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In-situ Verstärkung von Aluminiumgusslegierungen

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In-situ Verstärkung von Aluminiumgusslegierungen

Die Weiterentwicklung der Aluminiumbasiswerkstoffe zielt überwiegend auf die Erhöhung der Festigkeit ab, ohne dabei die Duktilität negativ zu beeinflussen. Neben der Festigkeit wird zudem eine Erhöhung der Steifigkeit angestrebt. Im Gegensatz zur Festigkeit kann bei Aluminiumgusslegierungen die Steifigkeit nur in einem sehr geringen Maße durch Legierungselemente verändert werden. Eine substanzielle Erhöhung der Steifigkeit ist durch die Erzeugung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen möglich. Allerdings führt die schlechte Benetzbarkeit zwischen Matrix und keramischen Partikeln in Kombination mit den sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu vergleichsweise schlechten Materialeigenschaften. Ein möglicher Ansatz, das Problem der Benetzbarkeit und der mangelnden Anbindung der Partikel an die Matrix zu lösen, ist die Verwendung von intermetallischen Phasen auf Basis von Aluminium als Verstärkungskomponente. Diese Phasen zeichnen sich durch eine niedrige Dichte und eine gute Benetzbarkeit mit der Aluminiummatrix aus. Zudem können diese Phasen durch eine in-situ Reaktion in der Aluminiumschmelze entstehen, der Volumenanteil an Verstärkungsphase nimmt bei dieser Reaktion zu. Durch eine spezielle Rührtechnologie wird gewährleistet, dass die Verstärkungsphase sich fein verteilt und die Matrix feinkörnig erstarrt.

Ansprechpartner:

M.Sc. Peter Randelzhofer

Verfahrensprinzip der In-situ Verstärkung von Aluminiumguss
(Vergrößern)
Simulation der Partikelverteilung während des Rührvorgangs
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Mikrostruktur von in-situ verstärktem Reinaluminium
(Vergrößern)
E-Modul von in-situ verstärktem Reinaluminium bei unterschiedlichen Prozessparametern
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Beispiel für mechanischen Eigenschaften von in-situ verstärktem Reinaluminium
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Verfahrensprinzip der In-situ Verstärkung von Aluminiumguss
Simulation der Partikelverteilung während des Rührvorgangs
Mikrostruktur von in-situ verstärktem Reinaluminium
E-Modul von in-situ verstärktem Reinaluminium bei unterschiedlichen Prozessparametern
Beispiel für mechanischen Eigenschaften von in-situ verstärktem Reinaluminium

Publikationen:

  • Himmler D., Randelzhofer P., Körner C.:
    In-situ Al3Ti particle reinforcement for stiff aluminum die castings
    In: Journal of Alloys and Compounds (2022), Art.Nr.: 163984
    ISSN: 0925-8388
    DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.163984
  • Gruber D.:
    Halbautomatische Herstellung und Eigenschaften von in situ Al3Ti-verstärkten Aluminiumgusslegierungen im Druckgießen
    In: Giesserei 02/2021 (2021), S. 61
    ISSN: 0016-9765
  • Himmler D., Randelzhofer P., Körner C.:
    Formation kinetics and phase stability of in-situ Al3Ti particles in aluminium casting alloys with varying Si content
    In: Results in Materials (2020)
    ISSN: 2590-048X
    DOI: 10.1016/j.rinma.2020.100103
  • Zeng Y., Himmler D., Randelzhofer P., Körner C.:
    Processing of in situ Al3Ti/Al composites by advanced high shear technology: influence of mixing speed
    In: International Journal of Advanced Manufacturing Technology 110 (2020), S. 1589-1599
    ISSN: 0268-3768
    DOI: 10.1007/s00170-020-05956-w
  • Zeng Y., Himmler D., Randelzhofer P., Körner C.:
    In situ Al3Ti/Al composites fabricated by high shear technology: microstructure and mechanical properties
    In: Materials Science and Technology 35 (2019), S. 2294-2303
    ISSN: 0267-0836
    DOI: 10.1080/02670836.2019.1677025
  • Zeng Y.:
    In-situ Al3Ti/Al composites produced by high shear technology: microstructure and mechanical properties (Dissertation, 2019)
  • Zeng Y., Himmler D., Randelzhofer P., Körner C.:
    Microstructures and Mechanical Properties of Al3Ti/Al Composites Produced In Situ by High Shearing Technology
    In: Advanced Engineering Materials (2018)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201800259



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