In-situ Analyse von Phasenumwandlungen und mechanischen Eigenschaften während charakteristischer Temperatur-Zeit-Verläufe aus Wärmeeinflusszonen in einer Aluminiumlegierung von Philipp Wiechmann

Das Schmelzschweißen ist eine weitverbreitete und wirtschaftliche Methode zum Fügen von Aluminiumwerkstoffen. Die eingesetzte Schweißwärme ruft dabei erhebliche ortsabhängige Entfestigungen in der Wärmeeinflusszone (WEZ) hochfester ausscheidungsgehärteter Aluminiumlegierungen hervor. Ursächlich dafür ist vor allem die Beeinträchtigung des nanoskaligen, feinverteilten Ausscheidungszustandes dieses Werkstoffs. In dieser Arbeit soll die Mikrostrukturentwicklung und daraus resultierende Eigenschaftsentwicklung in der WEZ mit in-situ und ex-situ Methoden am Beispiel einer AlMgSi-Legierung analysiert werden. Für die Änderungen des Ausscheidungszustandes in der WEZ sind die Erwärmung, die Abkühlung sowie eine anschließende Auslagerung relevant. In dieser Arbeit werden die während der Erwärmung ablaufenden Ausscheidungs- und Auflösungsreaktionen für eine große Bandbreite an Heizraten mittels der thermischen Analysemethode Differential Scanning Calorimetry analysiert. Zur Berücksichtigung der hohen Dynamik in der WEZ wird die Erweiterung der konventionellen DSC mit Hilfe der neuartigen indirekten DSC-Methode angewandt und Heizraten bis 100 K/s untersucht. Das Ausscheidungsverhalten von AlMgSi-Legierungen während der Abkühlung hängt wesentlich vom zuvor erreichten Werkstoffzustand ab. Aus diesem Grund werden DSC-Abkühlexperimente nach Einstellung von Zuständen vollständiger und unvollständiger Auflösung der Hauptlegierungselemente durchgeführt. Die Entwicklung der mechanischen Eigenschaften in der WEZ wird abhängig von der Temperatur sowie von zuvor erreichten Spitzentemperatur mit der thermomechanischen Analyse untersucht. Dabei werden Kurzzeit-Wärmebehandlungen und unmittelbar darauffolgende einachsige Druckversuche in einem Umformdilatometer durchgeführt.