Microstructure and mechanical properties of high power diode laser (HPDL) treated cast aluminium alloys

The appliance and development of modern technologies in the areas of surface engineering can be extended by laser surface treatment, especially using high power diode laser (HPDL) for remelting, feeding and/or alloying. The purpose of this work was to determine technological and technical conditions for tungsten carbide (WC) ceramic powder feeding into the surface layer of the laser treated Al-Si-Cu cast aluminium alloys with high power diode laser, as well as to investigate the microstructure and ceramic powder particle distribution in the surface layer. Special attention was devoted to monitoring of the layer morphology of the investigated material and on the particle occurred. Light and scanning electron microscopy as well as X-Ray diffraction were used to characterize the microstructure of the remelted zone. A wide range of laser powers was choose and implicated by different process speed rates. Also one powder in form of tungsten carbide was used for feeding with the middle particle size of 80 mu m. As the main findings there was found that, the obtained surface layer is without cracks and defects as well as has a comparably higher hardness value compared to the non remelted material. The hardness value increases according to the laser power used so that the highest power applied gives the highest hardness value in the remelted layer. Also the distribution of the tungsten carbide particles is good, but there are still possibilities for further modelling. The major purpose of this work is to study the effect of a high power diode laser melting on the cast Al-Si-Cu alloys structure to provide application possibilities for automotive and aviation industry. Die Anwendung und die Entwicklung moderner Technologien im Gebiet der Oberflachentechnik kann durch Laser-Oberflachenbehandlung erweitert werden, inbesondere durch Hochleistungsdiodenlaser zur Wiederaufschmelzung, Beschickung und/oder zum Legieren. Ziel dieser Arbeit ist es, die technologischen und technischen Bedingungen fur die Zufuhrung von Wolframkarbid-Keramikpulver in die Oberflachenschicht der laserbehandelten Al-Si-Cu Gusslegierung mittels Hochleistungsdiodenlaser zu bestimmen sowie die Untersuchung der Mikrostruktur und der Verteilung der Keramikpartikel in der Oberflachenschicht. Besondere Aufmerksamkeit wurde der Beobachtung der Schichtmorphologie des untersuchten Materials und der auftretenden Partikel gegeben. Licht- und Rasterelektronenmikroskopie, sowie Rontgenbeugung wurden zur Charakterisierung der Mikrostruktur der wiederaufgeschmolzenen Zone verwendet. Ein gro ss es Spektrum verschiedener Laserpulver wurde ausgewahlt und durch verschiedene Prozessgeschwindigkeiten eingebracht. Es wurde ein Pulver in der Form von Wolframkarbid mit einer mittleren Partikelgro ss e von 80 mu m eingesetzt. Das wichtigste Ergebnis ist, dass die erhaltene Oberflache keine Risse oder Defekte aufweist und dass die Hartewerte hoher sind als bei dem nicht-aufgeschmolzenenen Material. Die Hartewerte nehmen mit der Laserleistung zu, so dass die hochsten Hartewerte fur die hochste Laserleistung in der wiederaufgeschmolzenen Zone gefunden wurden. Weiterhin ist die Verteilung der Wolframkarbid-Partikel homogen, jedoch bestehen noch Moglichkeiten zur weiteren Modellierung. Das Hauptziel dieser Arbeit besteht in der Untersuchung der Mikrostruktur von mittels Hochleistungsdiodenlaser geschmolzenen Al-Si-Cu Gusslegierungen, um Anwendungsmoglichkeiten in der Automobil- und Flugzeugindustrie bereitzustellen.