Untersuchungen zum Einfluss von SiC-Mikro- und -Nanopartikeln in einer Aluminiumgusslegierung auf Gefüge und Härte beim Laserstrahlschweißen
Schweissen und Schneiden
9
73
630-636
2021
Type: Zeitschriftenaufsatz (non-reviewed)
Abstract
Beim Schweißen von ausscheidungsgehärteten Aluminiumlegierungen wird die Festigkeit durch die Bildung einer großen Wärmeeinflusszone massiv verringert. Eine innovative Mög-lichkeit, die energie- und zeitaufwendige Wärmebehandlung zu ersetzen, ist die Verstärkung der Aluminiumlegierung mit Nanopartikeln. Durch Verstärkung mittels Nanopartikeln könnten zahlreiche Eigenschaften erheblich verbessert werden und eine Ausscheidungshärtung über-flüssig machen. Die folgenden Untersuchungen behandeln das Laserstrahlschweißen von schmelzmetallurgisch erzeugten Aluminiumplatten (A356) ohne Verstärkungspartikel, mit 1 Gew. \% Siliziumcarbid (SiC) Mikropartikeln (D50=17 µm) sowie mit 1 Gew. \% SiC Nanopartikeln (50–70 nm).
Die Mikro- und Nanopartikel verstärkten Aluminiummatrixverbundwerkstoffe werden mit Hilfe des ultraschallunterstützten Rührgießverfahrens hergestellt. Aus den drei Versuchsreihen wer-den 5 mm starke Platten im Lost Fused Deposition Modeling Gippsgießverfahren hergestellt. Anschließend werden daraus Platten von 3 mm Dicke präpariert, in die mittels Laserstrahl-schweißen Blindnähte eingebracht werden. Die Schweißgeschwindigkeit beträgt 0,6 m/min und die Laserstrahlleistung 1300 W. Grundgefüge und Schweißnähte werden mit Hilfe von metallographischen Querschliffen, Mikrohärtemessungen und Durchstrahlungsprüfungen un-tersucht. Die Mikropartikel stören den Schweißprozess und bewirken millimetergroße Poren. Jedoch sind sowohl mit Verstärkung durch Nano- als auch durch Mikropartikel im Schweißgut und Grundgefüge Nanopartikel vorhanden, welche Grenzflächenreaktionsprodukte sein dürf-ten. Durch die Partikelzugabe werden die Siliziumnadeln im Grundgefüge veredelt und hetero-gene Keimbildung begünstigt. Insgesamt wird so die Härte um bis zu 15 \% erhöht und großes Potential zur Erhöhung von Festigkeit und Duktilität sowie zur Substitution von T6-Wärmebehandlungen aufgezeigt.