ISBN 9783843946872

978-3-8439-4687-2, Reihe Werkstoffwissenschaften

Franziska Kröger
Entwicklung einer warmrissbeständigen AlCu-Gusslegierung für den Einsatz in thermisch belasteten Bauteilen unter Anwendung von DoE

181 Seiten, Dissertation Technische Universität Clausthal (2020), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Ressourcenschonende, effiziente Entwicklungen, Konstruktionen und Prozesse stehen im heutigen Maschinenbau aufgrund von umweltbedingten, politischen, wirtschaftlichen und gesellschaftlichen Anforderungen im Vordergrund. Ein anforderungsgerechter Leichtbau und endkonturnahe Herstellungsprozesse sind Bausteine, die effektiv dazu beitragen. In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass es unter Einsatz der statistischen Versuchsplanung möglich ist, mehrere Zielgrößen simultan zu adressieren und dadurch eine zeit- und ressourceneffiziente Werkstoffentwicklung zu betreiben.

In Vorbereitung auf die Legierungsentwicklung wurden thermodynamische Berechnungen, eine ausführliche Literaturrecherche und praktische Untersuchungen an konventionellen AlCu-Gusslegierungen durchgeführt. Unter Berücksichtigung der daraus gewonnenen Erkenntnisse wurde für die Aufstellung eines statistischen Versuchsplans ein interaktionsbasiertes Regressionsmodell zugrunde gelegt, in dem die vier Legierungselemente Kupfer (Cu), Mangan (Mn), Nickel (Ni) und Kobalt (Co) als Eingangsgrößen variiert wurden. Zudem wurde ein Titangehalt von 0,05 Gewichtsprozent für alle Legierungen festgelegt, um den wachstumshemmenden Effekt des Titans zusammen mit dem Kornfeinungsmittel AlTi5B1 für die Kornfeinung zu nutzen. Entsprechend der Anforderungen an den Werkstoff wurden die mechanischen Eigenschaften bis 300 °C, die Warmrissbeständigkeit sowie die Wärmeleitfähigkeit als Zielgrößen formuliert. Insgesamt wurden achtzehn AlCuMnCo(Ni)-Legierungen erprobt und analysiert.