29.09.2023 von Aileen Sammler
Tieftemperatur-Differenz-Kalorimetrie für Metalle
Inmitten der Energiewende gewinnt der Leichtbau in Bereichen wie dem Automobilsektor, der Luftfahrt und dem Transportwesen immer mehr an Bedeutung. Im Kontext der Elektromobilität kann beispielsweise durch Verringerung des Gewichts eines PKWs um 100 kg eine Energieeinsparung von bis zu 0,64 KW/h pro 100 Km erreicht werden. [1]
Im konstruktiven Leichtbau sind Aluminiumlegierungen aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit zentrale Werkstoffe. Der Ersatz von Stahlkomponenten durch Aluminiumlegierungen kann das Gewicht um bis zu 30 % reduzieren.[2]
AlMgSi-Legierungen bestehen aus Aluminium mit Magnesium und Silicium als Hauptlegierungselement. Diese Legierungen sind ausscheidungshärtbar und können, etwa nach einem Umformprozess, durch gezielte Wärmebehandlung weiter verfestigt werden.
Tieftemperatur-Differenzkalorimeter werden üblicherweise zur Analyse niedrigschmelzender Substanzen, wie beispielsweise Polymere, verwendet und zeichnen sich im Besonderen durch ihre hohe Wärmestromsensibilität aus. Doch sie sind ebenfalls ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung von Phasenumwandlungen in Metallen, einschließlich der Ausscheidungsbildung in AlMgSi-Legierungen. Durch die Analyse des mit diesen Umwandlungen verbundenen Wärmeflusses gewinnen Forschende Einblicke in die mikrostrukturelle Entwicklung und deren Auswirkungen auf die Eigenschaften der Legierung.
In dieser Application Note analysieren und bestimmen wir die Ausscheidungsbildung von AlMgSi-Legierungen mittels dynamischer Differenzkalorimetrie (DSC). Die verwendete NETZSCH Tieftemperatur-DSC verfügt über einen äußerst präzisen Messsensor (Enthalpiepräzision < 1% für Indium) und ermöglicht - abhängig vom verwendeten Kühlsystem - Messungen bis zu 750 °C (je nach Modell).
[1] Helms, H., & Kräck, J.: Energy savings by light-weighting-2016 Update. Heidelberg: Institute for Energy and Environmental Research 2016
[2] Schlosser, J. et al.: Materials and simulation modelling of a crash-beam performance. A comparison study showing the potential for weight saving using warm-formed ultra-high strength aluminium alloys. In: Journal of Physics: Conference Series (2017), S. 896
New e-book “Thermal Properties of Metals and Alloys”
Our new booklet (language: English) presents an introduction into the broad applications spectrum of thermoanalytical methods and illustrates how these can be used in determining thermophysical properties of metals and alloys.
