Dispersoidbildung und Dispersoidstabilität in Aluminium-Mangan-Legierungen

Für Stromschienen werden in der Regel Aluminium- oder Kupferwerkstoffe eingesetzt. Auf Grund des hohen und stark schwankenden Kupferpreises soll zukünftig vermehrt Aluminium als Leiterwerkstoff verwendet werden. Gleichzeitig führt die Entwicklung hin zu höheren Leistungsdichten und höheren Betriebstemperaturen von bis zu 140 °C. Stromschienen werden in der Regel als Schraubenverbindungen gefügt. Zurzeit eingesetzte Aluminiumlegierungen weisen jedoch einen zu niedrigen Kriechwiderstand und dadurch ein signifikantes Nachlassen der Verbindungskraft auf. Dies kann zum Versagen der Verbindung führen. Der Inhalt dieser Arbeit untersucht die gezielte Ausscheidung von temperaturstabilen Dispersoiden in Al-Mn-Legierungen, wodurch der Kriechwiederstand sowie die elektrische Leitfähigkeit erhöht wird. Es werden grundlegende Erkenntnisse zum Ausscheidungsverhalten von Dispersoiden in Al-Mn-Legierungen gewonnen. Die in-situ Messung der thermischen Leitfähigkeit mittels Laser Flash Analyse wird erstmals beschrieben und erfolgreich auf die Untersuchung der Dispersoidbildung übertragen. Die erzielten Ergebnisse dienen dazu, eine angepasste Homogenisierung für eine gezielte Dispersoidausscheidung in Al-Mn-Legierungen zu entwickeln. In der Legierung Al Mn0,5Mg0,5 wird ein hoher Volumenanteil feiner Dispersoide erreicht. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften stranggepresster Stromschienen werden signifikant verbessert. In Langzeitversuchen mit stromdurchflossenen Schraubenverbindungen wird im Vergleich zur aktuell eingesetzten Legierung Al MgSi ein deutlich geringerer Verbindungskraftabbau sichtbar. Zusammen mit der erhöhten elektrischen Leitfähigkeit ist die Legierung Al Mn0,5Mg0,5 ein vielversprechender Werkstoff für langzeitstabile elektrische Verbindungen.