Thermoanalyse als Kontrollmechanismus der Kornfeinung der Magnesiumlegierung AZ91

Moderne Eisen- oder Aluminiumgießereien setzen die Thermoanalyse zur Kontrolle der Schmelzqualität ein. Dabei wird die Unterkühlung gemessen und der Gießer kann ohne eine zeitaufwendige metallographische Untersuchung Schlussfolgerungen über die Schmelze ziehen. 

Im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) des Bundesministerium für Wirtschaft und Energie wurde das Forschungs- und Entwicklungsprojekt „Entwicklung einer Thermoanalyse für Magnesiumlegierungen, die in den Gießereien eine definierbare, reproduzierbare und skalierbare Aussage zum aktuellen Zustand der Gefügestruktur  u.a. durch Kornfeinung der jeweiligen Legierung ermöglichen sollte“ gestartet. Projektbeteiligte sind die Firma Ideco GmbH, Prof. Dr. Thomas Steinhäuser, Magontec GmbH sowie die Dekra Incos GmbH. Im Rahmen dieses Projekts sind Kornfeinungsversuche an der Magnesiumlegierung AZ91 durchgeführt worden. Bei der Erstarrung der nichtkorngefeinten sowie der korngefeinten Schmelzen wurden Abkühlungskurven aufgenommen. Ziel der Versuche war es, festzustellen, ob eine Kornfeinung mit kohlenstoffhaltigen Kornfeinungsmitteln  (C2Cl6 und SiC) Auswirkung auf den Verlauf der Abkühlungskurve der Legierung AZ91 hat. Daraus sollte eine Methode zur Kontrolle der Wirksamkeit der Schmelzebehandlung entwickelt werden. Nach der Erstarrung und Abkühlung der Proben wurden die Schliffe hergestellt und die metallografischen Untersuchungen der Proben durchgeführt. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass Kornfeinung durch die Thermoanalyse nachweisbar ist. Die einzelnen Kriterien sind nicht sehr stark ausgeprägt und führen nur als Gesamtbetrachtung zu einer Aussage. Diese relevanten Effekte gilt es durch eine höhere Anzahl von Versuchen statistisch zu bestätigen.

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Thermal Analysis as a Quality Control Method for Grain Refining of Magnesium Casting Alloy AZ91 – Part 1

Modern aluminum foundries use thermal analysis to control the quality of the melt. Supercooling is measured and the foundryman can draw conclusions about the condition of the melt quickly and inexpensively, without microstructural studies. 

As part of the Central Innovation Program for SMEs of the German Federal Ministry for Economic Affairs and Energy, the research and development project „Development of a thermal analysis for magnesium alloys to provide foundries with a definable, reproducible and scalable method on the state of the microstructure by grain refinement of the respective alloy“ was launched. The project participants are Ideco GmbH, Prof. Dr. Thomas Steinhäuser, Magontec GmbH and Dekra Incos GmbH. Within the framework of this project, grain refinement tests have been carried out on the magnesium alloy AZ91. Cooling curves were recorded during solidification of the non-grain refined as well as the grain refined melts. Aim of the tests was to determine whether grain refinement with carbonaceous grain refining agents (C2Cl6 and SiC) has an effect on the shape of the cooling curve of the AZ91 alloy. From this, a method to control the effectiveness of the melt treatment should be developed. After the samples were solidified and cooled,  the metallographic examinations of the samples were carried out. 

The experimental results show that grain refinement is detectable by thermal analysis. However, this effect is not very pronounced, so that we can only observe a tendency on the achievable grain refinement by slight increase of solidification temperature. A higher number of tests could statistically confirm the relevant effect.  

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