Beitrag zur Optimierung der Herstellung und der Materialeigenschaften von Aluminiumschäumen:
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| Format: | Hochschulschrift/Dissertation Buch |
| Sprache: | Deutsch |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
2008
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1 Einleitung 1
1.1 Motivation 1
1.2 Grundbegriffe, Verfahren, Eigenschaften: Zum Stand der Technik der
Metallschaumtechnologie 4
1.2.1 Terminologie metallischer Schäume 4
1.2.2 Verfahren zur Herstellung metallischer Schäume 6
1.2.3 Untersuchungen zum FOAMINAL®-Verfahren 9
1.2.4 Mechanische Eigenschaften metallischer Schäume 12
1.3 Zielsetzung 14
2 Materialien, Probenherstellung und Methoden 18
2.1 Materialien 18
2.2 Probenherstellung 19
2.2.1 Thermische Behandlung von Treibmittelpulvern 19
2.2.2 Kompaktieren von Pulvern 19
2.2.3 Herstellung von Schaumproben 20
2.3 Untersuchungsmethoden und Auswerteverfahren 23
2.3.1 Thermische und kinetische Analyse 23
2.3.2 Messung des Expansionsverlaufs 29
2.3.3 Bildgebende Verfahren und Bildanalyse 30
2.3.4 Verfahren der Elementar- und Phasenanalyse 31
2.3.5 Pulveranalytik 34
2.3.6 Mechanische Werkstoffprüfung 34
2.3.7 Softwarewerkzeuge 36
3 Einfluss des Treibmittels auf Qualitätsmerkmale des Aluminiumschaums 38
3.1 Zur Anpassung der Treibmittelzersetzung durch thermische Behandlung 41
3.1.1 Vergleich thermischer Behandlungen an Luft, Stickstoff und Argon 41
3.1.2 Einfluss von Behandlungsdauer und -temperatur auf die Gasfreisetzung 51
3.1.3 Kinetische Analyse von Treibmittelvarianten 66
3.2 Wechselwirkungen zwischen Treibmittel und Matrix 79
V
3.3 AISi7-Schäume mit thermisch behandelten Treibmittelvarianten 84
3.3.1 Kriterium Expansionsverhalten 84
3.3.2 Kriterium Porenstruktur 87
3.3.3 Kriterium mechanische Eigenschaften 91
3.4 Zusammenfassung 96
4 Einfluss der Matrixlegierung auf Qualitätsmerkmale des Aluminiumschaums 98
4.1 Auswahl alternativer Matrixlegierungen 98
4.2 Kriterium Expansionsverhalten 1u7
4.2.1 Unbehandeltes Treibmittel 107
4.2.2 Thermisch behandelte Treibmittelvarianten 111
4.3 Kriterium Porenstruktur 1 ^
4.3.1 Unbehandeltes Treibmittel 116
4.3.2 Thermisch behandelte Treibmittelvarianten 122
4.4 Kriterium mechanische Eigenschaften 1^5
4.5 Zusammenfassung 130
5 Einfluss des Temperatur-Zeit-Verlaufs auf Qualitätsmerkmale des
Aluminiumschaums 133
5.1 Kriterium Expansionsverhalten 134
5.1.1 Unbehandeltes Treibmittel 134
5.1.2 Thermisch behandelte Treibmittelvarianten 14
5.2 Beziehungen zwischen prognostizierter Gasfreisetzung und Expansionsvertauf 146
5.3 Zusammenfassung 1^3
6 Diskussion 157
6.1 Zur thermischen Behandlung von Titanhydrid 157
6.1.1 Mechanismen der Titanhydrid-Zersetzung 1^^
6.12 Oeckschichtbildung infolge thermischer Behandlung 166
6.2 Wechselwirkungen zwischen Treibmittel und Matrix ^
6.3 Matrixlegierung, Expansionsverhalten und Materialeigenschaften 175
7 Zusammenfassung und Ausblick 180
8 Anhang 186
VI
8.1 Charakteristika der Metall- und Treibmittelpulver 186
8.2 Reaktionsmodelle der kinetischen Analyse 187
8.3 Messung des Expansionsverlaufs: Korrekturprinzip 188
8.4 Farbkarten für Titanhydrid nach thermischer Behandlung an Luft 190
8.5 Eigene Veröffentlichungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Arbeit 192
9 Literatur 193
VII
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