Freiberger Forschungshefte. B. Werkstofftechnologie; 347 (Freiberg, 2010). - ОГЛАВЛЕНИЕ / CONTENTS
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ОбложкаSchubert T. Variation des Oxid- und Wasserstoffgehalts zur Beeinflussung der Porenmorphologie am Beispiel der Legierung AlSi7Mg0,3: Diss. … Dr. Ing. - Freiberg: Techn. Univ. Bergakad., 2010. - 194 S.: Ill. - (Freiberger Forschungshefte. B. Werkstofftechnologie; 347). - Bibliogr.: S.175-156. - ISBN 978-3-86012-414-7
 

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1  EINLEITUNG UND MOTIVATION .................................... 7
2  GRUNDLAGEN DER THEMATIK WASSERSTOFF UND ALUMINIUM ............ 9
   2.1  Allgemeine Betrachtungen und Quellen der Wasserstoff
        aufnähme ................................................ 9
   2.2  Einfluss von Legierungselementen auf die
        Wasserstofflöslichkeit ................................. 11
   2.3  Entgasung von Aluminiumschmelzen ....................... 13
3  PORENBILDUNGSTHEORIEN IN ALUMINIUMSCHMELZEN ................. 16
   3.1  Homogene Porenbildung in Aluminiumschmelzen ............ 16
   3.2  Heterogene Porenbildung in Aluminiumschmelzen .......... 19
   3.3  Porenbildung an "Bifilmen" ............................. 25
4  TYPEN DER POROSITÄT IN ALUMINIUMLEGIERUNGEN ................. 29
   4.1  Entstehung und Arten von Porositäten ................... 29
   4.2  Erstarrungslunker ...................................... 30
   4.3  Gasporosität ........................................... 33
        4.3.1  Einfluss des Wasserstoffgehaltes auf die
               Porosität ....................................... 34
        4.3.2  Einfluss des Reinheitsgrades der Schmelze auf
               die Porosität ................................... 34
        4.3.3  Einfluss der Abkühlgeschwindigkeit auf die
               Porositätsausbildung ............................ 35
        4.3.4  Einfluss von Legierungselementen auf die
               Porenmorphologie ................................ 36
   4.4  Unterscheidung zwischen Gasporen und
        Erstarrungslunkern ..................................... 38
   4.5  Spezielle Proben zum Nachweis von Lunkern und
        Gasporositäten ......................................... 41
   4.6  einfluss der porosität auf die mechanischen
        eigenschaften .......................................... 42
5  WASSERSTOFFMESSUNG IN ALUMINIUMSCHMELZEN .................... 44
   5.1  CHAPEL-Verfahren ....................................... 45
   5.2  Das Alspek-Verfahren ................................... 46
   5.3  Der Dichteindex ........................................ 48
6  OXIDATION VON ALUMINIUM ..................................... 50
   6.1  Entstehung und Arten von Aluminiumoxiden ............... 50
   6.2  Herstellung von oxidhaltigen Einsatzmaterialien für
        Aluminiumschmelzen ..................................... 54
   6.3  Bestimmung von Oxiden in Schmelzen ..................... 56
        6.3.1  PoDFA-Analyse und PREFIL-Auswertung ............. 59
        6.3.2  LiMCA ........................................... 61
        6.3.3  Ultraschall ..................................... 62
7  ZUSAMMENFASSUNG DER GRUNDLAGEN UND ZIELE DER ARBEIT ......... 63
8  EXPERIMENTELLE VERSUCHSDURCHFÜHRUNG ......................... 65
   8.1  Legierungen ............................................ 65
   8.2  GIEßVERSUCHE ........................................... 65
   8.3  Versuchsanlage ......................................... 66
        8.3.1  Niederdruck-Gießverfahren ....................... 68
        8.3.2  Formfüllung ..................................... 69
        8.3.3  Wasserstoffmessung und Dichteindex (Dl) ......... 71
        8.3.4  Bestimmung der nichtmetallischen Einschlüsse .... 71
        8.3.5  Qualitätskriterium 1: Verlauf der Prefil-
               Kurven .......................................... 72
   8.4  Festlegung der Versuchsgeometrien ...................... 74
        8.4.1  Die Stufenkeilprobe ............................. 75
        8.4.2  Abkühlkurven der Stufenkeilproben ............... 77
        8.4.3  Wärmebehandlung ................................. 78
        8.4.4  Die Taturprobe .................................. 78
        8.4.5  Titrationsverfahren ............................. 83
        8.4.6  Relative Porosität .............................. 84
        8.4.7  Temperaturerfassung der Taturproben ............. 85
        8.4.8  Abkühlkurven der Taturproben .................... 86
        8.4.9  Die Luftfährtprobe .............................. 87
   8.5  Schliffpräparation ..................................... 88
   8.6  Mikroskopie ............................................ 90
