Raffination von Aluminiumgusslegierungen - Gleichgewichte und Kinetik der Kristallisation von intermetallischen Verbindungen aus Al-Si-Fe-X-Schmelzen (X:Mg, Mn, Ti)

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Angesichts der stetig steigenden Mengen und Arten von Aluminiumlegierungen, die eine Vielzahl von Legierungselementen aufweisen, werden kontinuierlich Begleitelemente (Fe, Mn, Ti, Cr, Zr, Cu) in den Aluminiumrecyclingkreislauf eingeschleppt, deren Werte durch Spezifikationen eng begrenzt sind (sog. Kreuzkontamination). Das vorgelegte Forschungsvorhaben erarbeitet die Grundlagen zur Entwicklung eines Raffinationsverfahrens für mit Fe, Mn, Mg, Ti kontaminierte Ai-Gusslegierungen. Es sollen die Abtrennmöglichkeiten von Eisen, Mangan, Magnesium und Titan mittels Fällung untersucht werden. Diese Elemente bilden mit Aluminium und mit dem Legierungselement Silizium sowie untereinander unterschiedliche intermetallische Verbindungen, die meist einen hohen Schmelzpunkt aufweisen. Da sie sich im Allgemeinen schlecht in Aluminiumschmelzen lösen, erscheint eine mechanische Abtrennung möglich. Die intermetallischen Phasen weisen verschiedene Zusammensetzungen und Elementkombinationen auf, abhängig vom Elementverhältnis und der Temperatur der Schmelze. Durch Untersuchung der Phasengleichgewichte/-gebiete der ternären/quaternären Systeme auf Basis von Aluminium in Abhängigkeit von Temperatur, Zusammensetzung und Elementverhältnis werden die Grundlagen für das Prozessfenster eines neuen Raffinationsverfahrens entwickelt. Für die Untersuchungen werden eine Vielzahl von ternären bis quinären Gusslegierungen auf AI-Si-Basis hergestellt. Die Legierungen werden mittels DTA-Analyse und die entstehenden Phasen mittels Mikrostrukturanalyse und Röntgenbeugung untersucht. Als Trennverfahren im Anschluss an die sog. fraktionierte Kristallisation wird die Filtration gewählt. In einem Folgeantrag (3. Jahr) soll die Kinetik der Reaktionen bestimmt werden.