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Verwendete Laser
Das Laserlegieren wurde an der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt GmbH/Halle mit
einem CO„-Laser und einem Festkörperlaser (Tab. 1) durchgeführt.
Laserart Leistung Wellenlänge Betriebsart
CO>;-Laser 5 kW 10,6 um | CW
Nd: YAG-Laser 2 kW 1,06 um pP
Tab. 1: Zum Legieren verwendete Laserquellen
Bei den Legierungsversuchen wurden verschiedene Laserparameter (Vorschubgeschwindigkeit, Fo-
kusabstand, Leistung, u.a.) variiert, um die für das jeweilige Legierungssystem optimalen Verfah-
rensparameter zu ermitteln.
Abb.
Spur
Probenmaterial und Untersuchungen Lase
Als Modellwerkstoff wurde Al 99,5 und als Al-Legierung AISi9 ausgewählt.
Die erzeugten Legierungsgefüge wurden metallographisch und elektronenmikroskopisch/elektronen-
strahlmikroanalytisch (REM/ EDS und TEM/EDS) untersucht. Die Phasenanalyse erfolgte rönt-
gendiffraktometrisch. Es wurden Mikro- und Ultramikrohärtewerte ermittelt. Die tribologischen
Versuche wurden mit einem Stift-Scheibe-Tribometer durchgeführt. Die Topographien der Ver-
schleißspuren wurden anhand von konfokalen Laserrastermikroskopieaufnahmen quantifiziert.
Experimentelle Ergebnisse
Die Tiefe der Legierungsspuren betrug in Abhängigkeit vom verwendeten Laser und den gewählten
Parametern 1 bis 4 mm und die Spurbreite 2 bis 4 mm (Abb. 2).
Das Gefüge der laserlegierten Proben ist bei der Verwendung von Al99,5 als Grundwerkstoff durch
nadelförmige Ausscheidungen in einer ansonsten homogenen Matrix gekennzeichnet (Abb. 3).
Die Ausscheidungen wurden aufgrund von REM/EDS- und TEM/EDS-Analysen als TiAlz identifi-
ziert. Die Matrix besteht aus Al-Mischkristallen, in denen bis zu 2,8% Titan enthalten ist. Dabei liegt
ein zwangsgelöster Zustand vor, da anhand des Gleichgewichts-Zustandsdiagramms für das Zwei-
stoffsystem Aluminium-Titan die Löslichkeit von Titan in Aluminium wesentlich geringer ist [1]. In
der TEM-Aufnahme (Abb. 4) sind innerhalb der Matrix keine auf Segregatbildung hindeutenden
Ausscheidungen zu erkennen. Durch Röntgenbeugung wurden ebenfalls die beiden Phasen TiAlz und
Al-Mischkristall neben dem angrenzenden Grundwerkstoff Aluminium nachgewiesen. ER
egier
Al-M
Die Ausbildung des Gefüges wird durch die Wahl der Laserquellen und -parameter beeinflußt. Mit Sen al
dem Nd:YAG-Laser entsteht ein Gefüge, in dem die TiAl;-Nadeln (Abb. 5) im Vergleich zu dem ren a
CO2-laserlegierten Gefüge (vergl. Abb. 3) bei gleichem Ti-Gehalt in der Legierungsspur feiner sind.
Mit A
Si-hal
Diese
Ti(Si