        8.6.1  Schlifflagendefinition des Stufenkeiles ......... 92
        8.6.2  Schlifflagendefinition der Taturprobe ........... 93
        8.6.3  Qualitätskriterium 2: Porengröße ................ 95
        8.6.4  Qualitätskriterium 3: Formfaktor ................ 96
        8.6.5  Qualitätskriterium 4: flächenmäßiger
               Porenanteil ..................................... 98
        8.6.6  Qualitätskriterium 5: Anzahl der Poren pro
               Fläche .......................................... 99
   8.7  Zugversuch ............................................ 100
   8.8  Computertomographie ................................... 100
   8.9  Rasterelektronenmikroskopie ........................... 101
   8.10 Versuchsdurchführung und Versuchsplan ................. 101
        8.10.1 Versuchsdurchführung und Versuchsplan der
               Stufenkeilprobe ................................ 102
        8.10.2 Versuchsdurchführung und Versuchsplan der
               Taturprobe ..................................... 103
   8.11 Generelle Versuchsübersicht ........................... 105
9  INTERPRETATIONEN UND ERGEBNISSE FÜR DAS BEHANDLUNGSMITTEL
   AL-X ....................................................... 106
   9.1  Eigenschaftsermittlung des oxidischen
        Behandlungsmittels .................................... 106
        9.1.1  Schliffanalyse ................................. 106
        9.1.2  Korngrößenverteilung  .......................... 108
        9.1.3  Modellrechnung zur theoretischen Verteilung
               der Oxide in der Schmelze ...................... 109
        9.1.4  Ergebnisse der Rasterelektronenmikroskopie
               (REM) .......................................... 111
        9.1.5  Ergebnisse der
               Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) ....... 114
        9.1.6  Chemische Zusammensetzung und
               Wasserstoffgehalt .............................. 117
        9.1.7  Homogenisierungsversuche ....................... 118
10 VERSUCHSAUSWERTUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE ........... 120
   10.1 Ergebnisse der Prefil- und PodFa-Untersuchungen ....... 120
        10.1.1 Verlauf der Prefil-Kurven ...................... 122
        10.1.2 Qualitätskriterium 1 (QU) ...................... 125
        10.1.3 Ergebnisse der PodFa-Analyse ................... 127
        10.1.4 Korrelationen des Qualitätskriteriums 1
               mit den Ergebnissen der Taturprobe ............. 132
        10.1.5 Statistische Erfassung der Häufigkeiten der
               Porengrößen und der Formfaktoren ............... 135
   10.2 Ergebnisse der Stufenkeilprobe ........................ 136
        10.2.1 Qualitätskriterium 2 ........................... 137
        10.2.2 Qualitätskriterium 3 ........................... 142
        10.2.3 Qualitätskriterium 4 ........................... 144
        10.2.4 Qualitätskriterium 5 ........................... 147
        10.2.5 Zusammenhang der mechanischen Eigenschaften
               und der Porenmorphologie ....................... 149
        10.2.6 Bruchflächenanalyse am
               Rasterelektronenmikroskop ...................... 153
   10.3 Taturprobe ............................................ 154
        10.3.1 Makrolunkervolumen der Taturprobe .............. 155
        10.3.2 Relative Porosität ............................. 156
        10.3.3 Qualitätskriterium 2 ........................... 157
        10.3.4 Qualitätskriterium 3 ........................... 158
        10.3.5 Qualitätskriterium 4 ........................... 159
        10.3.6 Qualitätskriterium 5 ........................... 159
        10.3.7 Variation des Wasserstoffgehaltes bei
               konstantem Al-X Gehalt ......................... 160
        10.3.8 Ergebnisse der Computertomographie ............. 163

11 ÜBERBLICK ZU DEN LEGIERUNGEN ALSI12 UND ALCU4MGTI .......... 167
12 DISKUSSION DER ERGEBNISSE .................................. 169
13 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK ............................... 171
14 LITERATURVERZEICHNIS ....................................... 175
15 ABBILDUNGSVERZEICHNIS ...................................... 183
16 TABELLENVERZEICHNIS ........................................ 190
17 FORMEL VERZEICHNIS ......................................... 191
18 ANHANG ..................................................... 194
   18.1 Anhang Teil A-Ergebnisse Al-X ......................... 194
   18.2 Anhang Teil I-Prefil-Taturprobe ....................... 194
   18.3 Anhang Teil II-und Teil III-Stufenkeilproben .......... 194
   18.4 Anhang Teil IV-Ergebnisse Taturproben ................. 194


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