Verbundstrahlen - ein neues Verfahren zur Herstellung von gradiert verstärkten Aluminiummatrixverbundwerkstoffen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Kay A. Weidenmann
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290845127

Gradierte Verbundwerkstoffe mit partikelförmiger keramischer Verstärkung besitzen ein hohes An-wendungspotential für leichte, verschleißfeste und zyklisch beanspruchte Strukturbauteile. Insbesondere lässt sich mit keramischen Partikeln eine im Vergleich zu konventionellen Randschichtverfestigungsverfahren hohe thermische Stabilität der erzeugten Randschichtverfestigung erzielen. Kostengünstige Herstellungsverfahren, mit denen Bauteile auch nachträglich in hoch beanspruchten Randbereichen effektiv zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften verstärkt werden können, sind nicht vorhanden. Basierend auf dem Mikrostrahlen soll eine neue Randschichtverstärkungstechnik namens Verbundstrahlen entwickelt werden, bei der Dispersoide gezielt in ober-flächennahe Bereiche von Bauteilen eingebracht werden können. Mit einer hinsichtlich des Verbundstrahlens modifizierten Mikrostrahlanlage sollen dann die prozessrelevanten Variablen, wie Temperatur, Strahldruck, Arbeitsabstand und Strahlmitteldurchmesser, an Reinaluminium, Al-Si12Mg und einer AlSiMg-Legierung bestimmt werden. Ebenso sollen Nachbehandlungsverfahren zur weiteren Eigenschaftsverbesserung adaptiert und bewertet werden. Die Charakterisierung der hergestellten Werkstoffzustände bildet ein zentrales Ziel des Projektes und dient der Bewertung des Verbundstrahlens im Vergleich zu herkömmlichen Randschichtverfestigungsverfahren, dient aber auch dem werkstoffkundlichen Verständnis von gradierten Verbundwerkstoffen. Untersucht werden Eigenspannungen, Mikrostruktur, Grenzfläche, sowie die statischen und zyklischen mechanischen Eigenschaften, sowie die Temperaturstabilität der auftretenden Verfestigungsmechanismen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Volker Schulze