Mikrostruktur einer Al-Si-Legierung nach einem 4-stufigen Polierverfahren
Aluminiumlegierungen können gegossen oder geknetet werden. Je nach Herstellungsmethode und chemischer Zusammensetzung können die interessanten Informationen, die durch die Metallographie gesammelt werden, stark variieren. Bei Gusslegierungen der Serie 6 Al-Si ist die Industrie beispielsweise vor allem an der Größe und Morphologie der eutektischen Ausscheidungen interessiert. Andererseits weisen Gusslegierungen wie A205 völlig unkonventionelle Mikrostrukturen auf, so dass viel mehr die Mikrostrukturen als die Ausscheidungen untersucht werden müssen. In Gießereien, in der Metallschweiß- und -klebeindustrie wird die Metallografie als einfaches Werkzeug zur Untersuchung von Mikrodefekten wie Porositäten und Einschlüssen eingesetzt.
„Chinesische Schrift“ von intermetallischen Ausscheidungen in einer gegossenen Aluminiumlegierung, enthüllt durch Polieren mit kolloidalem Siliziumdioxid.
Der Bereich der additiven Fertigung, der sich in jüngster Zeit entwickelt hat, veranlasst die industrielle Forschung, Aluminiumlegierungen gründlich zu erforschen, um neue mikrostrukturelle Eigenschaften zu erzeugen, die zu einer beispiellosen Technik führen. Ein Beispiel ist die gleiche Legierung A205, die wir bereits erwähnt haben und deren Eigenschaften durch die additive Fertigung erheblich verbessert wurden.
Ob es sich um Ausscheidungen, Dendriten im Guss oder Körner in Knetlegierungen handelt, die Proben müssen flach und frei von eingebrannten Schleifmitteln präpariert werden, um genaue Informationen aus den Mikrostrukturen zu gewinnen. In den meisten Fällen muss der Polierprozess für die zu sammelnden Informationen optimiert werden. Auf dieser Seite finden Sie jedoch allgemeine Richtlinien, die Sie bei der Präparation einer Aluminiumlegierung für die Metallografie befolgen sollten.
Trennen
Aluminiumlegierungen sind im Vergleich zu anderen üblicherweise verwendeten Metallen weich und duktil. Sie sind daher anfällig für erhebliche Gefügeschäden, wenn beim Schneiden keine Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Dieser Abschnitt enthält die erforderlichen Schneidstoffe und Methoden zur Vermeidung von Gefügeschäden.
Scheiben zum Trennen
Für das Trennen von Aluminiumlegierungen werden Scheiben auf Siliziumkarbidbasis (SiC) empfohlen. Die Lamplan Excellence H4-Trennscheiben können für einen schnellen Schnitt und die weißen Präzisionstrennscheiben für einen feinen Schnitt verwendet werden. Durch die Verwendung der Präzisionstrennscheiben werden feinere Kratzer erzielt, wodurch der Poliervorgang verkürzt wird.
| Excellence H4 | |
| Weiß |
Fixierung
Je nach Form und Größe des Teils sollte ein Schraubstock oder ein Fixierungssystem gewählt werden. Die Fixierungssysteme von Lamplan verhindern übermäßige Vibrationen und das gefährliche Lösen der Teile von den Fixierungssystemen beim Schneiden mit Cutlam-Maschinen.
Parameter
Von den verschiedenen Parametern sind die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit der Trennscheibe am wichtigsten.
In der folgenden Tabelle ist die optimale Drehzahl in Abhängigkeit vom Durchmesser der Trennen-Scheibe aufgeführt.
Wenn das zu schneidende Werkstück zerbrechliche Phasen oder spröde Beschichtungen aufweist, sollten die Präzisionsscheiben mit einer Vorschubgeschwindigkeit von weniger als 0,3 mm/s verwendet werden, um Beschädigungen zu vermeiden. Für das schnelle Schneiden von Aluminiumlegierungen können Excellence H4-Scheiben mit Vorschubgeschwindigkeiten von bis zu 1 mm/s verwendet werden.
Aluminiumlegierungen können empfindlich auf Temperaturen über 150oC reagieren, die in der Regel durch heißes Einbetten erreicht werden. Je nach Temperaturempfindlichkeit der Information, die aus dem Mikrogefüge interpretiert werden soll, kann entweder das Heißeinbetten oder das Kalteinbetten gewählt werden.
Die von Lamplan weit verbreiteten CMR-freien Einbettharze 605 und 665 können schnelle und einfach zu verwendende Lösungen für das Kalteinbetten bieten. Wenn die Kantenschrumpfung kritisch wird, dann arbeiten das Harz auf Polyesterbasis 607 oder die CMR-freien Epoxidharze 603 und 603.2 effektiv.
Deutlich sichtbare Eloxalschicht auf einer dünnen Aluminiumplatte, die mit Epoxydharz 603 beschichtet ist (das Bild wurde bei 200-facher Vergrößerung aufgenommen).
Polieren
Die ersten Schritte bestehen in der Regel aus einem Grobschleifen, um die Oberfläche der Proben plan zu machen. SiC-Schleifpapier wird häufig für das Schleifen von Aluminiumlegierungen verwendet, da es einen schnellen Materialabtrag ermöglicht.
Sobald die Proben eben sind, können sie geschliffen/poliert werden. Die Touchlam 2TS3-Polierscheiben sind sehr effektiv, wenn sie zusammen mit den Bio Diamant Neodia-Schleifflüssigkeiten auf Aluminiumlegierungen verwendet werden. Die Polierscheibe hält die Proben während des Poliervorgangs auch plan.
Häufig wird dieser Polierschritt durch einen feineren Polierschritt ergänzt, um die Kratzer weiter zu verfeinern, damit die Mikrostruktur bei höheren Vergrößerungen (>200X) oder sogar mit einem SEM (Scanning Electron Microscope) analysiert werden kann. Dieser Schritt kann entfallen, wenn nur relativ große Merkmale analysiert werden sollen.
H – Uhrzeigersinn / AH – Gegenuhrzeigersinn / KOPFRICHTUNG: Immer H (die Parameter sind optimiert, um 6 Proben mit einem Durchmesser von 30 mm zu polieren)
+33 (0)4 50 43 96 30