Werkstoffkunde 2 - TUM - Leichtmetalle 1

I. naturharten Sorten (diese können nicht durch Wärmebehandlungen weiter verfestigt werden)
II. aushärtbare Sorten (diese können durch Losglühen und Auslagern weiter verfestigt werden)

III. Gusslegierung (das Bauteil wurde direkt gegossen)
IV. Knetlegierung (das Bauteil wurde durch Umformen hergestellt)

Weitere Unterteilungen erfolgt nach den Hauptlegierungselementen

Im Gegensatz zu Stählen ist Reinaluminium nicht im Hochofenverfahren zu gewinnen, da die Bindungsenthalpie zw. Al2O3 und Co2 zu niedrig ist. Diese Lücke muss z.B durch Elektrizität geschlossen werden.

Zudem ist Al2O3 gegenüber hohen Temperaturen (Schmelzpunkt 2030°C) und chemischen Angriffen sehr beständig.
 

Aluminiumoxid bildet in Verbindung mit Krytholith ein tiefschmelzedes Eutektikum.

Aus dieser flüssigen Mischung wird Aluminium durch eine Schmelzflusselektrolyse gewonnen.

Sekundäraluminium (aus Schrott) ist für die Verarbeitung deutlich weniger energieaufwendig als Primäraluminium( aus Erzen).
das liegt am niedrigen Schmelzpunkt des Aluminiums (660°C)

In Aluminiumhütten durch Schmelzflusselektrolyse oder andere Verfahren gewonnenes Aluminium (Primäraluminium) in Form von Maseln Granalien oder Grieß

Unmittelbar aus Hüttenaluminium oder aus Rücklaufaluminium nach besonderen Raffinationsverfahren gewonnenes Aluminium mit einem Reinheitsgrad von min. 99,99% für Masseln und 99,98% für Halbzeug.

Nichtlegiertes Aluminium mit Reinheitsgraden von 99 bis 99,9%

Reinaluminium zweiter Schmelzung, das aus hinreichend reinem Rücklauf herrgestellt wird.
 

Bezeichnung aus der Produktionsstatistik des Bundesamts für gewebliche Wirtschaft um von Hüttenaluminium zu unterscheiden.

Nicht genormter Werkstoff. In der Statistik wird auch Schrott für gewonnenes Reinaluminium zu Reinaluminium U

In Schmelzwerken aus Abfällen und Schrott hergestellte Legierungen, auch als Standartlegierungen, Blockmetall oder Umschmelzlegierung bezeichnet.

Nahezu jedes Element bildet mit Aluminium ein Eutektikum.

Allerdings haben die meisten Elemete eine weitaus geringere Löslichkeit. Bei  Raumtemperatur ist diese noch geringer.

Es gibt prinzipiell nur drei Möglichkeiten.
 

I. Mn und Mg haben eine nennenswerte Löslichkeit bei Raumtemperatur (ca. 1% bzw. 5%). Dies bewirkt eine signifikante Mischkristallhärtung. --> naturharte Legierung

II. Si verbessert die Gießbarkeit --> naturharte Legierung

III. Cu oder Si zusammen mit Mg oder Zn bilden Festigkeitsstärkende Ausscheidungen. --> aushärtbare Legierung

z.B : AlMg3

Al als Basismetall zuerst.
dann die Wichtigsten Legierungssätze (hier Mg)
die Zahlen geben in Massenprozent den anteil des ensprechenden Legierungssatzes wieder.
D.h. --> Aluminiumlegierung mit 3%Mg 

Gusslegierungen haben meist noch einen Zusatz

G: Sandguss
GK: Kokillenguss
GD: Druckguss
Beispiel: G-AlSi2
Weitere Einzellheiten auf Seite 80 im Skript

Keine nennenswerte Festigkeit (Rp0,2=<50N/mm²)

Sehr gut Umformbar, daher meist verfestigung durch Kaltumformung

In flüssigen Medien korrosionsbeständig, da eine stabile Oxidschicht gebildet wird, in starken Säuren und Basen nicht mehr beständig

Getrennt oder zusammen bewirken Mn und Mg bei Aluminium eine Mischkristallhärtung.

Bis zu ca. 5% Mg kann man in Aluminium lösen. Es steigen dadurch Rp0,2, Rm und die Duktilität. Die Festigkeit kann durch 1% Mn gesteigert werden.

Der Nachteil ist die Bildung sog. "Fließfiguren" während der Blechumformung.

Dieses Phänomen wird durch eine Wechselwirkung der gelösten Mg-Atomen und Versetzungen.

Auf Spannungs-Dehnungs-Diagramm an den Unstetigkeiten erkennbar.
Während ein normaler Reckalterungseffekt bei niedrigen Dehnungen beobachtet wird, ist der Effekt bei höheren Dehnungen von der Belastungsgeschwindigkeit abhängig ( PORTEVIN-LECHATELIER-Effekt, dynamische Rückalterung)

Durch das hinzulegieren von Si löst sich das Problem

Silizium macht Aluminium dünnflüssig, dadurch ist diese Legierung hervorragend für komplizierte dünnwändige Gussbauteile geeignet. Typisch eutektisch mit Lammelenanordnung.

Da Aluminium weich und Si hart und spröde ist lassen sich die Eigenschaften der Legierung durch den Si Anteil steuern.

Wo hohe Verschleißbeständigkeit gefragt ist ist ein hoher Si Anteil gefragt (bis 18%)
Diese Legierungen sind naturhart. Anordnung der Lamelle variabel.