1 Einführung Der Wettbewerb der Werkstoffe in den Märkten Innovationsgrundlagen... 3 Literatur... 7

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1 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Der Wettbewerb der Werkstoffe in den Märkten Innovationsgrundlagen Literatur Märkte und Anwendungen Automobilbau Nutzfahrzeugbau Schienenfahrzeugbau Schiffbau Flugzeugbau Architektur und Ingenieurbau Sonstige Anwendungsmärkte Literatur Legierungsaufbau, Wärmebehandlung, Normen Gefügebausteine der Aluminiumwerkstoffe Gefügematrix Gitterfehler Korngrenzen Mischkristallbildung, Löslichkeit der Elemente Primärphasen (Gussphasen) Sekundärphasen Warmverformungs-, Erholungs- und Rekristallisationsgefüge Poren Oxideinschlüsse Konstitution und Wärmebehandlung der Knetwerkstoffe Unlegiertes Aluminium AlMn-Legierungen AlMg(Mn)-Legierungen XI

2 XII Inhaltsverzeichnis AlCu(Mg, Si)-Legierungen AlMgSi-Legierungen AlZnMg(Cu)-Legierungen Sonstige Knetlegierungen Durchführung von Wärmebehandlungen Gefügeaufbau und Wärmebehandlung von Gusswerkstoffen Schmelze und Schmelzereinigung Erstarrungsvorgang (Kristallisation) Erstarrungsfehler Fließ- und Formfüllungsvermögen Aluminium-Gusslegierungen Verarbeitungs- und Anwendungshinweise Gießgerechte Gestaltung Einführung in die Normen über Aluminiumlegierungen Einführung in die Bezeichnungssysteme der Aluminiumwerkstoffe Bezeichnungssystem für Knetlegierungen und deren Werkstoffzustände Bezeichnungssystem für Formgusslegierungen, Gießverfahren und für die Werkstoffzustände von Formgussteilen Halbzeugnormen Garantierte und typische Eigenschaften Legierungsauswahl frei oder eingeschränkt? Literatur Physikalische Eigenschaften Physikalischen Eigenschaften des Aluminiums Dichte Elektrische Leitfähigkeit Magnetische Eigenschaften Wärmeleitfähigkeit Reflexions- und Emissionseigenschaften Physikalische Eigenschaften von Aluminiumoxid Literatur Korrosion Maßnahmen zur Vermeidung von Korrosionsschäden Langzeiterfahrungen in Freibewitterung und Meerwasser Oxidschicht und Korrosionsmechanismus des Aluminiums Aufbau und Bedeutung der Oxidschicht Verstärkung der natürlichen Oxidschicht

3 Inhaltsverzeichnis XIII Beständigkeit der Oxidschicht Elektrochemischer Korrosionsmechanismus Freie und kritische Korrosionspotentiale Stromdichte-Potentialkurven Elektrochemische Wirkung intermetallischer Phasen Korrosionsarten von Aluminium und seinen Legierungen Lochkorrosion (LK) Interkristalline Korrosion (IK) Schichtkorrosion Spannungsrisskorrosion (SpRK) Interkristalline Korrosion unter Spannung Spaltkorrosion Kontaktkorrosion Korrosionsermüdung Reibkorrosion Filiformkorrosion Beispiele für korrosionsgerechtes Konstruieren Literatur Mechanische Eigenschaften Mechanisch-technologische Werkstoffeigenschaften Charakteristische Werte des Zugversuchs Werkstoffgesetze für die Umformtechnik Einflüsse auf Fließverhalten und Duktilität Werkstoffverhalten bei hohen Beanspruchungsgeschwindigkeiten Werkstoffverhalten bei unterschiedlichen Temperaturen Schwingfestigkeitsverhalten Werkstoffliche Grundlagen der Ermüdungsschädigung bis zum Anriss Schwingfestigkeit von Proben und Bauteilen Werkstoff- und Bauteilversagen Makroskopische und mikroskopische Bruchphänomene Werkstoffmodelle für Schädigung und Versagen Bruchmechanische Werkstoffeigenschaften bei quasi-statischer Beanspruchung Bruchmechanische Werkstoffeigenschaften bei zyklischer Beanspruchung Bruchmechanischer Festigkeitsnachweis Bruchmechanik-Konzept Bruchmechanischer Fehlerzustand

