Steigerung der Wärmeleitfähigkeit von Aluminium-Kupfer-Verbundgussteilen durch gezielte Modifikation der Verbundzone

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Hans Jürgen Maier
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261481227

Die Kombination von Kupfer- und Aluminiumwerkstoffen findet in komplexen Kühlkörperstrukturen für Elektronikprodukte mit einer hohen Leistungsdichte oder in der Heiz- und Kühltechnik wie z. B. in Wärmetauschern Anwendung. Die zur Verbindung der Werkstoffe eingesetzten herkömmlichen Fügeverfahren besitzen Defizite in Bezug auf die Wärmeleiteigenschaften und weisen darüber hinaus eine hohe Prozesskomplexität auf.Durch den Einsatz des Verbundgussverfahrens könnten Kühlkörper aus unterschiedlichen Werkstoffen bereits im Prozessschritt des Urformens hergestellt werden. Zur optimalen Wärmeübertragung ist eine stoffschlüssige Verbindung, realisiert durch Werkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit, zwingend erforderlich. In Vorversuchen ist es gelungen, erste Verbundgussteile, unter Verwendung einer Zinkbasisbeschichtung, zu realisieren und eine starke Abhängigkeit der Verbundqualität von der verwendeten Beschichtung und den jeweiligen Gießbedingungen aufzuzeigen.Ziel des beantragten Projektes ist es, Aluminium-Kupfer-Verbundbauteile mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit der Verbindung im Druckgussprozess herzustellen und die Verbundbildung zu untersuchen. Hierfür werden die unbekannten thermophysikalischen Eigenschaften der entstehenden Phasen innerhalb der Verbundzone bestimmt, sowie der Einfluss der eingesetzten Beschichtungswerkstoffe, verschiedener Beschichtungsverfahren und Schichtmorphologien auf die Phasenausbildung und Charakteristik der Verbundzone gezielt untersucht. Im Hinblick auf die Wärmeleitfähigkeit sollen durch Anwendung dieser Erkenntnisse unerwünschte Phasen bereits während ihrer Entstehung unterdrückt oder mittels einer Wärmebehandlung des Verbunds nachträglich reduziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen