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Open Access
Mikrostruktur und Kriechverhalten von Magnesium-Druckgusslegierungen im System Mg-Zn-Al-Ca
(2002) Vogel, Michael; Arzt, Eduard (Prof. Dr.)
Ziel dieser Arbeit war, ein besseres Verständnis über die grundlegenden Mechanismen der Kriechverformung von Mg-Druckgusslegierungen zu gewinnen. Dazu wurden systematische Untersuchungen zur Mirostruktur und zum Kriechverhalten einer nicht kommerziell erhältlichen Mg-Legierung mit 8 Gew.% Zink und 5 Gew.% Aluminium (ZA85) durchgeführt. Zusätzlich wurden zwei mit 0.3 und 0.9 Gew.% Calcium (ZACa8503 und ZACa8509) modifizierte Varianten dieser Legierung hergestellt und untersucht. Licht- und verschiedene elektronenmikroskopische Verfahren zeigen, dass die Legierungen ein zweiphasiges Gefüge besitzen. Neben den dendritischen Mg-Körnern, die in der Nähe der Korngrenzen stark übersättigte Seigerungszonen aufweisen, tritt auf den Korngrenzen eine intermetallische Phase mit quasikristalliner Kristallstruktur auf. In Folge einer thermischen Beanspruchung kommt es speziell in den Seigerungszonen zur Bildung von Ausscheidungen, die in Folge von Ostwald-Reifung kontinuierlich vergröbern. Neben Gefügeuntersuchungen standen Kriechversuche die an unterschiedlichen Gefügezuständen durchgeführt wurden im Vordergrund dieser Arbeit. Die Kriechbeständigkeit der ZA85 ist dabei größer als die konventioneller, aluminiumreicher AZ-Legierungen. Weiterhin konnte als Folge der Ca-Zugabe eine signifikante Steigerung der Kriechfestigkeit beobachtet werden. Die Korrelation der mikrostrukturellen Untersuchungen mit den Ergebnissen der Kriechversuche deutet darauf hin, dass die Hochtemperaturverformung durch Versetzungskriechen dominiert wird, welches wiederum von Ausscheidungs- und Alterungsvorgängen beeinflusst wird. Das Verhalten der ZA85 Basislegierung, sowie der Einfluss des Calciums lassen sich mittels eines Schwellspannungskonzeptes, das auf der Versetzungs-Teilchen-Wechselwirkung beruht, phänomenologische beschreiben. Die in dieser Arbeit gewonnen Erkenntnisse werfen einerseits ein neues Licht auf das Kriechverhalten von Mg-Legierungen und geben zum anderen Hinweise für zukünftige Legierungsentwicklungen.