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Oktober 2015
Christian Otten
Einfluss der Mikrostruktur auf die mechanisch-technologischen Eigenschaften beim Elektronenstrahlfügen von Stahl an Aluminiumlegierungen
Im Rahmen dieser Arbeit werden grundlegende Phänomene und die Einflussgrößen, zur Bildung der intermetallischen Grenzschicht beim Fügen Stahl-Aluminium-Werkstoffkombinationen, beschrieben und identifiziert.
Die Charakterisierung erfolgt, um den Einfluss konstituierender chemischer Elemente gering zu halten, vorrangig an Verbindungen des niedriglegierten Stahls DC01 und der technisch reinen Aluminiumlegierung Al99,5. Die sich bildende Grenzschicht kann mittels EBSD-Analysen bei allen untersuchten Verbindungen als orthorhombische Fe2Al5 und monokline Fe4Al13-Struktur identifiziert werden. Mittels quasi-statischen Zugversuchen können die Mischverbindungen quantifiziert werden. Die maximale Festigkeit übersteigt die der Aluminiumlegierung, was zu einem duktilen Bruchverhalten aluminiumseitig, innerhalb der wärmebeeinflussten Zone der Schweißnaht führt.
Der Einfluss konstituierender chemischer Elemente wird in einer weiteren Versuchsreihe mit verschiedenen Aluminium- und Stahllegierungen untersucht. Dazu wird eine Mischverbindung aus DC01 und der naturharten Aluminiumlegierung AlMg3 untersucht.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse beschreiben metallurgische Effekte beim Kontakt von flüssiger Schmelze mit festem Stahl. Eine Übertragung auf andere Füge- oder Beschichtungsprozesse, die diese Restriktion beinhalten, ist daher mit geringen Anpassungen möglich.
Die Charakterisierung erfolgt, um den Einfluss konstituierender chemischer Elemente gering zu halten, vorrangig an Verbindungen des niedriglegierten Stahls DC01 und der technisch reinen Aluminiumlegierung Al99,5. Die sich bildende Grenzschicht kann mittels EBSD-Analysen bei allen untersuchten Verbindungen als orthorhombische Fe2Al5 und monokline Fe4Al13-Struktur identifiziert werden. Mittels quasi-statischen Zugversuchen können die Mischverbindungen quantifiziert werden. Die maximale Festigkeit übersteigt die der Aluminiumlegierung, was zu einem duktilen Bruchverhalten aluminiumseitig, innerhalb der wärmebeeinflussten Zone der Schweißnaht führt.
Der Einfluss konstituierender chemischer Elemente wird in einer weiteren Versuchsreihe mit verschiedenen Aluminium- und Stahllegierungen untersucht. Dazu wird eine Mischverbindung aus DC01 und der naturharten Aluminiumlegierung AlMg3 untersucht.
Die in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnisse beschreiben metallurgische Effekte beim Kontakt von flüssiger Schmelze mit festem Stahl. Eine Übertragung auf andere Füge- oder Beschichtungsprozesse, die diese Restriktion beinhalten, ist daher mit geringen Anpassungen möglich.
Schlagwörter: Elektronenstrahl; Stahl; Aluminium
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