Ziel der Arbeit war es, das noch weitgehend unbekannte Dämpfungspotential der kommerziellen Magnesiumgusslegierung AZ91 bei Raumtemperatur zu ermitteln. Zur Dämpfungsmessung wurde eine computerunterstützte, selbstanregende Dämpfungsapparatur entwickelt, die auf dem Prinzip der elektromechanischen Rückkopplung basiert. Die Dämpfung wurde an transversal schwingenden Biegeproben, die zu resonanten Schwingungen angeregt wurden, durchgeführt. Durch Verwendung einer hohen Gesamtmasse des experimentellen Aufbaues und des Einsatzes hochdämpfender Konstruktionsmaterialien konnte eine geringe Eigendämpfung von etwa gamma = 5x10(exp-4) erzielt werden. Der Messbereich des logarithmischen Dekrementes erstreckte sich von 10 (exp-4) bis 10 (exp-1), der der Dehnung von 10 (exp-5) bis 3x10(exp-3), so dass neben zerstörungsfreien erstmalig auch rissbeeinflusste dehnungsabhängige Dämpfungsmessungen aufgenommen werden konnten. Durch die Verwendung transversal schwingender Biegebalken konnte mittels Variation der Probendicke und deren Resonanzfrequenz ein frequenzabhängiger Dämpfungsmechanimus gemessen werden, der bei einer bestimmten Frequenz zu einer signifikanten Erhöhung der Materialdämpfung (Debyepeak) von AZ91 führte. Bei dem Mechanismus handelte es sich um den thermoelastischen Effekt. Aus der Höhe des Debyepeaks konnte der lineare thermische Ausdehnungskoeffizient ermittelt werden, aus der Position des Maximums die thermische Diffusivität. Da die Materialdämpfung in der Regel empfindlich gegenüber Änderungen der Mikrostruktur ist, wurden Dämpfungsmessungen von AZ91 und faserverstärktem AZ91 nach isochronen Wärmebehandlungen durchgeführt. Die Messungen fanden sowohl an unbehandelten als auch an lösungsgeglühten Proben statt. Nach Subtraktion des thermoelastischen Effektes und der Apparaturdämpfung trat bei Auftragung der dehnungsunabhängigen Dämpfung gegen die Wärmebehandlungstemperatur an der unverstärkten, lösungsgeglühten AZ91-Probe bei 260 Grad C ein Dämpfungsmaximum auf, gleichzeitig nahm die Vickershärte zu. Die faserverstärkte, lösungsgeglühte Probe zeigte zusätzlich ein Dämpfungsmaximum bei etwa 160 Grad C. Nach Wärmebehandlungstemperaturen über 413 Grad C konnte im Gegensatz zur verstärkten Probe für die unverstärkte AZ91-Probe sowohl im gegossenen als auch lösungsgeglühten Zustand ein starker Anstieg der dehnungsunabhängigen Dämpfung beobachtet werden, der mit einem Abfall des effektiven Elastizitätsmoduls einherging. Zudem wurden Heißrisse ermittelt, die beim faserverstärkten AZ91 durch die stabilisierende Wirkung des Fasernetzwerkes geringer ausgeprägt waren. Durchgeführte Dauerschwingversuche bei Dehnungen oberhalb der Wechselfestigeit ergaben, dass die Dämpfung mit zunehmender Zahl der Biegeschwingungen in Sättigung ging und abnahm. Für den dehnungsabhängigen rissbeeinfiussten Dämpfungsverlauf wurde ein rheologisches Rissmodell entwickelt. Die numerische Anpassung des Modells an die dehnungsabhängigen Dämpfungswerte war in guter Übereinstimmung mit dem Verlauf der gemessenen Kurven. Die Fitparameter lassen Schlüsse auf die Änderung der Risslängen nach dem Dauerschwingversuch zu. Bei den in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zum Dämpfungspotential der Magnesiumlegierung AZ91 führt der thermoelastische Effekt in der als Biegebalken vorliegenden Probe zu der größten Materialdämpfung. Durch diesen Effekt konnte ca. eine Verfünffachung der dehnungsunabhängigen Dämpfung für eine bestimmte Kombination aus Probendicke und Resonanzfrequenz eingestellt werden. Eine scheinbar höhere Materialdämpfung lässt sich durch Überlagerung mit einem hochdämpfenden Beschichtungsmaterial erzielen, wie am Beispiel einer mit Wachs beschichteten AZ91-Probe dokumentiert werden konnte. Anwendung fanden Magnesiumlegierungen bisher vorwiegend als Druckguss und als Legierungspartner für Aluminium. Vor dem Hintergrund einer vermehrten Verwendung von Magnesiumknetlegierungen im Fahrzeugbau (Leichtbauweise) wie auch für metallische Schäume können die dargelegten Dämpfungsmessungen einen wesentlichen Beitrag zur Analyse mikrostruktureller Änderungen liefern.


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    Title :

    Dämpfungspotential der Magnesiumlegierung AZ91 bei Raumtemperatur


    Additional title:

    Damping potential of the magnesium alloy AZ91 at room temperature


    Contributors:
    Göken, J. (author)

    Published in:

    GKSS ; 5 ; 1-127


    Publication date :

    2003


    Size :

    127 Seiten, 54 Bilder, 5 Tabellen, 107 Quellen



    Type of media :

    Theses


    Type of material :

    Print


    Language :

    German




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