Optimierung von höchstfesten AIZnMgCu-Legierungen für den Kokillenguss

Die höchstfesten AlZnMgCu-Legierungen werden bis jetzt hauptsächlich als Knetlegierungen verarbeitet, da sie eine sehr hohe Warmrissanfälligkeit aufweisen und ihre gießtechnische Verarbeitung im Kokillengießverfahren stark eingeschränkt ist. Nach einer umfangreichen Literaturanalyse wurden in dieser Arbeit drei unterschiedliche Methoden zur Berechnung der Terminal Freezing Ranges TFR auf ihre Eignung zur Vorhersage der Warmrissneigung der AlZnMgCu-Legierungen überprüft und auf ihre Aussagekräftigkeit analysiert. Mit den aus den thermodynamischen Berechnungen gewonnenen TFR der AlZnMgCu-Legierungen und der Korrelation zu ihren ermittelten Warmrisszahlen ist es nun möglich, die Optimierung der Zusammensetzung von diesen Legierungen bereits im Vorfeld der praktischen Untersuchungen durchzuführen. Ein wichtiges Ergebnis dieser Arbeit ist eine erstmals festgestellte Korrelation zwischen den berechneten Magnesiumgehalten im letzten Temperaturbereich der Erstarrung und den ermittelten Warmrisszahlen bei den untersuchten AlZnMgCu- Legierungen. Die Versuche zeigen, dass die nach thermodynamischer Berechnung erwartete Anreicherung der Restschmelze mit Magnesium ein Indiz für ein schlechtes Warmrissverhalten ist und als Ergänzung zu anderen in dieser Arbeit gefundenen Kriterien zur Vorhersage der Warmrissneigung verwendet werden kann. Da es zurzeit noch keine Einigung gibt, mit welcher Kornfeinungsbehandlung die beste Kornfeinung der AlZnMgCu-Legierungen erreicht werden kann, wurden in dieser Arbeit eigene Versuche vorgenommen. Durch optimierte Kornfeinung ist es gelungen, die Warmrisszahl bei der Legierung AlZn8Mg2,6Cu2,6 auf 1,25 zu verringern. Somit kann die Legierung der Gruppe der Gusswerkstoffe mit geringer Warmrissempfindlichkeit zugeordnet und uneingeschränkt im Kokillengießverfahren verarbeitet werden. In weiteren Untersuchungen wurden drei unterschiedliche Verfahren auf ihre Eignung zur Überwachung der Kornfeinung bei der Legierung AlZn8Mg2,6Cu2,6 untersucht und die Korrelationen zwischen den aus den Abkühlungskurven ermittelten Kennwerten KF16, KF16(TL) sowie (TL-TDCP) und den erreichten Korngrößen analysiert. Die warmrissbeständige Legierung AlZn8Mg2,6Cu2,6 weist nach der Wärmebehandlung T7 eine sehr hohe Zugfestigkeit von 480 MPa und 0,2-Dehngrenze von 454 MPa auf und ist der bekannten hochfesten Referenzlegierung AlCu4MgTi nach der Wärmebehandlung T6 mit Zugfestigkeit von 365 MPa und 0,2-Dehngrenze von 274 MPa deutlich überlegen. Mit dem in dieser Arbeit erreichten Eigenschaftsprofil hat die Legierung AlZn8Mg2,6Cu2,6 gute Chancen, sich bei der Herstellung der Leichtbaukomponenten insbesondere in der Verkehrstechnik durchzusetzen