4 XIV Inhaltsverzeichnis Bruchmechanischer Beanspruchungszustand Bruchmechanischer Werkstoffzustand Bewertung der Bauteilsicherheit bei quasi-statischer Beanspruchung Bewertung der Bauteillebensdauer bei zyklischer Beanspruchung Besondere Aspekte Beispiel geschweißte Aluminium-Purifierkolonne Literatur Gießverfahren Stranggießverfahren Formgießverfahren Vergleich der Formgießverfahren Literatur Walzen Walzprozesse Qualitätsmerkmale von Warm- und Kaltwalzblechen Oberflächenbeschichtete Walzfabrikate Verbundhalbzeuge Literatur Strangpressen Strangpressverfahren Grundformen von Profilen und Werkzeugen Strangpressbarkeit von Aluminiumlegierungen Prozesskette im Strangpresswerk Strangpressgerechte Profil- und Werkzeuggestaltung Gestalten von Strangpressprofilen Funktionalitätsgruppen Konstruktionen mittels Profilverbindungen Sonderverfahren des Strangpressens von Aluminium Strangpressen nach dem Conform -Verfahren Hydrostatisches Strangpressen Verbundstrangpressen Warmbiegen von Profilen beim Pressvorgang Literatur Schmieden von Aluminium Prozess des Gesenkschmiedens Schmiedegesenke

5 Inhaltsverzeichnis XV 10.3 Stofffluss und Faserverlauf Schmiedelegierungen, Vormaterial, Gefüge und Arbeitsablauf Gestalten von Schmiedeteilen Literatur Kaltfließpressen von Aluminium Charakteristische Merkmale von Kaltfließpressteilen Aluminium für technische Fließpressteile Vormaterial: Butzen Aluminiumlegierungen für das Kaltfließpressen Alternative Ausgangszustände für das Kaltfließpressen Fließpressverfahren Grundverfahren des Fließpressens Werkzeuge für das Kaltfließpressen Kraftbedarf beim Kaltfließpressen Literatur Blechumformung Werkstoffeigenschaften für die Blechumformung Werkstoffeigenschaften aus Zugversuchen Werkstoffeigenschaften aus technologischen Prüfungen Biegefähigkeit Rückfederung Aluminiumlegierungen für Karosserieanwendungen Tribologisches Verhalten Reibungsmechanismus Das Tribosystem Blech-Werkzeug-Schmierstoff Scherschneiden Trennvorgang beim Normalschneiden Genauschneiden Feinschneiden Literatur Sondergebiete der Umformtechnik Weiterverarbeitung von Profilen und Rohren Halbwarmumformen Superplastische Umformung Literatur Spanende Formgebung von Aluminium Spanbildung Spanformen bei Aluminiumwerkstoffen

6 XVI Inhaltsverzeichnis 14.3 Aluminiumwerkstoffe für Zerspanungszwecke Zerspanbarkeit Werkzeugverschleiß Schneidwerkstoffe für die Aluminiumzerspanung Kühlschmierstoffe Oberflächen spanend bearbeiteter Al-Werkstoffe Funkenerosive Bearbeitung Literatur Oberflächenbehandlungen Reinigungsprozess Vorbehandlung Beschichtungen Literatur Schmelzschweißen Schweißeignung der Aluminiumwerkstoffe Eigenschaften von Aluminiumschweißverbindungen Schmelzschweißverfahren für Aluminium Schutzgas-Lichtbogenschweißen Strahlschweißverfahren Schweißimperfektionen Literatur Widerstandsschweißen Widerstandspunktschweißen (WPS) Buckelschweißen Punktschweißkleben Literatur Mechanisches Fügen Merkmale mechanischer Fügetechniken Durchsetzfügen Nieten Vollniete Blindniete Schließringbolzen Stanzniet Schraubverbindungen Neuere Verfahrensentwicklungen Festigkeitseigenschaften mechanisch gefügter Verbindungen Literatur

7 Inhaltsverzeichnis XVII 19 Sonderverfahren der Fügetechnik Rührreibschweißen (Friction Stir Welding/FSW) Reibschweißen Explosivschweißen Hartlöten Literatur Konstruieren mit Aluminium (Einführung) Gestaltungsgrundsätze Elastizitätsmodul und Leichtbau Schweißkonstruktionen Eigenspannungen in Schweißverbindungen Schwingfestigkeitsnachweis von Schweißverbindungen Nachbehandlung zur Schwingfestigkeitsverbesserung Literatur Sonderwerkstoffe Aluminiumpulvermetallurgie Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe Aluminiumschaumwerkstoffe Literatur Gewinnung, Recycling, Ökologie Primäraluminium Sekundäraluminium Versorgungslage in Deutschland Ökologische Betrachtungen Literatur Anhang Sachverzeichnis

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