Zum Verformungsverhalten der Magnesiumbasislegierungen AZ31 und AZ91 bei zyklischen und quasi-statischen Beanspruchungen im Temperaturbereich 20-300°C

Noster, Ulf

kassel university press, ISBN: 978-3-89958-050-1, 2003, 214 Seiten
(Forschungsberichte aus dem Institut für Werkstofftechnik - Metallische Werkstoffe 5)

URN: urn:nbn:de:0002-0504

Zugl.: Kassel, Univ., Diss. 2003

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Inhalt: In der vorliegenden Arbeit wird das Wechselverformungsverhalten der Magnesiumknetlegierung AZ31 und der Magnesiumgusslegierung AZ91 im Temperaturbereich 20°C bis 300°C beschrieben. Die über der normalen Einsatztemperatur von etwa 130°C liegenden Höchsttemperaturen wurden gewählt, um die bei etwa 225°C stattfindenden Änderungen des Verformungsverhaltens erfassen zu können. Durchgeführt wurden spannungs- und totaldehnungskontrollierte Wechselverformungsversuche bei jeweils konstanter Temperatur. Die Ergebnisse werden in lebensdauerbezogenen Darstellungen sowie als Wechselverformungskurven, Spannung-Dehnunghysteresen und zyklischen Kriechkurven angegeben. Ausgehend von weiteren Auswertungen sind Coffin-Manson-Diagramme mit den entsprechenden Kennwerten dargestellt. Zur Bewertung des Verformungsverhaltens wurden zusätzlich Versuche bei quasi-statischer und statischer Beanspruchung sowie Gefügebetrachtungen durchgeführt. Durch Bewertung der Stabilität von durch mechanische Randschichtverfestigung eingebrachten Eigenspannungen und Kaltverfestigungen wurde die Möglichkeit zur Steigerung der Schwingfestigkeit bei höheren Temperaturen durch entsprechende Verfahren untersucht.

Beide Legierungen zeigen im untersuchten Temperaturbereich einen deutliche Verringerung der Lebensdauern mit steigender Temperatur. Während bei den tieferen Temperaturen die Werkstoffe zyklisch verfestigen stellt sich mit steigender Temperatur ein zyklisch entfestigendes Verhalten ein. Bei spannungskontrollierter Versuchsführung führen hohe Temperaturen neben der Werkstoffermüdung zu einer deutlichen Schädigung durch zyklisches Kriechen. Die ausgehend von den Coffin-Manson-Auftragungen ermittelten Kennwerte weisen auf eine sprunghafte Zunahme der Duktilität ab Temperaturen von etwa 200°C hin. Die untersuchte Knetlegierung AZ31 zeigt eine ausgeprägte Walztextur, welche aufgrund der speziellen Verformungseigenschaften der hexagonalen Basiszellen des Magnesiums zu einer Verformungsasymmetrie führt. Bei quasi-statischer Beanspruchung und niedrigen Temperaturen sind deutlich geringere Festigkeiten in Druck- verglichen zur Zugrichtung zu beobachten. Bei zyklischer Beanspruchung führt die Verformungsasymmetrie zu einer Verkürzung der Proben während spannungskontrollierter Versuchsführung bzw. zu positiven Mittelspannungen während totaldehnungskontrollierter Versuchsführung. Die jeweiligen Effekte verschwinden ab Temperaturen von etwa 200°C. Anhand der durchgeführten Versuche konnte wegen der nur geringen Stabilität der eingebrachten Eigenspannungen und Kaltverfestigungen keine Steigerung der Schwingfestigkeiten bei höheren Temperaturen durch mechanische Randschichtverfestigung festgestellt werden.

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