Löten von hochlegierten Stählen, Nickel- und Titanlegierungen unter Ausbildung stängelkristallitverstärkter Lötnähte

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Friedrich-Wilhelm Bach (†)
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung von 2001 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5279318

• Erstellungsjahr: 2008

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Beim Löten mit reinem Kupfer von Stählen mit unterschiedlichem Kohlenstoffgehalt bilden sich Stängelkristallite in der Lötnaht. Gelötete Verbindungen mit einem solchen Gefügeaufbau zeichnen sich durch eine grundwerkstoffähnliche Festigkeit aus, wenn die Stängelkristallite die Lötnaht durchdringen. Mit Hilfe thermodynamischer Beziehungen und grundlegenden Transportgleichungen wurde im Rahmen des Forschungsvorhabens ein physikalisches Modell entwickelt, mit dem die Stängelkristallitbildung in Abhängigkeit der relevanten Parameter quantitativ beschrieben werden kann. Das hierzu für das Lötsystem Fe-Cu-C experimentell verifizierte Modell lässt sich unter Berücksichtigung der notwendigen Voraussetzungen auf andere Werkstoffsysteme anwenden. Damit ist es möglich, neue technisch interessante Lötverbindungen mit stängelkristallitähnlichem Gefüge vorherzusagen. Gegenstand des vorliegenden Forschungsprojekts ist die eingehende experimentelle und theoretische Untersuchung weiterer Werkstofflötverbunde, welche aufgrund der theoretischen Erkenntnisse aus dem Vorhaben eine stängelkristallitähnliche Fügezonenverstärkung erwarten lassen. Die Untersuchungen sollen zum einen die entwickelte Theorie zur Stängelkristallitbildung untermauern und erweitern, zum anderen aber durch die bevorzugte Wahl anwendungsrelevanter Werkstoffgruppen Grundlage für eine industrielle Anwendbarkeit schaffen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Formation of columnar microstructures while brazing steel of different cartoon content with liquid copper. A thermodynamic model. European Congress on Advanced Materials and Processes, 5 - 8 September 2005; Prag, CZ
  Bach, Fr.-W.; Möhwald, K.; Holländer, U.; Nicolaus, M.
  
• Modellierung der Stängelkristallitbildung beim Hartlöten am Beispiel des Werkstoffsystems Fe-C-Cu. In: Tagungsband zum 9. Werkstofftechnischen Kolloquium - WTK Chemnitz, 2006
  Bach, Fr.-W.; Möhwald, K.; Holländer, U.; Nicolaus, M.
  
• Modellierung der Stängelkristallitbildung beim Hartlöten von Kohlenstoffstählen mit Kupfer. Materialwissenschaft&Werkstofftechnik, Band 38, Heft 2, S. 164-168, 2007
  Bach, Fr.-W.; Möhwald, K.; Holländer, U.; Nicolaus, M.