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Main Title: Einfluss verschiedener Legierungselemente auf Mikrostruktur und Werkstoffeigenschaften von Al-Li-Legierungen
Translated Title: Influence of various alloying elements on microstructure and material properties of Al-Li alloys
Author(s): Schlingmann, Tina
Referee(s): Reimers, Walter
Skrotzki, Birgit
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: The continuous demand of the aerospace industry for structural components with increased power-to-weight ratio has promoted the Al-Li-alloys to the center of attention for metallic development, on account of their advantageous density. The applications of the current generation of Al-Li-alloys are not yet widespread within the industry due to their reliance on expensive alloying elements like silver. Additionally there is potential to further improve mechanical properties through systematic alloy design. The aim of the thesis is to provide a better understanding and fill in gaps in the current knowledge of how certain alloying elements affect the precipitation behavior and therefore mechanical properties. Extruded profiles were produced from the commercial alloy AA2050 and six further experimental alloys. The evolution of the microstructure and corresponding mechanical properties were investigated with respect to heat treatment parameters for ageing. Optical microscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and tensile testing techniques were used to provide a detailed description of the precipitation phases, in order to correlate them with the resulting mechanical properties. With increasing copper content, (> 3,5 wt.%) even above the assumed solid solubility limit, an increase in the amount of the Ω and T1 phases was detected, which results in improved tensile strength and can also be achieved through the addition of the expensive alloying element silver. When this raised copper content is combined with an increased magnesium content of 1,1 wt.%, the precipitation kinetics of the Ω and T1 phase are suppressed by the dominant precipitation of S-phase. The addition of silicon did not result in the precipitation of hardening phases.
Aufgrund des steigenden Bedarfs der Flugzeugindustrie an Strukturelementen mit höherem Leistungsgewicht sind im metallischen Bereich die Al-Li-Werkstoffe wegen ihrer vorteilhaften Dichte in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Die aktuelle Generation der Al-Li-X-Legierungen wird bereits in begrenztem Maß eingesetzt, stößt jedoch durch das Zulegieren von kostenintensiven Elementen wie Silber an die preisliche Akzeptanzgrenze der Flugzeughersteller. Des Weiteren wird auch in den mechanischen Eigenschaften Verbesserungspotential gesehen. Die vorliegende Arbeit soll dazu beitragen, noch bestehende Kenntnislücken zur Wirkungsweise bestimmter Legierungselemente auf das Ausscheidungsverhalten und auf die daraus resultierenden mechanischen Eigenschaften zu schließen. Dafür wurden stranggepresste Flachstangen aus der bestehenden Legierung AA2050 und aus sechs entsprechenden Versuchslegierungen gefertigt. Die Untersuchungen beleuchten die Entwicklung der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von den Warmauslagerungsparametern. Mittels Lichtmikroskop, Raster- und Transmissionselektronenmikroskop war es möglich, eine detaillierte Darstellung der ausscheidungshärtenden Phasen in Korrelation zu den mechanischen Eigenschaften aufzuzeigen. Trotz der Erhöhung des Kupfergehalts (> 3,5 Gew.%) über die angenommene Löslichkeitsgrenze wurde ein zunehmender Gehalt an Ω- und T1-Phase nachgewiesen, die eine Festigkeitssteigerung bewirken, wie sie auch durch das teure Legierungselement Silber herbeigeführt wird. In Kombination mit einem erhöhten Magnesiumgehalt von 1,1 Gew.% ist die Ausscheidungsdynamik der Ω- und T1-Phase jedoch durch das dominante Ausscheiden der S-Phase unterdrückt. Durch die Zugabe von 0,5 Gew.% Silizium haben sich keine ausscheidungshärtenden Phasen gebildet.
URI: http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/5354
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-5036
Exam Date: 9-Feb-2016
Issue Date: 2016
Date Available: 9-Mar-2016
DDC Class: DDC::500 Naturwissenschaften und Mathematik
Subject(s): Al-Li-Legierungen
Lithium
Legierungsentwicklung
Mikrostruktur Al-Li
Werkstoffeigenschaften Al-Li
Al-Li-alloys
lithium
alloy development
Al-Li microstructure
Al-Li material properties
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