Untersuchung von Gussporen in einer Aluminium-Gusslegierung mit der Computertomographie

In dieser Arbeit wird das Schädigungsverhalten einer Aluminium-Gusslegierung anhand von zweidimensionalen und dreidimensionalen Verfahren untersucht. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf innenliegenden Gussdefekten wie Gas- und Schrumpfungsporen. Die Schädigungsentwicklung unter schwingender Belastung, sowie der Einfluss auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften sowie die Wechselwirkung verschiedener Gussdefekte werden dabei untersucht. Insbesondere wird der beim Versagensverhalten entscheidende Einfluss von Porosität betrachtet. Die damit einhergehenden verschiedenen Aspekte der Rissinitiierung und Rissausbreitung an Poren werden hierzu ebenfalls diskutiert.Die durch den Probenabguss in einer Vollformgusskokille erzeugte Porosität wurde durch zweidimensionale Metallographie und dreidimensionale Computertomographie charakterisiert. Die Ergebnisse der mikrostrukturellen Charakterisierung wurden analysiert, und es wurde ein Vergleich zwischen der zweidimensionalen und der dreidimensionalen Analysetechnik mittels Computertomographie (μ-CT) durchgeführt. Die μ-CT Volumendaten wurden anhand der seriellen Schnitttechnik validiert. Ermüdungstest wurden mit abgegossenen Proben durchgeführt, um das Ermüdungsverhalten an innenliegenden Gussdefekten zu untersuchen. Das Versagensverhalten durch innere und oberflächennahe Schrumpfungsporen an Materialbrücken wurde untersucht und in Wechselwirkung mit Gasporen beurteilt. Hierzu wurden die Bruchflächen der Ermüdungsproben mit der μ-CT sowie der Rasterelektronenmikroskopie evaluiert. Versagensfälle durch Gasporen & MgO-Einschlüsse wurden bewertet. Ermüdungsversuche mit konstantem Lastniveau wurden durchgeführt, um eine Erklärung für die ausgeprägte Streuung der Lebensdauer zu finden sowie die Schädigungsentwicklung unter Ermüdungsbelastung zu erforschen. Aus einer Probenserie von dreißig abgegossenen Ermüdungsproben wurden hierzu vier Ermüdungsproben durch fortlaufende Beobachtung des Schädigungsprozesses überwacht und beurteilt. Dies wurde Anhand von wiederholter Tomographie durchgeführt, um die Schädigungsentwicklung an innenliegenden Defekten zu untersuchen.