Quantitative Charakterisierung der zellularen Struktur von Aluminium-
Schäumen
Ulrike Mosler, Gudrun Heinzel, Ulrich Martin, Heinrich Oettel
Institut für Metallkunde, TU Bergakademie Freiberg
1. Einleitung
Zielstellung des Beitrages sind quantitative Gefügeuntersuchungen eines teilweise
geschlossenporigen Aluminium-Schaumes der Legierung 6060 vor und nach quasistatischen
Stauchversuchen.
Um Zusammenhänge zwischen lokalen Veränderungen und der Gesamtheit der Schaumstruktur
erfassen zu können, war es nötig, eine möglichst große Probenoberfläche zu charakterisieren. Die
betrachteten Querschnittsflächen der Stauchproben betrugen 4 x 3 cm, die etwa 150 bis 200 Poren
mit einem mittleren Porendurchmesser von ca. 3 mm enthielten. Daraus resultierte ein geringes
Auflösungsvermögen (Bildpunktgröße 54 um) hinsichtlich der Breite der Metallstege (im Mittel
250um) und deshalb sind kleine Verschiebungen der Zellstege und Knoten bei geringen
Umformgraden mit der angewandten Aufnahmetechnik nicht nachweisbar. Während in anderen
i hfe be Arbeiten (1, 2) primar die Verformungsmechanismen bei sehr geringen Umformgraden des
Ha er i Schaumes beschrieben wurden (< 5 %), werden im vorliegenden Beitrag die Ausgangszustinde mit
— 10 % gestauchten Proben verglichen. Nach (2) entspricht das dem Stadium 3 in der Spannungs-
A Stauchungs-Rurve, das durch Verzerrung und gleichzeitige Scherung der Zellen charakterisiert
N wird.
a Fir die Quantifizierung der Schaumstruktur wurde mit der Linearanalyse ein Verfahren
+E angewandt, dass auch die mit zunehmender Verformung topologisch komplizierteren Strukturen
Tg ch dam beschreiben kann. Es wurden am metallographischen Anschliff die lokale Dichteverteilung sowie
vatır durch die die lokale Grenzflächenorientierung bestimmt.
Der lokale Verfestigungszustand in den Zellstegen wie in den Zellknoten wurde mittels der
Mikrohärte als Festigkeitskenngröße quantitativ charakterisiert.
EEE 2. Metallographische Gefügeuntersuchungen
Für die Beschreibung von Verformungsmechanismen werden lokale Kenngrößen der
Schaumstruktur wie z.B. Porengöße, Porenorientierung und Stegbreite benötigt. Dabei stehen
Porengröße und Stegbreite in unmittelbarem Zusammenhang zur lokalen Dichte des Schaumes.
In den Bildern 1a und 1b sind die Grauwertbilder einer Stauchprobe im Ausgangszustand und
Cg nach 10 % Umformung abgebildet. In der umgeformten Probe ist im oberen Drittel ein
Cambridge Un Verformungsband nachweisb
gsband nachweisbar.
= Die Ermittlung der lokalen Dichteverteilung erfolgte mit Hilfe der Linearanalyse. Sie ermöglicht
mend. Ee die Bestimmung von GroBenverteilungen an Gefügen, die nicht aus einzelnen isolierten Objekten
bestehen. Für die Linearanalyse ist es unerheblich, ob die Schaumporen offen oder geschlossen
149 sind. Aus dem Linearanteil der Poren bzw. der Metallstege wurde die Dichte des Schaumes
berechnet.
Die Bilder 1c und 1d zeigen die lokale Dichte in Abhängigkeit von einer Ortskoordinate
senkrecht bzw. parallel zur einwirkenden Kraft. Generell kam es nach der Verformung immer dort
121
