Untersuchung der Dispersoidbildung und des Einflusses der Haltetemperatur auf die Dispersoidverteilung während der Homogenisierungs-Wärmebehandlung einer AA6082 Al-Legierung

Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Dispersoidbildung einer 6082-Al-Legierung des Legierungssystems Al-Mg-Si bei der Homogenisierung untersucht. Im Zuge zweier Versuchsreihen wurden Proben im Dilatometer wärmebehandelt. Zum einen konnte so eine Homogenisierung bei 530°C sowie 570°C realisiert werden, um festzustellen, ob die Homogenisierungshaltetemperatur einen signifikanten Einfluss auf die Dispersoidverteilung hat. Zum anderen wurden fünf Proben auf Temperaturen zwischen 300°C und 450°C erhitzt und unmittelbar abgeschreckt, um das Gefüge während der Aufheizphase betrachten und das Anfangsstadium der Dispersoidbildung beleuchten zu können. Auf diese Weise sollte untersucht werden, bei welcher Temperatur erstmals Dispersoide im Gefüge auftreten bzw. wie der Keimbildungsmechanismus abläuft. Während für die qualitative Analyse TEM-Aufnahmen (transmission electron microscopy) angefertigt wurden, wurden zur quantitativen Bewertung anhand der Dispersoidgrößenverteilung bei unterschiedlichen Bedingungen sowohl SEM- (scanning electron microscopy), als auch TEM-Aufnahmen verwendet. Zum Zweck der Auswertung dieser Bilder wurde eine softwarebasierte quantitative Auswertemethodik entwickelt. Anhand von TEM-Aufnahmen konnte die Keimbildung der α-Al(CrFeMn)Si-Dispersoide an MgSi-Ausscheidungen nachvollzogen werden. Ab dem Auftreten der Dispersoide bei 400°C war es darüber hinaus möglich, die Vorgänge von Keimbildung, -wachstum und Vergröberung, die während der Aufheizphase der Homogenisierung ablaufen, zu quantifizieren. Durch die Auswertung der SEM-Aufnahmen von Proben nach erfolgter Homogenisierung bei zwei unterschiedlichen Homogenisierungshaltetemperaturen (530°C und 570°C) konnte der Einfluss einer niedrigeren Homogenisierungstemperatur auf die Ausbildung einer schmäleren Dispersoidgrößenverteilung mit kleineren mittleren Dispersoiddurchmessern und einer größeren Dispersoidanzahldichte nachgewiesen werden.

In the present work the dispersoid nucleation process of an Al-Mg-Si alloy (6082) occurring during homogenisation was investigated. Samples were heat treated with a dilatometer to simulate a homogenisation process at 530°C and 570°C respectively. The experiment has been conducted in order to ascertain whether the homogenisation temperature has a significant effect on the dispersoid distribution. Furthermore, to discover at which temperature dispersoids appear for the first time five specimens were heated up to temperatures between 300°C and 450°C and quenched immediately. Thus the microstructure as developed during heating and the early stages of dispersoid nucleation could be examined. While for qualitative analysis TEM (transmission electron microscopy) images have been taken, both SEM (scanning electron microscopy) and TEM images were used to quantify the dispersoid distribution under different conditions. To process the images a software based quantitative methodology has been developed. By means of the TEM images it was possible to understand the nucleation mechanism of α-Al(CrFeMn)Si dispersoids on MgSi precipitates. Additionally, after the first appearance of dispersoids at 400°C during heating the sequence of dispersoid nucleation, growth and coarsening could be studied quantitatively. By evaluation of SEM images of the samples, which were homogenised at 530°C and 570°C respectively, the impact of a lower homogenisation temperature on the development of a narrow dispersoid distribution with a lower mean particle size and higher number density could be proved.