Zur Übersicht

Vortrag

Verbundstrahlen – ein neues Verfahren zur Herstellung von gradiert verstärkten Metallmatrixverbunden

Thursday (06.07.2017)
17:20 - 17:40 Uhr
Bestandteil von:


Das Verbundstrahlen beschreibt einen modifizierten Prozess auf der Basis des Mikrostrahlens. Durch diesen Prozess können gezielt keramische Partikel in randschichtnahe Bereiche eingebracht werden. Der mit dem Verbundstrahlen hergestellte Verbundwerkstoff verspricht ein hohes Anwendungspotential für leichte, verschleißfeste und zyklisch beanspruchte Strukturbauteile. Von einer wesentlichen Verbesserung der thermischen Stabilität gegenüber konventionellen Randschichtverfestigungsverfahren ist durch die Verwendung keramischer Verstärkungspartikel auszugehen. Des Weiteren bietet das Verbundstrahlen die Möglichkeit kostengünstig Bauteile auch nachträglich in hoch belasteten Randbereichen zu verstärken.

Partikelverstärkte Metallmatrixverbunde mit einer lokalen Gradierung (Functionally Graded Metal Matrix Composites – FGMMC) zeichnen sich durch eine Vielzahl von einstellbaren Parametern, wie die Materialkombination, Partikeldichte, Partikelgradient und Partikelgröße und einem daraus resultierenden großen Eigenschaftsspektrum aus. Als prozessrelevante Parameter sind bei Vorversuchen vor allem die Temperatur und die Strahlintensität, die sich in erster Linie aus Strahldruck, Arbeitsabstand und Strahlmitteldurchmesser zusammensetzt, identifiziert worden.

Wie erste Untersuchungen zeigen, lassen sich am Modellwerkstoff Zinn schon bei Raumtemperatur Zustände mit einer oberflächennahen Verstärkung generieren. Durch eine Variation der Prozessparameter, insbesondere durch eine Erhöhung der Temperatur auf 0,9 Ts, kann die Eindringtiefe des Partikeleintrags noch einmal deutlich gesteigert werden. Auch bei dem Zielwerkstoff Aluminium konnte bei einer Oberflächentemperatur von 150 °C, was ungefähr T/Ts = 0,45 entspricht, ein Eintrag von Partikeln in die Oberfläche beobachtet werden. Eine deutliche Verbesserung der Eindringtiefe versprechen, wie oben am Beispiel von Zinn beschrieben, höhere homologe Temperaturen.

Zentrales Thema der zukünftigen Untersuchungen an verschiedenen Aluminiumlegierungen ist sowohl eine Bewertung gegenüber herkömmlichen Randschichtverfestigungsverfahren, als auch das Erlangen eines grundsätzlichen, werkstoffkundlichen Verständnis von FGMMC.

 

 

Sprecher/Referent:
M.Sc. Michael Seitz
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Andreas Reeb
    Karlsruher Institut für Technologie
  • Alexander Klumpp
    Karlsruher Institut für Technologie
  • Prof. Dr. Kay Weidenmann
    Karlsruher Institut für Technologie