Gießtechnische Herstellung und Charakterisierung von Cu-Al-Schichtverbunden

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Babette Tonn; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278170374

Verbundmaterialien, die aus unterschiedlichen metallischen Werkstoffen bestehen, sind für viele technische Anwendungsgebiete von großer Bedeutung, da sie die Möglichkeit bieten, belastungsspezifisch vorteilhafte Materialeigenschaften in einem Bauteil kombinieren zu können. Insbesondere die gießtechnische Herstellung von Kupfer-Aluminium-Verbunden ist seit einiger Zeit Gegenstand der Forschung, da sich die sehr guten elektrischen und thermischen Eigenschaften des Kupfers so mit der geringen Dichte, dem niedrigen Preis und den ebenfalls guten elektrischen Eigenschaften des Aluminiums kombinieren lassen. Bislang sind die grundlegenden Zusammenhänge zwischen den beim Verbundgießen vorherrschenden Prozessbedingungen, den an der Phasengrenzfläche ablaufenden metallurgischen Vorgängen sowie den daraus resultierenden physikalischen Eigenschaften der Verbunde noch nicht ausreichend erforscht, um die Eignung eines unter bestimmten Gießbedingungen hergestellten Cu-Al-Verbundes für die umformende Weiterverarbeitung verlässlich beurteilen bzw. vorhersagen zu können. Von besonderem Interesse ist hierbei die Wechselwirkung zwischen den thermischen Verhältnissen in der Grenzfläche beim Verbundgießen auf die Ausprägung der Verbundzone und die resultierenden technologischen Eigenschaften der Verbunde. Darüber hinaus sind derzeit auch keine numerischen Modelle verfügbar, die eine Berechnung der in der Verbundzone entstehenden Gefügezusammensetzung ermöglichen.In diesem Projekt soll daher ein grundlegendes Verständnis der werkstoffkundlichen Mechanismen der Grenzschichtbildung beim Cu-Al-Verbundgießen in Abhängigkeit der gießtechnologischen Randbedingungen erarbeitet werden. Mittels Schichtverbund-gießversuche soll eine reproduzierbare Herstellbarkeit des Cu-Al-Verbundes unter verschiedenen Bedingungen sichergestellt werden. Ein weiteres wichtiges Projektziel ist die Erstellung und Validierung eines Simulationsmodells zur numerischen Berechnung der in der Verbundzone entstehenden Gefügezusammensetzung unter Berücksichtigung der gießtechnologischen Randbedingungen. Zusammen sollen die gewonnenen Erkenntnisse zum besseren Verständnis des Zusammenhangs zwischen der Beschaffenheit der Grenzschicht und den physikalischen Eigenschaften sowie der Eignung der Verbunde für die umformende Weiterverarbeitung beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen