Ny kunskap om aluminiumlegeringar underlättar för gjuteriindustrin

Aluminium har blivit ett alltmer intressant alternativ för komponenter inom bil- och flygindustrin. I en ny avhandling från Tekniska Högskolan vid Jönköping University har Mohammadreza Zamani undersökt möjligheter och utmaningar kopplade till användningen av aluminiumlegeringar i gjutprodukter för olika ändamål.

– Aluminium är ett material som är både lätt och starkt, och som dessutom har många andra fördelar. Beroende på användningsområde kan det blandas med andra grundämnen för att ge önskade egenskaper, menar Mohammadreza Zamani.

Genom att förbättra hållfastheten hos gjutmaterial av aluminium kan industrin tillverka mer tunnväggiga komponenter och i vissa fall byta ut järnlegeringar mot aluminiumlegeringar i komponenter, vilket minskar fordonens vikt. Det ger i sin tur lägre bränsleförbrukning, mindre utsläpp och bättre utnyttjande av resurser.

– Att förstå den roll som mikrostrukturen spelar i den här gruppen av industriellt viktiga material är en nyckelkomponent i utvecklingen av legeringar. Vi har systematiskt studerat samtliga mikrostrukturers olika roller, säger Mohammadreza Zamani.

Det är mikrostrukturen som styr egenskaperna hos de här legeringarna. Med kunskap om mikrostrukturerna kan ingenjörerna därför styra och optimera egenskaperna utifrån användningsområde. Mohammadreza Zamani har i sin avhandling fokuserat på aluminium-kisellegeringar (Al-Si-legeringar), vilket är den mest använda aluminiumlegeringen för gjutprodukter. Han fann ett starkt och komplext samband mellan mikrostrukturella särdrag och mekaniska egenskaper vid olika temperaturer.

I samverkan med forskare från Luleå tekniska universitet har Mohammadreza Zamani framgångsrikt utvecklat och testat en modell som visar hur materialets egenskaper och beteende påverkas av mikrostrukturen, gjuttemperaturen och kylningshastigheten under gjutprocessen. Modellen kan användas för att förutsäga beteendet hos ett material utan dyra tester.

Resultaten av forskningsprojektet ger en omfattande översikt av beteendet hos Al-Si-legeringar, något som såväl gjuteriarbetare och ingenjörer som forskare kan dra nytta av.

Projektet har genomförts vid Tekniska Högskolan i nära samverkan med Kongsberg Automotive. Det är en del av forskningsprojektet CompCAST som samfinansieras av KK-stiftelsen och industripartners. Även Luleå tekniska universitet och Bologna University har deltagit i projektet.