Auswirkungen der Prozessparameter auf Eigenspannungen und innere Lastübertragung in Metallmatrix-Verbundwerkstoffen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Siddhartha Roy
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 193716049

Herstellungsparameter können erhebliche Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen (MMC) haben. Eine systematische Untersuchung des Einflusses dieser Parameter auf den Eigenspannungszustand und die interne Lastübertragung wurde bislang nach Wissen des Antragsstellers nicht systematisch angestrengt. Das übergeordnete Ziel dieses Projektes ist es, diese Lücke zu füllen. Das Verfahren der Gasdruckinfiltration wird verwendet, interpenetrierende MMCs mit reaktiven und nicht reaktiven Matrix-Verstärkungs-Kombinationen herzustellen. Schmelztemperatur, angewandter Gasdruck sowie die Haltezeit während der Schmelzinfiltration werden variiert. Für würfelförmige Proben werden thermische Eigenspannungen durch die Analyse der deviatorischen Spannungskomponenten in den drei Hauptwürfelrichtungen bestimmt. Zur Analyse der internen Lastübertragung werden in-situ Röntgenbeugungsexperimente unter Verwendung von hochenergetischer Synchrotron-Röntgenstrahlung in Transmission während des Aufprägens von externen Zug- und/oder Druckbeanspruchungen durchgeführt. Ergänzende Experimente werden durchgeführt, um die strukturellen Merkmale des MMC zu analysieren und um die Auswirkungen der Prozessparameter auf die elastischen Eigenschaften, das elastisch-plastische Fließverhalten und den Mechanismus der Schädigungsentwicklung zu verstehen. Schließlich werden numerische Simulationen zum Mechanismus der Lastübertragung und zur Entstehung des während der Fertigung induzierten thermischen Eigenspannungszustands durch die Anwendung von Techniken aus der Kontinuumsmechanik und des Eshelby-Ansatzes durchgeführt. Auf diese Weise soll ein grundlegendes Verständnis der Auswirkungen der untersuchten Prozessparameter auf das mechanische Verhalten von MMCs gewonnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen