Chemisch-mechanische Charakterisierung der kriechbeständigen bariumhaltigen Mg-Al-Ca-Legierung DieMag422 : Quasistatisches und zyklisches Verformungsverhalten in unterschiedlichen Korrosionszuständen * Translated title: Chemical-Mechanical Characterization of the Creep-Resistant Mg-Al-Ca Alloy DieMag422 Containing Barium – Quasistatic and Cyclic Deformation Behavior in Different Defined Corrosion Conditions

Kurzfassung

Der Einfluss von Korrosion auf die Mikrostruktur und die damit einhergehenden mechanischen Eigenschaften der kriechbeständigen bariumhaltigen Mg-Al-Ca-Legierung DieMag422 wurden untersucht. Zur Bewertung des Korrosionsverhaltens wurden potenziodynamische Polarisationsmessungen und Immersionsversuche in pH7 mit und ohne Natriumchlorid durchgeführt. Die Korrosionsmechanismen wurden an Proben mit definierten Korrosionszuständen mikrostrukturell im REM analysiert. Die Festigkeits- und Verformungseigenschaften nichtkorrodierter und korrodierter Proben wurden in quasistatischen Zugversuchen verglichen, wobei ein signifikanter Abfall der Zugfestigkeit und Bruchdehnung mit steigendem Grad an korrosiver Schädigung festgestellt wurde. Die Ermüdungseigenschaften wurden in mehrstufigen und einstufigen Versuchen mithilfe von Hysteresis-, Temperatur- und elektrischen Widerstandsmessungen für verschiedene Korrosionszustände charakterisiert. Der Laststeigerungsversuch ermöglicht eine Abschätzung der Dauerfestigkeit und die Bestimmung der zum Bruch führenden Spannungsamplitude mit einer Probe. Die Ermüdungsergebnisse belegen einen signifikanten Abfall der Dauerfestigkeit und Bruchspannungsamplitude mit steigendem Korrosionsgrad. Die eingesetzten Messverfahren erlauben gleichermaßen die Charakterisierung der Ermüdungseigenschaften und die Darstellung des aktuellen Ermüdungszustands. Die thermische und elektrische Werkstoffreaktion verhält sich proportional zur zyklischen plastischen Verformung und bietet die Möglichkeit den aktuellen Ermüdungszustand von Bauteilen selbst unter Betriebsbedingungen im Sinne eines Condition-Monitorings zu bewerten.

Abstract

The influence of corrosion on the microstructure and the depending mechanical properties was investigated for the creep-resistant Mg-Al-Ca alloy DieMag422 containing barium. In order to investigate the corrosion behavior, potentiodynamic polarization measurements and immersion tests were performed in pH7 without and with sodium chloride. Specimens in defined corrosion conditions were investigated by SEM for microstructure-related assessment of corrosion mechanisms. Strength and strain properties of non-corroded and corroded specimens were compared in tensile tests, underlining a significant decrease of tensile strength and fracture strain with increasing corrosion grade. The fatigue behaviour of the DieMag422 alloy in different corrosion conditions was characterized in multiple step and single step tests by means of mechanical stress-strain-hysteresis, temperature and electrical resistance measurements. Load increase tests allow to estimate the endurance limit and to determine the stress amplitude leading to fracture with one specimen. Fatigue results also showed a significant decrease in the estimated endurance limit and the failure stress with increasing corrosion grade. The applied physical measurement techniques can be equivalently used for the characterization of the fatigue behavior and representation of the actual fatigue state. The thermal and electrical materials responses were proportional to cyclic plastic deformation and provide the opportunity to evaluate the actual fatigue state of components under service loading in terms of condition monitoring.