Einfluss von Blei auf das Festigkeits- und Bruchverhalten langzeitbelasteter Bauteile aus Aluminiumlegierungen des Typs AlMgSi

In der Vergangenheit wurden regelmäßig Schadensfälle an Bauteilen aus Aluminium-Knetlegierungen des Typs AlMgSi untersucht, welche nach kurzer Zeit im Einsatz versagten, obwohl sie für Lebensdauern von 10 Jahren und mehr konzipiert waren. Ursächlich für die Schadensfälle war letztendlich ein Bleigehalt, der zwischen 50 ppm und den für die meisten Aluminiumlegierungen spezifizierten maximalen 500 ppm lag.
Für die vorliegende Arbeit wurden Versuchsmaterialien mit verschiedenen definierten Bleigehalten unterhalb der zulässigen 500 ppm hergestellt und mittels metallographischer und mechanisch-technologischer Verfahren charakterisiert.
Die Untersuchungen zeigen, dass der Bleigehalt keine Auswirkungen auf das Gefüge und bei mechanisch-technologischen Prüfungen mit kurzer Prüfdauer keinerlei Einfluss auf die Ergebnisse hat. Bei Versuchen mit langer Expositionszeit (z. B. bei Zeitstandversuchen) kommt es demgegenüber mit zunehmendem Bleigehalt zu einem signifikanten Abfall der Lebensdauer und der Duktilität.
Die beeinflussenden Parameter werden bewertet und als Gesamtergebnis der in der Fachwelt noch weitgehend unbekannte Mechanismus des Solid-Metal-Induced Embrittlement (SMIE) als der maßgebliche Schädigungsmechanismus herausgestellt.
Es wird die Empfehlung ausgesprochen, dass bei langzeitbelasteten Sicherheitsbauteilen eine genauere Kenntnis des Bleigehaltes und der SMIE notwendig sind, ggf. Langzeitversuche durchgeführt werden sollten und dass insbesondere die Verwendung eines Werkstoffs mit sehr niedrigen Bleigehalten erforderlich ist.