch die unterschiedliche Zusammensetzung von Aluminiumschrotten und der Einbringung von Verunreinigungselementen erschwert. Fe stellt ein besonderes Problem dar, da es mit metallurgischen Mitteln nur schwer zu entfernen ist und beim Recycling von Sekundäraluminium sich in Knetlegierungen allmählich anreichert [11,15].Zur Kontrolle der Morphologie von eisenhaltigen IMPs werden mehrere Strategien eingesetzt. Legierungselemente wie Mangan, welches als "Fe-Korrektor" wirkt, können verwendet werden, um die Bildung der langen nadelförmigen β-Phase zu unterdrücken und die Entwicklung von fein verzweigtem α-AlFeSi zu fördern [11,16,17]. Eine schnelle Erstarrung (> 10 K/s) fördert ebenfalls die vorteilhafte Bildung einer verfeinerten α-Phase anstelle von β-AlFeSi, wobei bei höherem Fe-Gehalt eine höhere Erstarrungsrate erforderlich ist [11,18]. Fe-reiche IMPs können auch teilweise aufgelöst [19], fragmentiert [20,21] und durch Wärmebehandlungen in rundere Formen umgewandelt werden [7].

Diese Studie zeigt, dass Fe-reiche IMPs bei der thermomechanischen Verarbeitung wirksam eingesetzt werden können, um die Korngröße und die Materialeigenschaften positiv zu beeinflussen. Selbst grobe IMPs, die sich während einer langsamen Erstarrung bilden, können durch konventionelles Walzen in ausreichendem Maße fragmentiert werden und zur Kontrolle der Gefügeentwicklung in Al-Mg-Si-Fe-Crossover-Legierungen verwendet werden. Dadurch wird die Kaltverfestigungsfähigkeit dieser Legierungen erheblich gesteigert, während ihr Aushärtungspotenzial hoch bleibt. [1]

Erfolgreiche Partikelfragmentierung und Mikrostrukturmodifikation im gesamten erforschten Bereich der Zusammensetzungen

Wie in der Einleitung erwähnt, ist die Aushärtung während der Einbrennlackierung bei den 6xxx-Serien von großer Bedeutung. Aus diesem Grund wurden die Legierungen (langsame Erstarrung) einer Paint-Bake-Simulation unterzogen: Voralterung für 5 Stunden bei 100 °C → 11 Tage natürliche Aushärtung → Anwendung von 2 % plastischer Dehnung → 3 Tage natürliche Aushärtung → künstliche Aushärtung für 20 Minuten bei 185 °C. ΔRp0,2 steht für die Aushärtungsreaktion der Lackeinbrennbehandlung im Vergleich zu dem Zustand nach 14 Tagen natürlicher Aushärtung (T4)(siehe zusammenfassung Tabelle 2). Diese Versuchslegierungen weisen ein ausgeprägtes Warmauslagerungspotenzial und mechanische Eigenschaften auf, die sehr gut mit denen der Referenzlegierung 6016 mit niedrigem Fe-Gehalt vergleichbar sind [1]. Fe-reiche primäre intermetallische Phasen können in ihrer Größe und Morphologie über die Gießbedingungen und - was noch wichtiger ist - über thermomechanische Behandlungen effektiv modifiziert werden. Weiters werden IMPs genutzt um eine im Vergleich zur Referenzlegierung 6016 feinkörnigeres Gefüge auszubilden. Sowohl fein verzweigte IMPs (die sich bei schnellen Erstarrungsgeschwindigkeiten bilden) als auch wesentlich gröbere intermetallische AlFeSi-Phasen (die sich bei langsamen Erstarrungsgeschwindigkeiten, vergleichbar mit denen eines industriellen Stranggussverfahrens, bilden) können in feine Partikel fragmentiert werden. Die Aushärtungsfähigkeit von Al-Mg-Si-Legierungen und die mikrostruktursteuernde Wirkung primärer intermetallischer Phasen auf die Verarbeitung im Rahmen von Folienmaterial wurden erfolgreich mit einem Crossover-Ansatz kombiniert, der ein erhebliches Potenzial für die Erweiterung des Eigenschaftsprofils von Al-Mg-Si-Legierungen bietet, um eine höhere Kaltverfestigungsfähigkeit und Perspektiven für das Recycling einzubeziehen [1]. Wir haben die erste Entwicklungsphase im Labormaßstab abgeschlossen und mit der Industrialisierung begonnen. Die ersten Gieß- und Walzversuche im industriellen Maßstab wurden erfolgreich abgeschlossen. Jetzt untersuchen wir ein breites Spektrum von Materialeigenschaften von CrossAlloy®.68, um eine Datenbasis für interessierte Kunden zu schaffen.