Phasendetektion im Submikro(Nano-)meterbereich bei thermisch gefügten Mischverbindungen aus Stahl mit Aluminium: Intermetallische Phasen und deren Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Glatzel
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2006 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 27951916

Es zeigt sich ein deutlicher Trend im Fahrzeugbau zur Gewichtsreduzierung eine Vielzahl von Materialien zu kombinieren. Diese Mischverbindungen stellen eine Herausforderung für die Fügetechnik dar. Das Hauptproblem beim thermischen Fügen von Mischverbindungen aus den im Fahrzeugbau dominierenden Werkstoffen Stahl und Aluminium ist die Bildung von intermetallischen Phasen in der Fügezone, die aufgrund ihrer hohen Härte und geringen Duktilität zu nicht ausreichend tragfähigen Verbindungen fuhren können. Ein genaues Verständnis über Kinetik und Einflussgrößen auf die Bildung der intermetallischen Phasen ist daher zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und letztlich für die Ersetzbarkeit eines Laser- aber auch anderer thermischer Fügeverfahren von zentraler Bedeutung. Das Ziel ist eine Beziehungen zwischen der Mikrostruktur der Reaktionsschicht (Art und Dicke der intermetallischen Phase) und den makroskopischen Eigenschaften einer thermisch gefugten Verbindung aus Stahl mit Aluminium zu erforschen. Das Arbeitsprogramm sieht daher die Untersuchung und Bestimmung der Festigkeit von thermisch gefugten Schweiß/Lötproben vor, bei denen durch Variation und Entwicklung der Zusatzwerkstoffe das Wachstum der intermetallischen Phasen gezielt beeinflusst wird. Dazu muss die Fügezone mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie charakterisiert, und mit den mechanischen Eigenschaften in Bezug gebracht werden. Schwerpunkt der Untersuchungen liegt dabei auf der Diffusion zu bzw. in der Grenzschicht sowie der Art, Dicke und Wachstumskinetik intermetallischer Phasen und deren Morphologie bis in den Nanometerbereich.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen