Loading…
Einfluss der Kompaktierung auf das Schäumverhalten von pulvermetallurgisch hergestellten Metallhalbzeugen
Neu, Tillmann Robert
Die Herstellung von metallischen Schäumen ist von vielen Einflussfaktoren abhängig. Bei der pulvermetallurgischen Herstellung der Schaumhalbzeuge spielt neben anderen Gegebenheiten auch die Kompaktierung eine wichtige Rolle. Um diesen Einfluss besser zu verstehen, wurden in dieser Arbeit Halbzeuge mit verschiedenen konventionellen Kompaktierungsvarianten (uniaxiales Pressen, Strangpressen und Walzen) und dem CAPAD-Verfahren (Current Activated Pressure Assisted Densification – engl.: Stromaktivierte druckunterstützte Verdichtung) hergestellt und deren Einfluss auf das Gefüge und Schäumverhalten analysiert. Zusätzlich wurden die Auswirkungen verschiedener Faktoren auf das uniaxiale Pressen, wie eine an die Pressung anschließende Wärmebehandlung, der Zusatz eines niedrigschmelzenden Elements zur Legierung oder von Presshilfsmitteln, verschiedene Atmosphären beim Pressen oder die Verwendung eines ternär vorlegierten Pulvers, untersucht.
Es konnte gezeigt werden, dass durch das CAPAD-Verfahren der benötigte Kompaktierungsdruck auf ein Sechstel und der Energiebedarf zum Erhitzen auf unter 40 % im Vergleich zum uniaxialen Pressen reduziert und trotzdem ein vergleichbares Ergebnis erzielt werden konnte. Bezüglich des Schäumverhaltens zeigten die Proben eine deutliche Abhängigkeit von der Kompaktierungsart, vor allem im Ablauf der Nukleation. Dieses liegt auch im ausgebildeten Gefüge begründet. So zeigten Proben, in denen noch eine magnesiumreiche Phase vorhanden war (uniaxiales Pressen, Strangpressen), eine zweistufige Nukleation. In der ersten Stufe werden großteilig sphärische Blasen gebildet. Ist diese Phase nicht vorhanden (Walzen, CAPAD, uniaxiales Pressen unter bestimmten Atmosphären), kommt es lediglich zur zweiten Stufe, in welcher die Blasenbildung vor allem rissartig verläuft.
The production of metallic foams is influenced by many factors. In the powder metallurgical production of foamable precursors, among other things, compacting also plays an important role. In order to better understand this influence, precursors were produced with different conventional compaction methods (uniaxial pressing, extrusion and rolling) as well as the CAPAD method (Current Activated Pressure Assisted Densification) and the influence on the microstructure and foaming behavior was examined. In addition, the effects of various factors on uniaxial pressing were investigated, such as a heat treatment subsequent to the pressing, the addition of a low-melting element to the alloy or pressing aids, various atmospheres while pressing or the usage of a ternary pre-alloyed powder.
It could be shown that the CAPAD method reduced the required compaction pressure to one sixth and the energy requirement for heating to below 40% compared to uniaxial pressing and still achieved comparable results. Regarding the foaming behavior, the samples showed a clear dependence on the type of compaction, especially in the course of nucleation, which is related to the formed microstructure. Thus, samples in which a magnesium-rich phase was still present (uniaxial pressing, extrusion) show a two-stage nucleation. In the first a large number of spherical bubbles is formed. If this phase is not present (rolling, CAPAD, uniaxial pressing under certain atmospheres), only the second stage occurs, in which bubble formation mainly proceeds by cracking.
