Microstructure of a laser-treated ternary AlSnZn-alloy for various processing variables and correlation to modeling

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Die Mikrostrukturentwicklung einer AlSnZn-Legierung wird in Abhängigkeit der lokalen Erstarrungsgeschwindigkeit unter Bedingungen der schnellen Erstarrung analysiert. In einem einstufigen Verfahren des Legierens mit Laserstrahlung wird eine AlZn-Legierung mit Zinn auflegiert, wobei durch die Selbstabschreckung eine Mikrostruktur eingestellt wird, die hohe Standzeiten bei tribologisch stark beanspruchten Funktionsflächen erlaubt. Mikrostrukturdaten, wie Dendritenachsabstand, Korngrößenverteilung und lokale chemische Zusammensetzung werden mittels Licht- und Elektronenmikroskop, sowie mittels XPS (Röntgen-Photonen-Spektroskopie) und AES (Auger-Elektronen-Spektroskopie) ermittelt. Die lokale Erstarrungsgeschwindigkeit wird aus den Mikrostrukturdaten der Erstarrungsgeometrie bestimmt.Für den genannten Werkstoff sollen erstmals die Zusammenhänge zwischen der entstehenden Mikrostruktur und den lokalen Erstarrungsbedingungen ermittelt werden. Dazu wird das Temperaturfeld während der Laserbehandlung thermografisch aufgenommen und über Temperaturfeldberechnungen werden in Abhängigkeit der Verfahrensparameter und der thermophysikalischen und optischen Eigenschaften lokal die Erstarrungs- und Abkühlgeschwindigkeit auf der Erstarrungfront bestimmt. Die Ergebnisse bezüglich der tribologischen (Gebrauchs)eigenschaften werden auf Zusammenhänge mit den durch die Laserbehandlung eingestellten Mikrostrukturen untersucht.