Thermochemische und kinetische Modellierung zur Legierungsauswahl mehrphasiger Systeme für das Thixoforming und zur Optimierung ihrer Formgebungsprozesse

Balitchev, Evgueni; Neuschütz, Dieter

doi:urn:nbn:de:hbz:82-opus-8051

Thermochemische und kinetische Modellierung zur Legierungsauswahl mehrphasiger Systeme für das Thixoforming und zur Optimierung ihrer Formgebungsprozesse

Balitchev, Evgueni (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Evgueni Balitchev

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

UmfangII, 103 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak05

Hauptberichter/Gutachter
Neuschütz, Dieter (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-02-27

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-8051
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61490/files/Balitchev_Evgueni.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Georessourcen und Materialtechnik (500000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Aluminiumlegierung (Genormte SW) ; Quaternäre Legierung (Genormte SW) ; Thermochemie (Genormte SW) ; Numerisches Verfahren (Genormte SW) ; Stahl (Genormte SW) ; Thixoforming (Genormte SW) ; Werkstoffwahl (Genormte SW) ; Prozessoptimierung (Genormte SW) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Legierungsauswahl (frei) ; Simulation (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
In der vorliegenden Arbeit wurden thermochemische Berechnungen zur Legierungsauswahl und zur Prozessoptimierung des Thixoformings durchgeführt. Die bestehenden thermodynamischen Datensätze für die Al-Systeme wurden erweitert. Dabei wurden zwei quaternäre Systeme Al-Fe-Mn-Si und Al-Cu-Li-Mg ausgewertet und optimiert. Auf Grund der thermochemischen Simulation wurden die konventionellen Al-Legierungen A356, A319 und AA6082 in Bezug auf die Anforderungen des Thixoformings bewertet. Bei der Untersuchung des Systems Al-Cu-Li-Mg wurde die Aufgabe gestellt, eine an das Thixoforming angepasste Legierung zu entwickeln. Für diese Aufgabe wurde zusätzlich zu den bekannten Bewertungsparametern ein neuer Parameter, das Thixointervall DeltaT40-60 bzw. DeltaT20-40, eingeführt. Mit Hilfe des neuen Parameters kann man nicht nur die Anpassung des Materials an das Thixoforming im allgemeinen, sondern auch an die Anforderungen der unterschiedlichen Thixoverfahren vornehmen. Die Diffusionsrechnungen von Stählen 100Cr6, HS6-5-2 und X210CrW12 wurden für die Simulation der Erstarrung und der Wiedererwärmung sowie des isothermen Haltens durchgeführt. Aus der Simulation wurde die Flüssiganteilentwicklung während der induktiven Wiedererwärmung und des isothermen Haltens ermittelt. Auf Grund der gewonnenen Informationen wurden die eventuellen Flüssiganteilprofile für den Stahl HS6-5-2 berechnet, die weiter für die Prozessoptimierung verwendet werden können. Die gesamte Simulation zeigt, dass für den sicheren Prozessablauf beim Thixoforming die chemische und thermische Homogenität des Thixomaterials und die genaue Temperatureinstellung von größter Bedeutung sind.

In the present work the thermochemical calculations for the selection of alloys and for the process optimisation of the semi-solid processing (SSP) were carried out. The available thermodynamic data for aluminium systems were extended. Two quaternary systems Al-Fe-Mn-Si and Al-Cu-Li-Mg were assessed and optimized. Based on the thermochemical simulation, the conventional aluminium alloys A356, A319 and AA6082 were evaluated regarding to the requirements of SSP. Further investigation on alloy the quaternary system Al-Cu-Li-Mg was carried out to develop an alloy adapted to SSP. For this task a new evaluation parameter, the Thixointerval DeltaT40-60 (or DeltaT20-40 ) was introduced additionally to the well-known parameters. With this new parameter it is possible to adjust the material to SSP generally, as well as to proof the requirements for the different modifications of SSP. Diffusion calculations were accomplished for the simulation of solidification and heat treatment as well as isotherm holding of steel grades 100Cr6, HS6-5-2 and X210CrW12. From the simulations the development of liquid fraction during the inductive heat treatment and isotherm holding of these steel grades were determined. On the basis of the determined information from the simulation the possible liquid fraction profiles in a billet of the steel grade HS6-5-2 were computed, for further optimization of technological processes. The entire simulation shows that the chemical and thermal homogeneity of the semi-solid materials and the exact temperature attitude during the SSP are of greatest importance for a safe process cycle of SSP.

OpenAccess:
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