Optimizing the homogenization treatment of 7075 aluminium alloy

Abstract

Eine höhere Anzahl an Dispersoiden nach der Homogenisierung reduziert die Anfälligkeit für Rekristallisation in nachfolgenden Produktionsschritten. Dies hat einen positiven Einfluss auf Bruchfestigkeit und führt auch zur Festigkeitssteigerung der Legierung. Zwei neue Homogenisierungsverfahren wurden an EN AW-7075 Aluminiumknetlegierung im Gusszustand durchgeführt. Durch Zwei-Schritt- und Drei-Schritt-Homogenisierung konnte eine höhere Anzahl an Chrom-Dispersoiden (Al18Mg3Cr) erreicht werden. Um die Keimbildung der Dispersoide zu verbessern wurde ein Intervall in einem niedrigen Temperaturbereich eingeführt, während bei industriell genutzten Standardverfahren mit konstanter Temperatur gearbeitet wird. Die Ergebnisse wurden mittels Transmissionselektronmikroskopie (TEM) und Rasterelektronenmikroskopie (REM) mit einer Referenzprobe verglichen, welches mit einer industriellen Standard-Homogenisierung wärmebehandelt wurde. Die Anzahl der Dispersoide konnte im Vergleich zur Referenzprobe um 46 % bzw. 80 % gesteigert werden. Die Mikrostruktur am Ende des Homogenisierungsverfahrens in Bezug auf Aussehen, Größe und chemischer Zusammensetzung der Dispersoide brachte für alle drei untersuchten Homogenisierungsverfahren ähnliche Ergebnisse. Die REM Untersuchung zeigte, dass sich die S-Phase vollständig auflöst. Eisenreiche Partikel und Mg2Si konnten nicht aufgelöst werden und blieben auch am Ende der Homogenisierung vorhanden.

Higher number density of dispersoids attained after homogenization is expected to reduce recrystallization during further processing steps, having beneficial effects on both fracture toughness and strength. Two novel homogenization processes were applied to EN AW-7075 aluminium alloy in the as-cast state. Two-step homogenization treatment and three-step homogenization were used to attain higher number density of chromium dispersoids (Al18Mg3Cr2). To promote nucleation of dispersoids, an interval at a lower temperature was used rather than constant temperature used in standard homogenization. Results were compared to a reference sample, produced using industrial standard homogenization, by using Transmission Electron Microscopy (TEM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The two new homogenization treatments lead to an increase in number density of dispersoids of 46 % and 80 % respectively compared to the reference sample. The observed microstructure at the end of homogenization showed comparable results for Cr-dispersoids in respect of morphology, size and chemical composition for the three investigated heat treatments. SEM investigation showed that S-phase has dissolved completely after homogenization, whereas Fe-rich intermetallic particles and Mg2Si remained unchanged during homogenization.