Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 77
$m Skaleniibergreifende Mikroskopie an Sr-veredelten
0. H Digg AlSi Gusslegierungen
M. Engstler, J. Barrirero, F. Miicklich
Universitit des Saarlandes, Saarbrücken
1 Einführung
Untereutektische Al-Si Gusslegierungen sind eine weit verbreitete und vielfach genutzte Werkstoff-
gruppe. Sie werden beispielsweise fiir Kurbelgehiuse, Fahrwerksteile und andere Bauteile im Au-
tomobil- und Maschinenbau eingesetzt. Die Mikrostruktur besteht aus primir erstarrten Aluminium-
Dendriten und interdendritischem Aluminium-Silizium-Eutektikum. Die 3D Morphologie des eu-
tektischen Siliziums wird im Wesentlichen durch die Abkühlbedingungen, die Wärmebehandlung,
aber auch durch eine chemische Veredelung mit Strontium oder Natrium bestimmt.
Im unveredelten Zustand besitzt das Silizium eine plattenförmige Morphologie. Die spröden
Siliziumplatten in der duktilen Aluminium-Matrix erzeugen bei Belastung Spannungsspitzen und
führen zur schnellen Ausbreitung von Rissen. Durch die Zugabe von Veredelungselementen wie
beispielsweise Natrium oder Strontium (50-400 Gew.ppm Sr) wird die Mikrostruktur in eine feine,
korallenartige Si-Morphologie überführt. Liegt das spröde Silizium in dieser fein verteilten, abge-
rundeten Form vor, steigen die Festigkeit, Widerstand gegen Thermoschock und vor allem die Duk-
tilität [1].
Seit die Veredelung 1921 von Pacz erstmals beschrieben wurde [2], sind unzählige Arbeiten zur
Beschreibung der zugrunde liegenden Mechanismen veröffentlicht worden. In der ersten Hälfte des
letzen Jahrhunderts war dabei die Natriumveredelung im Fokus der Forschung und Entwicklung.
Spiter hat sich die Strontiumveredelung als Alternative entwickelt, da die Strontiumkonzentration
in der Schmelze leichter kontrolliert werden kann als die des Natriums. Trotz groBer Fortschritte in
der Beschreibung und dem Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen treten in der Praxis
weiterhin Probleme auf, wie beispielsweise eine inhomogenen Veredelung oder die Entstehung un-
erwünschter intermetallischer Phasen.
Die Untersuchung der Veredelungsmechanismen und des Einfluss der dreidimensionalen Silizium-
Morphologie auf die mechanischen Eigenschaften ist damit entscheidend für die Nutzbarkeit dieser
Legierung als hochfestes Leichtbaumaterial mit duktiler Reserve.
2 Material und Methoden
In dieser Arbeit wurde die dreidimensionale Mikrostruktur unveredelter und strontiumveredelter Al-
7Gew.%Si Legierungen in verschiedenen Skalen untersucht. Die Änderung der Mikrostruktur durch
die Veredelung kann mit Hilfe lichtmikroskopischer Aufnahmen leicht beobachtet werden. Die
komplexe 3D Struktur des Eutektikums und die auftretenden Krümmungsradien der spröden
Siliziumphase können mit Hilfe der FIB/REM Serienschnitttechnik abgebildet und analysiert wer-
den. Der Effekt der Veredelungselemente auf die Erstarrung und das Wachstum der Siliziumphase
kann mit Hilfe der Atomsondentomographie untersucht werden [3].
