Bildauswertendes Verfahren zur Evaluierung der Mikrostruktur von AlSi-Systemen

Aluminium-Silizium-Legierungen (AlSi) werden insbesondere bei der gießtechnischen Herstellung von Leichtbaukomponenten für Fahrzeuge verwendet. Dieses Legierungssystem hat hervorragende Gießeigenschaften bei gleichzeitig akzeptablen mechanischen Eigenschaften. Aufgrund des hohen Silizium-(Si)-Gehaltes, wodurch die Volumenkontraktion im Phasenübergang von flüssig-fest nahezu unterbunden wird, neigen AlSi-Legierungen dazu, feinere oder gröbere Si-Platten bei unterschiedlichen Erstarrungsgeschwindigkeiten zu bilden. Um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern, werden dem Legierungssystem in der Schmelzphase entweder Natrium (Na) oder Strontium (Sr) zugesetzt. Dies hat zur Folge, dass sich eine fein lamellare Si-Morphologie bei der Erstarrung ausbildet; dies kann ebenfalls durch hohe Erstarrungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Ein nachfolgendes Lösungsglühen bewirkt eine Sphäroidisierung der Si-Partikel und dient der Steigerung der Duktilität. Aktuell fehlen fundierte Erkenntnisse zur Ausprägung der Si-Morphologie in Abhängigkeit der Erstarrungsgeschwindigkeit oder infolge einer Wärmebehandlung. Vor diesem Hintergrund werden in dieser Studie verschiedene Behandlungsparameter in Bezug auf das Einformverhalten der Si-Partikel mit einem bildauswertenden Verfahren evaluiert sowie unter Bezug auf verschiedene chemische Zusammensetzungen miteinander korreliert.

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Aluminium-silicon alloys (AlSi) are used in the casting of lightweight vehicle components. This alloy system has excellent casting properties accompanied by acceptable mechanical properties. Due to the high silicon (Si) content, which almost completely prevents volume contraction during the liquid-solid phase transition, AlSi alloys tend to form finer or coarser Si plates at different solidification rates. To improve the mechanical properties, either sodium (Na) or strontium (Sr) is added to the alloy system in the melting phase. This results in the formation of a fine lamellar Si morphology during solidification, which can also be achieved by high solidification rates. Subsequent solution annealing causes spheroidisation of the Si particles and increases ductility. Currently, there is a lack in scientific knowledge regarding the Si-morphology as a function of solidification rate or as a result of heat treatment. Therefore, this study evaluates various treatment parameters in relation to the shaping behaviour of Si particles using an image analysis method and correlates them with different chemical compositions.