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Title
Comparison of the aging behavior in industrial and laboratory-made pure aluminium 6xxx-series alloys / von Thomas Weisz
AuthorWeisz, Thomas
CensorKozeschnik, Ernst ; Falahati, Ahmad
Published2014
DescriptionVI, 55 Bl. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2014
Annotation
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Document typeThesis (Diplom)
Keywords (DE)Al-Mg-Si Legierung / Ausscheidungshärtung / Einfluss von Begleitelementen
Keywords (EN)Al-Mg-Si alloy / precipitation hardening / Influence of accompanying elements
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-66979 Persistent Identifier (URN)
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Comparison of the aging behavior in industrial and laboratory-made pure aluminium 6xxx-series alloys [2.92 mb]
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Abstract (German)

Die Mikrostruktur von zwei unterschiedlichen Aluminium 6xxx-Legierungen während des Aushärtens wurde untersucht. Die erste Legierung wurde im Labor hergestellt und stellt ein ternäres System dar, welches nur die Hauptlegierungselemente Aluminium, Magnesium und Silizium enthält. Bei dem zweiten zu untersuchenden Material handelt es sich um ein industriell hergestellte AA6061 Legierung, welche die gleiche chemische Zusammensetzung hinsichtlich der Hauptlegierungselemente besitzt, allerdings auch weitere Begleitlegierungselemente wie Eisen, Titan, Mangan und Kupfer enthält. Das Verhalten dieser beiden Legierungen während des Aushärtens wurde mittels Lichtmikroskop, Differential Scanning Calorimetry (DSC), Härtemessungen und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht. Die Korngröße der beiden Materialien unterscheidet sich aufgrund der fehlenden kornfeinenden Elemente im ternären System wesentlich vom industriellen Material. Die Reinlegierung zeigte außerdem eine leicht verzögerte Ausscheidungskinetik während der DSC-Untersuchungen. Die Entwicklung der Härte während einer industriellen Wärmebehandlung zeigte eine leicht erhöhte Festigkeit des industriellen Materials im Zustand T4, was mit einer geringeren Korngröße und einer höheren Anzahl an Dispersoiden begründet wird. Dieser Unterschied bleibt während des industriellen Härtungsprozesses annähernd konstant. Lediglich am Ende zeigt die im Labor hergestellte Probe einen unerwarteten geringen Anstieg der Härte. Dieser Effekt muss mittels weiterer Versuche untersucht werden, um eine Erklärung für dieses Phänomen zu finden. Die TEM Untersuchungen zeigten eine Höhere Anzahl von Dispersoiden in der industriellen Legierung. Während des industriellen Aushärtungsprozesses wurden in beiden Legierungen -`` Ausscheidungen beobachtet. Deren Teilchendichte ist in der Reinlegierung um eine Größenordnung geringer als jene des industriellen Materials, wobei die Ausscheidungen beinahe dieselbe Größe aufweisen. Der industrielle Aushärtungsprozess wird durch die Begleitelemente nicht wesentlich beeinflusst. Der größte Unterschied liegt in der geringeren Korngröße, der höheren Zahl an Dispersoiden, sowie in der geringfügig schnelleren Ausscheidungskinetik der industriellen AA6016 Legierung.

Abstract (English)

The microstructure evolution of two different aluminium 6xxx-series was investigated during artificial aging. One alloy is a laboratory-made pure 6xxx alloy, representing a ternary system only including aluminium, magnesium and silicon. The second alloy is an industrial manufactured aluminium A6016 alloy, with the same main chemical composition as pure laboratory-made alloy which includes several accompanying elements (e.g. Fe, Ti, Mn, Cu). The behavior of these two alloys during artificial aging was investigated in detail via light microscopy, differential scanning calorimetry (DSC), hardness measurements and transmission electron microscopy (TEM). Grain size of both materials is highly different because of the lack of grain-refining elements in the ternary alloy. The laboratory-made pure alloy showed slight lower kinetics during DSC run compared to the industrial alloy. The hardness evolution during the industrial aging heat treatment showed slightly higher hardness in T4 condition for the industrial alloy, which is a result of smaller grains and higher number of dispersoid phases. This difference in hardness remains constant throughout the industrial aging heat treatment. The hardness of the laboratory-made alloy shows slight increase at the end of the aging treatment which was not expected. The reason must be the subject of further investigations. TEM investigations showed a higher amount of dispersoids in the industrial alloy. During the industrial aging treatment precipitation of --- was detected in both alloys. The number density of the laboratory-made alloy was one order of magnitude lower than those of the industrial AA6016, but the precipitates showed almost the same size. The hardness development by artificial aging process was not affected significantly by the absence of accompanying elements. Main differences of both alloys are the smaller grain size, higher number of dispersoids and slightly faster precipitation-kinetics in the industrial alloy.