Forskning om aluminiumlegeringar banar väg för lättare och säkrare fordon

Biswajit Dalai, doktorand vid Luleå tekniska universitet, har undersökt aluminiumlegeringar för att uppnå en bättre förståelse av deras prestanda när de används i strukturella komponenter inom fordons- och flygindustrin. Genom att studera två legeringar, en som används konventionellt och en som är en ny återvunnen variant, bidrar hans avhandling till materialutveckling för lättare och säkrare fordon.

Aluminiumlegeringar har länge använts i karosseridelar för bilar och flygplan, och nu kan en avhandling från Luleå tekniska universitet påverka hur detta material kan användas framöver. I sin avhandling, "Material Characterization of Aluminum Alloys for Automotive and Aerospace Applications", undersöker Biswajit Dalai, doktorand i hållfasthetslära vid Luleå tekniska universitet, beteendet hos två olika aluminiumlegeringar under varierande deformationsförhållanden som töjningshastighet och temperatur. Forskningen kan få betydelse för både hållbarhet och prestanda hos de strukturella komponenter som tillverkas inom fordons- och flygindustrin.

– Aluminiumlegeringar är mycket användbara på grund av deras höga styrka i förhållande till vikt men vi behöver förstå deras beteende på mikroskopisk nivå för att kunna förutsäga hur de kommer att prestera i verkliga situationer, förklarar Biswajit Dalai.

Stor potential

Studien undersökte den vanligt förekommande legeringen AA7075-T651, som bland annat används i flygplanskomponenter. Genom att utsätta materialet för olika deformationsförhållanden upptäckte Dalai att inhomogeniteten i den initiala mikrostrukturen, som orsakas av den tidigare tillverkningsprocessen, leder till bildandet av så kallade adiabatisk skjuvzon vid höga deformationshastigheter och temperaturer. Detta fenomen resulterar i sprickor och efterföljande materialfel, vilket är kritiskt att förstå för att kunna designa säkra och hållbara komponenter.

Biswajit Dalai, doktorand i hållfasthetslära vid Luleå tekniska universitet.

Dalai studerade även en återvunnen legering, benämnd AlSi10MnMg(Fe), som framställts genom högtrycks-pressgjutning (HPDC). Även om denna relativt nya legering visade stor potential att uppvisa liknande styrka och duktilitet som den konventionellt använda AlSi10MnMg-legeringen, visade undersökningen att den återvunna varianten har ett problem i form av ett diskontinuerligt finstrukturerat ytskikt på gjutytan. Denna typiska mikrostruktur som liknar en "vågor och sjöar"-defekt, verkar uppstå på grund av gjutförhållandena som används i HPDC-processen och begränsar materialets hållbarhet.

– Återvunnen aluminiumlegering har stor potential att användas inom fordonsindustrin, men vi måste först noggrant undersöka HPDC-processen för att förstå och lösa sådana oväntade problem som är förknippade med den, så att vi kan utnyttja materialets fulla potential, säger Biswajit Dalai.

• Hållfasthetslära