- Ultrasone ontgassing van gesmolten metalen tot 2.300 °C en gesmolten glas
- Maandag - vrijdag: 09:00 - 19:00
- Sialon Ceramics Aps - Østerbrogade 226, 1e verdieping - 2100 Kopenhagen - Denemarken
Wij ontwikkelen nieuwe aluminiumlegeringen met de eigenschappen van staal.
Met ultrasone golven microgelegeerd gesmolten aluminium
Onze innovatieve ultrasone behandeling van aluminiumsmelt met een cavitatiefrequentie van 20 kHz kan de microstructuur van de eindproducten ingrijpend verbeteren. In combinatie met microlegering zijn de resultaten echter nog opvallender. Dankzij ons lopende project op het gebied van ultrasone microlegering zijn we er al in geslaagd om aluminium-microlegeringen te ontwikkelen die sterker zijn dan staal.
Uit ons onderzoek blijkt dat microlegering met behulp van ultrasone trillingen nieuwe mogelijkheden biedt voor de ontwikkeling van de volgende generatie legeringen voor de automobielindustrie.
Sinds het begin van de twintigste eeuw zijn er talrijke alternatieve aluminiumlegeringen ontwikkeld en toegepast in diverse sectoren, waaronder de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie en de scheepvaart. Dankzij de ruime beschikbaarheid, het lage gewicht en de veelzijdigheid van aluminium is het uitgegroeid tot het op één na meest gebruikte metaal na staal, en de sterkte van sommige aluminiumlegeringen is vergelijkbaar met die van constructiestaal.
Ondanks de veelzijdige eigenschappen van alternatieve aluminiumlegeringen wordt er voortdurend gewerkt aan het verbeteren van hun prestaties voor zowel bestaande als nieuwe toepassingen.
De afgelopen jaren is er veel vooruitgang geboekt bij het verbeteren van de sterkte, de ductiliteit en andere eigenschappen van aluminiumlegeringen door hun microstructuur te beïnvloeden. Verouderingsverharding, smeltconditionering, ultrasone korrelverfijning en microlegering zijn voorbeelden van dergelijke benaderingen.
Hier gaan we in op microlegering, waarbij we ons richten op wat het precies inhoudt en welke voordelen het kan bieden. Vervolgens stellen we het nieuwe en veelbelovende proces van ultrasoon-ondersteunde microlegering voor en leggen we uit hoe dit proces heeft bijgedragen aan onze nieuwe ontwikkeling: een aluminium-microlegering met een treksterkte die hoger is dan die van staal.
Met ultrasone trillingen geassisteerd microgelegeerd aluminium
Microgelegeerd aluminium is een soort aluminiumlegering die sporenhoeveelheden legeringselementen bevat, die doorgaans worden toegevoegd om de korrelstructuur en de eigenschappen van het eindproduct te verfijnen. De concentratie van microlegeringselementen bedraagt doorgaans minder dan 1% en is vaak zelfs aanzienlijk lager. Dergelijke legeringen kunnen uitzonderlijke sterkte en andere verbeterde eigenschappen vertonen en worden in de praktijk toegepast als constructieonderdelen in zowel de lucht- en ruimtevaart- als de automobielindustrie.
De kracht van cavitatie
De hoge treksterkte van deze microlegeringen is toe te schrijven aan neerslagdeeltjes op nanoschaal die zich in de matrix vormen; deze kunnen worden gereguleerd door specifieke microlegeringselementen op nanoschaal toe te voegen. De effecten van microlegering zijn zeer veelzijdig en omvatten onder meer:
- Vorming van stabiele intermetallische verbindingen die de korrelgrootte kunnen verfijnen
- Wisselwerking met korrelgrenzen, die de interkristallijne brosheid zowel kan vergroten als verminderen
- Aanpassing van de morfologie van secundaire fasen binnen de matrix, waardoor de mechanische eigenschappen en de eigenschappen op het gebied van verouderingsverharding worden verbeterd
- Aanpassing van de neerslagvolgorde, wat leidt tot een grotere verfijning van de korrelstructuur
Tot de sporenelementen voor microlegering behoren doorgaans Ag, Li, Na, Ca, Cd, Zr, Ti, Sr en Sn. Hoewel de metallurgie en chemie van deze toevoegingen uitgebreid zijn onderzocht en gedocumenteerd, valt er nog veel te leren en worden er voortdurend nieuwe ontwikkelingen gerealiseerd.
Sporenelementen toevoegen
Bij microlegering is het gebruikelijk om sporenelementen toe te voegen door een aluminiumblok, dat slechts enkele procenten van het legeringselement bevat, aan een grote smelt toe te voegen. De benodigde hoeveelheid toevoegstof wordt bereikt door de verdunningsgraad zorgvuldig te regelen.
Een alternatieve methode is poedermetallurgie met microlegering. Hierbij wordt gebruikgemaakt van isostatisch persen, sinteren en extrusie. In dit geval wordt het microlegeringsproces door diffusie gestuurd.
Hoewel deze processen op grote schaal worden toegepast, blijft het een uitdaging om ze te optimaliseren en te beheersen.