Entwicklung einer neuen Prozessroute für dispersoid-/ausscheidungsverstärkte hochleitfähige Kupferlegierungen unter Verwendung metallisierter keramischer Nanopartikel für die additive Fertigung

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Julia Grothe; Professorin Dr.-Ing. Katrin Jahns; Professor Dr.-Ing. Ulrich Krupp
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 439661252

Bedingt durch ihre exzellente thermische und elektrische Leitfähigkeit, nehmen Kupferlegierungen eine tragende Rolle in vielen Industrieanwendungen und in der Elektromobilität ein. Für die additive Fertigung mittels selektivem Laserschmelzen (SLM) ist die Anwendung niedriglegierter Kupferlegierungen aufgrund der hohen Reflektivität und thermischen Leitfähigkeit. Zielsetzung des beantragten Vorhabens ist die Entwicklung neuartiger, hochfester und hoch leitfähiger Kupferlegierungen, die speziell auf die Bedingungen des SLM-Prozesses (mit rotem und grünen Laserlicht) zugeschnitten sind. Festigkeitssteigernde Phasen werden über die Mischung metallisierter keramischer Nanopartikel in ausscheidungsgehärtete CuCrZr-Legierungen eingebracht. Mit Hilfe einer rekursiven Strategie der Legierungsentwicklung unter Einbeziehung der computergestützten Thermodynamik werden die Pulver durch Gas-Schmelzeverdüsung (Atomizer) hergestellt und eingehend mittels elektronenmikroskopischer Methoden (SEM, TEM, EDX, EBSD, FIB, APT) charakterisiert. Gleichzeitig wird ein Metallisierungsprozess auf keramische Nanopartikel angewandt, um diese homogen während des nachfolgenden SLM-Prozesses zur Herstellung von MMCs in der Schmelze zu verteilen. Dieser wird von Prozesssimulationen flankiert. Die durch systematische Variation der Prozessparameter- und Baustrategien hergestellten Probekörper werden hinsichtlich ihrer mechanisch-technologischen Eigenschaften untersucht, um über ein zielgerichtetes Legierungsdesign Kupfer-Werkstoffe mit einer optimalen Kombination von funktionellen und strukturellen Eigenschaften abzuleiten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen