Diskussion /Discussion

P. Krug : Vielleicht einfach noch zur Motivationslage. Diese Legierungstypen besitzen Dichten um die 2,5, d. h. also es ist im Bereich von Aluminium-Lithium-Legierungen, sind allerdings sicherlich von der Herstellweise ähnlich aufwändig herzustellen wie die vorgenannten Legierungen. Die Tests der Dauerfestigkeit haben bislang ergeben, dass wir die höchsten bislang an Aluminiumlegierungen gemessenen Dauerfestigkeiten und der Temperatur darstellen können, also es ist ein recht interessanter Legierungstyp.

H. Vetters : Eine Frage bezüglich der Porosität. Sind diese Poren gasgefüllt und hat man das überprüft. Was wurde festgestellt?

K. Schimanski : Aufgrund meiner bisherigen Erfahrungen mit dem Sprühkompaktieren gehe ich davon aus, dass Gase in den Poren sind. Stickstoff konnten wir allerdings nicht nachweisen, soweit ich das zumindest aus älteren Untersuchungen weiß, und der Nachweis von Wasserstoff ist in dem Fall nicht ganz einfach, weil er doch sehr schnell flüchtig ist.

H. Vetters : Dieses Problem hätte ich dennoch angesprochen, denn eine Legierung ist ja in hohem Maße versprödet.

K. Schimanski : Wasserstoffporosität könnte ein Thema sein, aber ich weiß nicht, ob in dem Projekt noch Untersuchungen in dieser Richtung laufen.

P. Krug : Das ist eine alte Diskussion. Was ist denn in den Poren? Es ist auf jeden Fall kein Hohlraum, also kein Lunker in dem Sinn, sondern es ist wirklich gasgefüllt, das kann man über einen einfachen Blistertest hinterher herausfinden. Wasserstoff ist es aber zum überwiegenden Teil nicht, das haben wir auch über Analysen, Heißgasestraktion, feststellen können. Stickstoff besitzt aber eigentlich auch keine große Löslichkeit im flüssigen Aluminium, das kann aber nur durch den Zerstäubungsprozess und durch den etwas, sagen wir mal, ungewöhnlichen Erstarrungsprozess im Deposit zustande kommen. Letztendlich, wo dann der Stickstoff bleibt, vor allem nach dem Strangpressen, also ich habe noch nie etwas von der Zwangslösung von Stickstoff im Aluminiumgitter gehört, aber eigentlich haben wir nach dem Strangpressen ein dichtes Gefüge. Bleibt eine weitere philosophische Frage, wir sind zumindest ergebnisorientiert, nicht so erkenntnisorientiert als Firma, aber vielleicht fühlt sich ja einer vom IWT noch bemüßigt, der Ursache auf den Grund zu gehen.

H. Vetters : Vielleicht noch eine Frage. Diese Art von Restporosität ist eigentlich für den Werkstoff nicht sonderlich störend. Es sind geschlossene Poren und Sie sagen ja gerade, die Dauerfestigkeitswerte sind gut.

P. Krug : Ja, aber die Dauerfestigkeit ist nur gut im stranggepressten Zustand.

H. Vetters : Ja, ich denke auch nur an den stranggepressten Zustand, das habe ich vorausgesetzt.

B. Brenner : Ich habe eine Frage zur Größenordnung der Abschreckgeschwindigkeit. Sie verglichen zwei verschiedene Abkühlgeschwindigkeiten. Welche Größenordnung muss ich mir da vorstellen und wie unterscheiden die beiden sich?

P. Krug : Das waren die zwei unterschiedlichen Sprühzustände. Anfangs glaubten wir, dass es an der Zerstäubungsmethode liegt. Normalerweise arbeiten wir mit dem Twin-Atomizer (mit zwei Zerstäuber-Düsen). Am IWT hingegen mit einem Single-Atomizer, was aber bedeuten würde, dass da die höhere Abkühlgeschwindigkeit besteht. Tatsächlich scheint es aber am Gas-Metall-Verhältnis zu liegen. Wenn wir Twin-Atomizen, bekommen wir deutlich gröberes Gefüge und wir bekommen feineres Gefüge, wenn wir mit dem Single sprühen. Allerdings haben wir mittlerweile auch durch weitere Versuche festgestellt, dass die Zusätze von anderen Elementen durchaus eine kornfeinende Wirkung haben und das sind auch Elemente, die ab und an auch im verwendeten Rohmagnesium oder Rohaluminium oder im Silizium vorkommen können. Dem gehen wir gerade auf den Grund. Festgestellt wurde schon mal, dass Titan, Zirkon und Vanadium einen kornfeinenden Effekt haben, Phosphor hat es anscheinend auch. Die Phosphorgehalte von unserem verwendeten Silizium schwanken auch manchmal sehr stark hin und her und die seltenen Erdmetalle haben auch eine deutlich kornfeinende Wirkung auf diesen Legierungstyp. Hier besteht weiterhin großer Forschungsbedarf. Wir wissen aber zumindest, dass eine hohe Abkühlrate sich maßgeblich auf das Umformverhalten auswirkt.

P. Mayr : Ich habe noch eine Frage zum Ermüdungsverhalten von diesen Legierungen. Herr Krug, Sie haben von der Dauerfestigkeit gesprochen. Darf ich da annehmen, dass es eine echte Dauerfestigkeit ist oder ist es eine 2 x 106-Dauerfestigkeit?

P. Krug : Es ist also nicht von uns gemessen worden, sondern von der Fa. Mahle und es ging, glaube ich, auf 50 Mio. Lastwechsel. Eine echte Dauerfestigkeit kennen Aluminiumlegierungen nicht, Stähle auch nicht, mittlerweile, aber letztendlich muss man davon ausgehen, dass immer noch pro Dekade 5 % Abfall in der Festigkeit passieren, aber als Anhaltswert bei 350 °C hat diese Legierung noch bei R = –180 MPa Ermüdungsfestigkeit.

P. Mayr : Dann hätte ich noch eine Frage zum Anrissverhalten. Was ist eigentlich die Versagensursache von diesen Legierungen unter Ermüdungsbeanspruchung? Geht der Riss in der Matrix los oder geht es an den Mg₂Si-Teilchen los?

P. Krug : Da diese Versuche nicht axial gefahren wurden, sondern im Umlaufbiegeverfahren, würde ich sagen, hat die Oberfläche da einen maßgeblichen Einfluss. Wir wollen diese Versuche aber mit Axialproben noch mal, um das genau zu untersuchen, nachfahren.

K. Schimanski : Aber vielleicht ergänzend dazu, soweit Herr Stelling mir mitgeteilt hat, zeigte eine Analyse der Bruchflächen aus quasistatischen Versuchen, dass auch in der Bruchfläche diese Mg₂Si-Teilchen gebrochen sind, d. h. sie haben eine sehr gute Anbindung an die Matrix und da muss man eben gucken, wo der Riss wirklich losgeht.

Diskussionsteilnehmer :

Prof. Dr. phil. H. Vetters, IWT, Bremen

Prof. Dr. rer. nat. B. Brenner, Fraunhofer IWS, Dresden

Prof. Dr.-Ing. P. Mayr, IWT, Bremen

Dr. P. Krug, PEAK Werkstoff GmbH, Velbert

Dr.-Ing. K. Schimanski, IWT, Bremen