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dc.contributor.advisorBanhart, John-
dc.contributor.authorYang, Zi-
dc.date.accessioned2020-08-28T12:11:46Z-
dc.date.available2020-08-28T12:11:46Z-
dc.date.issued2020-
dc.identifier.urihttps://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/11588-
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.14279/depositonce-10477-
dc.description.abstractSolute clustering and precipitation in Al-Mg-Si alloys have been extensively studied in the past decades oweing to an increasing importance of these alloys in industrial applications. However, many details are still not well understood, especially during multi-stage ageing. In this study, several aspects of multi-stage ageing in a commercial AA6014 alloy were systematically investigated, namely 1) the role of various pre-ageing treatments in the multi-stage ageing process, 2) the influence of quench rate on multi-stage ageing, and 3) clustering and precipitation in a special type of multi-stage ageing — linear heating. Transmission electron microscopy (TEM), electrical resistivity measurement, differential scanning calorimetry (DSC), hardness testing, and positron annihilation lifetime spectroscopy (PALS) were applied either ex situ after various quenching or ageing stages or in situ during ageing to characterise the microstructure. It is found that, 1) the pre-ageing (PA) condition, in particular the PA temperature, plays a crucial role in controlling the natural secondary ageing (NSA) kinetics and paint bake (PB) hardening. High PA temperatures favour a higher PB potential but meanwhile lower NSA stability (resistance to clustering). If PA is conducted in two stages at two different temperatures, then the first stage has a greater influence. 2) Quench rate affects the supersaturations of both solutes and vacancies, and therefore also the subsequent ageing kinetics. Artificial ageing (AA) or PB hardening is observed to be more affected by slower quenching than natural ageing (NA), PA, and NSA. The influence of quench rate on PB hardening after NA or NSA is found also to depend on NA, and it is gradually diminished after longer NA/NSA. 3) Clustering and precipitation during linear heating are closely associated with the heating rate. A lower heating rate results in stronger cluster formation, which influences further the precipitation at higher temperatures. A discussion of the corresponding clustering and precipitation kinetics is developed concerning the evolution of vacancy site fraction, solute supersaturation, and the interactions between vacancies and solute clusters. The current study underlines the importance of solute clusters formed in the early stages of ageing by controlling the evolution of vacancies as well as influencing the further precipitate formation in the later stages.en
dc.description.abstractSeit einigen Jahren wird die Cluster- und Ausscheidungsbildung von gelösten Atomen in Al-Mg-Si-Legierungen intensiv untersucht, da diese Legierungen in der industriellen Anwendung an Bedeutung gewinnen. Jedoch sind immer noch viele Prozesse in der Legierung nicht vollständig verstanden, insbesondere während der mehrstufigen Alterung. In der vorliegenden Arbeit wurden verschiedene Aspekte der mehrstufigen Alterung einer kommerziellen AA6014-Legierung systematisch untersucht: 1) die Rolle verschiedener Voralterungszustände im mehrstufigen Alterungsprozess, 2) den Einfluss der Abschreckrate auf die mehrstufige Alterung, sowie 3) die Cluster- und Ausscheidungsbildung während des linearen Heizens, was eine besondere Form der Wärmebehandlung darstellt. Die mikrostrukturelle Charakterisierung erfolgte mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), Messungen des elektrischen Widerstands, Thermoanalyse (DSC), Härtemessungen und Positronen-Lebensdauerspektroskopie (positron annihilation lifetime spectroscopy, PALS). Hierbei wurde noch zwischen ex situ und in situ Versuchen unterschieden. Bei ex situ erfolgt die Charakterisierung nach verschiedener Abschreck- und/oder Alterungsstadien der Proben, wohingegen dies bei in situ Experimenten während der jeweiligen Alterung geschieht. Es wurde festgestellt, dass unter anderem 1) der Zustand der Voralterung (pre-aging, PA), insbesondere die PA-Temperatur, die Kinetik der Raumtemperatur-Nachauslagerungen (natural secondary ageing, NSA) und die Aushärtung während des Paint-Bake-Prozesses (PB) steuert. Mit einer hohen PA-Temperature kann ein höheres PB-Potential erreicht werden, aber gleichzeitig eine geringere NSA-Stabilität (Beständigkeit gegen Clusterbildung). Wird der PA in zwei Stufen mit unterschiedlichen Temperaturen durchgeführt, dann hat die erste Stufe den größeren Einfluss auf die Eigenschaften der Legierung. 2) Die Abschreckrate beeinflusst die Übersättigung der Matrix an gelösten Atomen und Leerstellen und folglich auch die anschließende Alterungskinetik. Langsameres Abschrecken beeinflusst die künstliche Alterung (artifical aging, AA) oder die PB-Aushärtung stärker als die Alterung bei den niedrigen Temperaturen. Jedoch hängt der Einfluss der Abschreckrate auf die PB-Aushärtung nach der Raumtemperatur-Auslagerung (natural aging, NA) ebenfalls von der NA ab und nimmt nach längerer NA ab. 3) Für das lineare Heizen wurde eine enge Korrelation zwischen der Ausbildung von Clustern und Ausscheidungen und der Heizrate festgestellt. Eine niedrigere Heizrate führt zu einer stärkeren Clusterbildung, die wiederum die Ausscheidungsbildung bei höheren Temperaturen beeinflusst. Es wird eine Diskussion der entsprechenden Cluster- und Ausscheidungskinetik bezüglich der Entwicklung der Leerstellenfraktion, der Übersättigung gelöster Atomen und der Wechselwirkungen zwischen Leerstellen und Clusters entwickelt. Die vorliegende Arbeit unterstreicht die Bedeutung der Clusterbildung in den frühen Stadien der Alterung in Al-Mg-Si Legierungen. Hierdurch kann zunächst die Entwicklung von Leerstellen kontrolliert sowie die weitere Bildung von Ausscheidungen in den späteren Stadien der Alterung beeinflusst werden.de
dc.language.isoenen
dc.rights.urihttps://creativecommons.org/licenses/by/4.0/en
dc.subject.ddc673 Nichteisenmetallede
dc.subject.otherAl-Mg-Si alloyen
dc.subject.othermulti-stage ageingen
dc.subject.otherclusteringen
dc.subject.otherprecipitationen
dc.subject.otherAl-Mg-Si Legierungde
dc.subject.othermehrstufige Alterungde
dc.subject.otherClusterbildungde
dc.subject.otherAusscheidungde
dc.titleMulti-stage ageing in an Al-Mg-Si alloyen
dc.typeDoctoral Thesisen
tub.accessrights.dnbfreeen
tub.publisher.universityorinstitutionTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.grantorTechnische Universität Berlinen
dc.contributor.refereeBanhart, John-
dc.contributor.refereePogatscher, Stefan-
dc.date.accepted2019-10-22-
dc.title.translatedMehrstufiges Alterungsverhalten von einer Al-Mg-Si Legierungde
dc.type.versionacceptedVersionen
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