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      The Ideal Quenching Medium? – Characterisation of Ionic Liquids for Heat Treatment of Metallic Components Translated title: Das ideale Abschreckmedium? – Charakterisierung Ionischer Flüssigkeiten für die Wärmebehandlung metallischer Werkstoffe

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          Abstract

          Quenching as a part of heat treatment is an important process in the manufacturing chain of metallic components. One of the most common processes is immersion quenching in vaporising liquids. Unfortunately, this process is affected by the Leidenfrost-phenomenon. This effect can generate inhomogeneous quenching and thus asymmetrical residual stresses and avoidable distortion. In this work, ionic liquids have been investigated as new quenching media, which can be used as baths near room temperature. Aluminium cylinders have been quenched in baths of different ionic liquids with varying water contents and bath temperatures. The time-temperature curves have been recorded and the heat transfer coefficients were determined and compared to quenching in water. Addition of a few percents water to the ionic liquids increases the cooling rate significantly. Even at higher water contents, bubble boiling and convection are predominant and almost no Leidenfrost-effect occurs. This offers a huge potential to accelerate and homogenise immersion quenching.

          Kurzfassung

          Der Abschreckvorgang als Teil der Wärmebehandlung ist einer der wichtigsten Schritte bei der Herstellung metallischer Bauteile. Dieser wird häufig als ein Tauchabschrecken in verdampfenden Flüssigkeiten durchgeführt. Nachteil dieses Verfahrens ist das Auftreten eines ausgeprägten Leidenfrost-Effekts. Dies ist eine Ursache für inhomogene Abschreckung und dadurch erhöhte asymmetrische Eigenspannungen und vermeidbaren Bauteilverzug. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Ionische Flüssigkeiten als neuartige Abschreckmedien untersucht, welche als Abschreckbäder bei bzw. nahe Raumtemperatur betrieben werden können. Zeit-Temperatur-Verläufe der Abschreckvorgänge von Aluminiumzylindern in verschiedenen Ionischen Flüssigkeiten wurden aufgenommen, Wärmeübergangskoeffizienten bestimmt und mit der konventionellen Wasserabschreckung verglichen. Dabei wurden die Badtemperatur und der Wassergehalt dieser neuartigen Abschreckmedien variiert. Es zeigte sich, dass die Abschreckrate der Ionischen Flüssigkeiten durch Zugabe von Wasser stark erhöht werden kann. Selbst bei erhöhten Wassergehalten zeigen solche Mischungen nahezu keinen Leidenfrost-Effekt. Es treten vorrangig Blasensieden und Konvektion auf. Dies deutet auf ein enormes Potenzial zur Beschleunigung und zur Vergleichmäßigung des Tauchabschreckens hin.

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          Characterization and comparison of hydrophilic and hydrophobic room temperature ionic liquids incorporating the imidazolium cation

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            Thermophysical Properties of Imidazolium-Based Ionic Liquids

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                Author and article information

                Journal
                htme
                HTM Journal of Heat Treatment and Materials
                Carl Hanser Verlag
                1867-2493
                2194-1831
                2 October 2013
                : 68
                : 5
                : 214-223
                Affiliations
                1 University of Rostock, Faculty of Mechanical Engineering and Marine Technology, Chair of Materials Science
                2 University of Rostock, Institute of Chemistry, Chair of Technical Chemistry
                3 University of Rostock, Institute of Physics, Polymer Physics Group
                4 University of Rostock, Faculty of Mechanical Engineering and Marine Technology, Chair of Materials Science
                Author notes
                5 martin.beck@ 123456uni-rostock.de (Corresponding author/Kontakt)
                Article
                HT110196
                10.3139/105.110196
                ea271314-d204-437a-b63a-e1b6277d21e1
                © 2013, Carl Hanser Verlag, München
                History
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                References: 38, Pages: 10
                Categories
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                Materials technology,Materials characterization,General engineering,Mechanical engineering,Materials science
                Aluminiumlegierung,Tauchabschrecken,heat transfer coefficient,Ionic liquid,convection,Ionische Flüssigkeit,Wärmeübergangskoeffizient,immersion quenching,Konvektion,Abkühlgeschwindigkeit,aluminium alloy,Leidenfrost-Effekt,Leidenfrost-phenomenon,cooling rate

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