Festigkeitssteigerung bei Bauteilen aus Magnesiumknetlegierungen durch Ausscheidungshärtung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Bernd-Arno Behrens; Dr.-Ing. Gerrit Kurz
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442927742

Durch steigendes Umweltbewusstsein und stetig wachsende Kosten für fossile Brennstoffe sieht sich die Automobilindustrie seit einigen Jahren gezwungen, neue Wege einzuschlagen, um den Kraftstoffverbrauch zu senken. Moderne Leichtbaukonzepte im Fahrzeugbau tragen wesentlich dazu bei, das Fahrzeuggewicht zu reduzieren und damit den Verbrauch fossiler Brennstoffe zu verringern sowie den Ausstoß von Emissionsgasen wie CO2 zu senken. Magnesiumlegierungen werden in der Automobilindustrie bereits als Gusslegierungen und seit kurzem auch als umgeformte Bleche eingesetzt. Die erreichbaren Festigkeiten der verfügbaren Magnesiumblechwerkstoffe reichen allerdings nicht an die von höherfesten Aluminiumlegierungen heran. Ein Ansatz, die Festigkeit von Magnesiumlegierungen zu steigern, sind geeignete Wärmebehandlungen, die eine Ausscheidungshärtung und damit eine Festigkeitssteigerung bewirken. Die Mechanismen der Verfestigung beruhen dabei im Wesentlichen auf einer Mischkristallverfestigung und/oder einer Ausscheidungshärtung. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist daher eine Festigkeitssteigerung von umgeformten Bauteilen aus Magnesiumblechen. Dazu soll zum einen ein aushärtbares Magnesiumblech auf Basis Mg-Zn-Al sowie dessen Herstellprozess auf Basis des Gießwalzens entwickelt werden. Als zusätzliche Legierungselemente zur Festigkeitssteigerung werden Mn und Ca verwendet. Die Zusammenarbeit des IFUM und des HZG besteht darin, dass am HZG die Untersuchungen zur Legierungs- und Prozessentwicklung hinsichtlich einer ausscheidungshärtbaren Blechlegierung erfolgt und am IFUM die umformtechnische Verarbeitung des Magnesiumblechs sowie die Wärmebehandlung zur Festigkeitssteigerung. Da eine Bewertung der Magnesiumbauteile hinsichtlich ihrer Festigkeit erst nach der Umformung erfolgen kann, wird eine enge Zusammenarbeit mit mehreren Iterationsschleifen angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen