Grundlagenuntersuchungen zu Herstellung und Eigenschaften von in-situ Al3Ti-verstärkten Aluminiumgusslegierungen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Carolin Körner
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 412132208

Limitierend für den Einsatz von Aluminium-Gusslegierungen ist oft nicht deren Festigkeit, sondern ihre Steifigkeit. Ziel dieses Projektes ist es daher, die Steifigkeit von Aluminium-Gusslegierungen durch in-situ Bildung der sehr steifen intermetallischen Phase Al3Ti signifikant zu erhöhen. Aufgrund der geringen Löslichkeit von Titan in der Aluminiumschmelze ist eine Herstellung durch klassische Schmelzmetallurgie nicht möglich. Zur Erzeugung der Al3Ti-Partikel soll daher eine in-situ Reaktion von Ti-Pulverpartikeln (ca. 50 µm) mit flüssigem Aluminium zu Al3Ti in Kombination mit einer neuartigen High-Shear-Einheit genutzt werden. Die mit der Umwandlung von Titan zu Al3Ti verknüpfte deutliche Volumenzunahme und die daraus entstehenden hohen Spannungen sollen zu einer möglichst feinen Fragmentierung der Al3Ti Phase in kleinere, mikrometergroße Partikel führen, welche mit Hilfe der High-Shear-Einheit von der Ausgangsphase abgelöst und effektiv vereinzelt werden. Die Bildungskinetik der in-situ Verstärkungsphase und deren Verstärkungswirkung in Aluminiumgusslegierungen soll grundlegend analysiert werden. Basierend auf den Erkenntnissen für Reinaluminium soll der Einfluss von typischen Druckgusslegierungselementen (Si, Mg) untersucht werden, um schließlich mit diesem Wissen eine in-situ verstärkte Aluminiumdruckgusslegierung zu designen, deren Steifigkeit deutlich die von kommerziellen Gusslegierungen übertrifft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen