43. Vortrags- und Diskussionstagung Werkstoffprüfung 2025
Vortrag
28.11.2025
Bildauswertendes Verfahren zur Evaluierung der Mikrostruktur von AlSi-Systemen
MN

Moritz Neuser

Universität Paderborn

Neuser, M. (V)¹; Cichon, G.¹; Hoyer, K.-P.¹; Schaper, M.¹
¹Universität Paderborn
Vorschau
24 Min.

Leichtbau ist ein zentrales Thema im Fahrzeugbau und vereint ressourcenschonende Bauteilherstellung mit einer deutlichen Energieeinsparung über die gesamte Nutzungs-dauer. Im Karosseriebau sind gegenwärtig zwei große Trends festzustellen: Einerseits wird das Multi-Material-Design forciert, andererseits findet das Gigacasting von Aluminium-gussteilen zunehmend Anwendung. Beide Ansätze zielen darauf ab, unter Berücksichti-gung von Belastung und Wirtschaftlichkeit den jeweils geeigneten Werkstoff zu identifi-zieren.

An druckbelasteten Bereichen, wie dem Hinterachsträger, werden große Aluminium-gussteile aus dem untereutektischen Aluminium-Silizium-(AlSi)System verwendet. Die Besonderheit dieses Systems besteht darin, dass eine hervorragende Gießfähigkeit mit adäquaten mechanischen Eigenschaften einhergeht. Durch das Auftreten plattenartiger Si-Partikel verringert Silizium die Erstarrungsschwindung, beeinträchtigt aber gleichzeitig Duktilität und Fügeeignung. Diese Si-Morphologie kann mit Veredelungsmitteln, Natrium oder Strontium, zu einer lamellaren Struktur transformiert werden. Eine Erhöhung der Erstarrungsgeschwindigkeit verbessert die mechanischen Kennwerte, insbesondere bildet sich ab etwa 17 K/s eine veredelungsähnliche Si-Morphologie. Durch eine Wärmebe-handlung lässt sich diese zusätzlich in eine globulare Struktur überführen. Die Erstar-rungsgeschwindigkeit kann über Abkühlkurven bestimmt werden, wobei die Erstar-rungsbedingungen nur makroskopisch evaluiert werden können. Eine mikroskopische Bewertung kann durch Messung des sekundär Dendritenarmabstandes erfolgen. Trotzdem fehlen fundierte Erkenntnisse über die Si-Morphologie in Abhängigkeit der Erstarrungs- und Wärmebehandlungsbedingungen. In der vorliegenden Studie wird daher ein bildauswer-tendes Verfahren verwendet, um die Si-Morphologie anhand von geometrischen Faktoren wie Art, Form, Größe und Abstand der Si-Partikel zu beschreiben sowie dies in Korrelation mit der Erstarrungsgeschwindigkeit und dem Wärmebehandlungszustand zu setzen. Im Weiteren dienen die Erkenntnis der Mikrostrukturanalyse als Grundlage für eine Füge-eignungsprognose.


Manuskript

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