Untersuchungen zur Eignung von aushärtbaren kupferbasierten Legierungen zum Fügen von Werkstoffpaarungen mit stark unterschiedlichen thermischen Ausdehnnungskoeffizienten.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Tillmann
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281583335

In vielen Anwendungen können die prozesstechnisch bedingten, steigenden Anforderungen an Werkstoffe nicht mehr durch konventionelle metallische Systeme erfüllt werden. Vermehrt werden Werkstoffverbunde aus teil- und vollkeramischen Hochleistungswerkstoffen und einem duktilen metallischen Träger verwendet. Werden hochfeste Verbunde verlangt, so können diese nur durch ein stoffschlüssiges Verfahren hergestellt werden. Das am weitesten verbreitete Verfahren ist das Löten. Eine Problematik, welche das Ausschöpfen des vollen Potenzials der hergestellten Verbunde behindert, ist die ausgeprägte Spannungsausbildung während des Lötvorgangs. Diese entsteht aufgrund der oft stark abweichenden thermischen Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Werkstoffe. Um eine Reduzierung der Spannungsausbildung zu erreichen, werden duktile Lote genutzt, welche jedoch unter angreifenden Belastungen über eine beschränkte mechanische Festigkeit verfügen. Eine Idealvorstellung stellen hochfeste Lote dar, bei denen induzierte Spannungen möglichst klein sind. Aushärtbare Lotwerkstoffe können diese Forderungen erfüllen, sofern geeignete Legierungen vorliegen und die mit ihnen verbundenen metallurgischen Prozesse verstanden sind. Die Kernaufgabe des Forschungsprojekts ist die Analyse aushärtbarer Legierungen im fügetechnischen Kontext. Im Gegensatz zu dem Urformen von Bauteilen aus diesen Legierungen, stellt sich die Gefügeentwicklung der Lote erheblich komplexer dar. Vor allem die in einem Mehrstoffsystem entstehenden diffusionskinetischen Erscheinungen müssen intensiv erforscht werden. Um dies zu ermöglichen werden ausgewählte Legierungen isoliert, in Wechselwirkung mit den einzelnen Substraten als auch im vollständigen Lötverbund untersucht. Auf diese Weise können die Einflüsse der Substrate auf die Aushärtbarkeit identifiziert werden. Das gewonnene Verständnis wird in den abschließenden Arbeitsabschnitten auf das Löten von bauteilähnlichen Verbundproben angewendet und das Potenzial der neu entwickelten Ansätze mit den konventionellen Lösungen verglichen. Die Verbindung der erlangten Erkenntnisse beider Untersuchungen bildet eine werkstofftechnisch fundierte Grundlage für eine mögliche anwendungsorientierte Lotentwicklung für derartige Sonderanwendungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen