Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3478
Main Title: Grundlegende Untersuchungen zum Strangpressen von Magnesiumblechen und deren Weiterverarbeitung: Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften
Translated Title: Fundamental investigations on extrusion of magnesium sheets and subsequent processing: microstructure and mechanical properties
Author(s): Gall, Sven
Advisor(s): Reimers, Walter
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät III - Prozesswissenschaften
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Das Strangpressen von Magnesiumblechen besitzt den Vorteil, in einem einzigen Prozessschritt sehr geringe Blechdicken herstellen zu können und stellt somit eine Alternative zum Walzen und Gießwalzen dar. Für eine wirtschaftliche Nutzung und Weiterverarbeitung von stranggepressten Magnesiumblechen ist jedoch die genaue Kenntnis des Einflusses der Herstellungsparameter des Strangpressens und nachgelagerter Prozesse wie Walzen und Wärmebehandlung auf die Mikrostruktur und damit auf die mechanischen Eigenschaften der Produkte erforderlich. Unter Verwendung der zwei Magnesiumlegierungen AZ31 und ME21 wurde der Einfluss des Blechstrangpressens auf die Produkteigenschaften detailliert charakterisiert. Die Variation der Strangpressparameter führt lediglich zu geringen Veränderungen in den Profileigenschaften, wobei sich die Mikrostrukturen und die mechanischen Eigenschaften zwischen den jeweiligen Legierungen signifikant unterscheiden. Beide Blechwerkstoffe weisen eine mechanische Anisotropie in der Blechebene auf, die in der richtungsabhängigen Aktivierung von dominanten Verformungsmechanismen begründet ist. Während in den AZ31-Blechen die Anisotropie hauptsächlich durch die richtungsabhängige Aktivierung von -Zugzwillingssystemen verursacht wird, ist in den ME21-Blechen die Größe des Schmidfaktors für die Aktivierung von basalen <a>-Gleitsystemen für die Ausprägung der Anisotropie entscheidend. Obwohl beide Blechwerkstoffe eine unterschiedliche Anisotropie aufweisen, werden im optimalen Temperaturbereich ähnliche maximale Grenzziehverhältnisse erreicht. Somit wird die Ziehbarkeit der Bleche von der Umformtemperatur und insbesondere von den mikrostrukturellen Veränderungen während des Ziehprozesses bestimmt. Im Anschluss an das Strangpressen lassen sich die Produkteigenschaften durch eine Nachbehandlung gezielt verändern und optimieren. So werden die Tiefzieheigenschaften von stranggepressten ME21-Blechen durch eine Kurz-zeitwärmebehandlung deutlich verbessert. Das nachfolgende Walzen der strang-gepressten AZ31-Bleche führt zu einer Veränderung der Textur und damit zu einer wesentlichen Änderung in der mechanischen Anisotropie nach nur einem Walzschritt. Im Hinblick auf technische Anwendungen wird eine Prozessmodifikation entwickelt, die es ermöglicht, breite Magnesiumbleche herzustellen. Dieses Verfahren basiert auf dem direkten Strangpressen eines offenen Kreisprofils mit anschließendem Aufbiege- und Richtvorgang.
The extrusion process facilitates the production of magnesium sheets with a very thin thickness by using a single process step only. Therefore, it is an alternative production method to conventional rolling and twin roll casting. For the commercial utilization as well as for the further processing of the extruded magnesium sheets the knowledge about the influences of the process parameters of the extrusion and downstream processes such as rolling and heat treatment on the microstructure and mechanical properties of the products is necessary. Thus, the influence of the sheet extrusion on the product properties were characterized in detail by using the magnesium alloys AZ31 and ME21. The variation of the extrusion parameters induces only a slight alteration in the product properties. However, the microstructures and the mechanical properties of the extruded magnesium sheets differ significantly between the two alloys. The sheets of both alloys exhibit a mechanical anisotropy in the sheet plane due to the directional activation of deformation mechanisms. While the anisotropy of the AZ31 sheets is mostly based on the activation of -tension twinning in preferably oriented grains, the value of the Schmid factor for the activation of basal <a>-slip systems is decisive for the ME21 sheet anisotropy. Although both sheet alloys exhibit a different anisotropy similar maximum deep drawing ratios were obtained. Accordingly, the drawability of the sheets determined by the temperature and especially the microstructural changes during the deep drawing process. Subsequent to extrusion the product properties can be specifically altered and optimized by post extrusions treatments. Thus, after performing a short time heat treatment the drawability of the extruded ME21 sheets increases distinctively. The subsequent rolling of the extruded AZ31 sheets leads to a strong alteration of the texture accompanied by a substantial change of the mechanical anisotropy already after a single rolling step. With regard to technical applications a process modification is developed which allows the production of wide magnesium sheets. The process development is based on the direct extrusion with subsequent bending and flattening of an open tube profile.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-38204
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/3775
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-3478
Exam Date: 20-Dec-2012
Issue Date: 14-Jan-2013
Date Available: 14-Jan-2013
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Magnesiumlegierungen
Mikrostruktur
Strangpressen
Umformbarkeit
Verformungsmechanismen
Deformation mechanisms
Extrusion
Formability
Magnesium alloys
Microstructure
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