Erweiterung des mechanisch-technologischen Einsatzpotenzials von Magnesiumlegierungen durch thermisch gespritzte und laserstrahl-auftraggeschweißte Beschichtungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Kirsten Bobzin; Professor Dr.-Ing. Ingomar Kelbassa
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2013
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 29200457

Mit der Entwicklung von Magnesiumlegierungen mit höherer (Warm)Festigkeit ist in naher Zukunft die Verwendung dieses Werkstoffes nicht nur für Konstruktions- (z. B. Karosserie), sondern auch für Funktionsbauteile (z. B. Motorblock) möglich. Damit verbunden sind i. d. R. auch lokal erhöhte Anforderungen an die Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit (siehe auch Abb. 1). Hierfür müssen Werkstoffe und Fertigungstechnologien bereitgestellt werden. Das Ziel des Vorhabens ist, Werkstoff- und prozesstechnische Grundlagen für das thermische Spritzen (TS) und das Laserstrahl-Auftragschweißen (LA) sowie die Kombination beider Technologien zu erarbeiten, die es ermöglichen, auf Magnesiumlegierungen Beschichtungen zum Verschleißschutz und zum Korrosionsschutz aufzubringen, deren Gebrauchseigenschaften über dem Stand der Technik liegen. Die innovativen Aspekte des Vorhabens sind: ¿ Grundlegende Untersuchungen zu maßgeschneiderten metall- und keramikbasierten Gradienten- und Verbundschichten, die einerseits den Eigenschaften des Magnesiums gerecht werden und andererseits die Anforderungen an den Verschleißschutz und die Korrosionsbeständigkeit, gekennzeichnet u. a. durch die Eigenschaften Härte, Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Ermüdung, erfüllen ¿ Anpassung der Prozesstechnik für das thermische Spritzen und das Laserstrahl-Auftragschweißen an die spezifischen Eigenschaften des Magnesiums wie die Bildung von Hydroxidschichten, niedriger Schmelzpunkt und hohe Sauerstoffaffinität ¿ Nutzung von Synergieeffekten durch Kombination beider Beschichtungstechniken (z.B. Korrosions-Sperrschicht durch TS und Verschleißschutzschicht durch LA)¿ Korrelation zwischen Gefügestruktur und chemischen, mechanischen und tribologischen Eigenschaften der Schichten und der Schicht-Substrat- Verbunde Potenzielle Anwendungen für die genannten Funktionsschichten auf Magnesiumlegierungen bestehen u.a. im Automobil- und im Flugzeugbau.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen