Schädigungsverhalten von Aluminiumgusslegierungen bei TMF und TMF-HCF-Beanspruchung

Im Betrieb unterliegen Zylinderköpfe einer komplexen Beanspruchung, bei der im Wesentlichen die inhomogene Temperaturverteilung und die daraus resultierenden Dehnungsbehinderungen sowie die aus den Verbrennungsdrücken resultierende überlagerte HCF-Beanspruchung zu einer Schädigung des Bauteils führen können. Um eine verlässliche Bauteildimensionierung und Lebensdauervorhersage zu ermöglichen, wurden in dieser Arbeit TMF-Versuche bei unterschiedlichen Maximaltemperaturen und Haltezeiten sowie TMF-Versuche mit überlagerter HCF-Beanspruchung an den Legierungen AISi 1OMg, ASi6Cu4 und AISi8Cu3 durchgeführt. Auf Basis dieser TMF-Versuchsdaten wurden unterschiedliche Schädigungsparameter untersucht und weiterentwickelt, um eine möglichst genaue Lebensdauervorhersage zu ermöglichen. Zur Grundcharakterisierung des Werkstoffs wurden Zugversuche, Spannungsrelaxationsversuche und zyklische, isotherme Versuche bei unterschiedlichen Dehnraten, Totaldehnungsamplituden und Temperaturen durchgeführt. Ferner erfolgten isotherme Rissausbreitungsuntersuchungen an der Legierung AISi10Mg bei unterschiedlichen Lastverhältnissen und Temperaturen, um ein besseres Verständnis des bei TMF mit überlagerter HCF-Beanspruchung beobachteten Lebensdauerverhaltens zu erzielen. Das Versuchsprogramm wurde zusätzlich durch Mikrohärtemessungen, licht- und rasterelektronenmikroskopische Untersuchungen des Gefüges ergänzt.