Einfluss der Graphendispersion in Aluminium-Graphen-Verbundwerkstoffen auf die mechanischen und elektrischen Eigenschaften von stranggepressten Profilen

• Antragsteller: Professor Dr. Aleksander Gurlo; Dr.-Ing. Maik Negendank
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren ; Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426183735

Im Leichtbau werden Aluminiumlegierungen aufgrund ihrer guten gewichtsspezifischen Festigkeit und ihrer leichten Verarbeitbarkeit für vielseitige Anwendungen verwendet. Graphen verfügt über herausragende Festigkeits- und Steifigkeitswerte sowie eine extrem hohe elektrische Leitfähigkeit, sodass es ein attraktives Material für den Einsatz als Verstärkungsphase in Aluminium darstellt. Für eine effektive Steigerung der Werkstofffestigkeit ist es erforderlich, dass das Graphen in der Al-Matrix möglichst homogen verteilt vorliegt. Gesamtziel des beantragten Projekts ist es daher, zu erforschen mit welchen prozesstechnischen Verfahren eine möglichst homogene Dispersion erreicht werden kann. So soll zum einen für eine bessere Anbindung an die Matrix eine geeignete Funktionalisierung des Graphens vorgenommen werden. Weiterhin sollen Al-Pulver und Graphen-Partikel einerseits trocken mechanisch und andererseits nass vermischt werden. Nachdem vorkompaktierte Verbundpresslinge erzeugt wurden, soll untersucht werden wie sich die Umformverfahren des Strangpressens sowie der Scherumformung (ECAP) auf die Dispersion des Graphens auswirken. Anschließend erfolgen Analysen der Mikrostruktur und eine Charakterisierung der erzeugten Verbundwerkstoffe hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften unter Zugbeanspruchung. Abschließend ist es ein Ziel die elektrische Leitfähigkeit dieser neuartigen Verbundwerkstoffe zu ermitteln. Damit soll in Erfahrung gebracht werden, ob diese als Leiterwerkstoff und damit als leichte und günstigere Alternative zu Kupfer verwendet werden können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen