Herstellung anwendungsspezifischer Bauteile aus partikelverstärkten Aluminium-Matrix-Verbundwerkstoffen mittels der Kombination aus Pulverpressen und Thixo-Schmieden

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Mathias Liewald
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447676980

Aluminiumwerkstoffe können durch das Einbringen von partikelförmigen Hartstoffen (z.B. Silizium, Oxide, Karbide) bezüglich ihrer Härte, ihres E-Moduls und ihrer Festigkeit verbessert bzw. modifiziert werden. Zudem können die thermische Stabilität, die Kriechbeständigkeit oder auch die Verschleißbeständigkeit gesteigert werden. Potenzielle Anwendungen für solche partikelverstärkten AMC sind Bauteile mit besonders anwendungsspezifischen Eigenschaften wie z. B. innenbelüftete Bremsscheiben und Bremssättel sowie Kolben und Zylinderlaufbuchsen. Zur Herstellung von partikelverstärkten AMC werden schmelzmetallurgische und pulvermetallurgische Verfahren sowie das Sprühkompaktieren eingesetzt. In den Laboruntersuchungen, die in diesen Bereichen bisher durchgeführt wurden, wurden zwar AMC mit bis zu 35 Vol.-% SiC-Partikel hergestellt, allerdings konnten bislang nur für solche AMC, welche einen maximalen Verstärkungsanteil von 25 Vol.-% aufweisen, zufriedenstellende Ergebnisse im Hinblick auf die Bauteilqualität erzielt werden. Jedoch sind auch qualitativ hochwertige Bauteile mit Partikelanteilen von über 25 Vol.-% erforderlich, da hierdurch Bauteileigenschaften wie z.B. die Verschleißeigenschaften (Bremsapplikationen) gezielt eingestellt werden können. Die wissenschaftliche Zielsetzung des hier beantragtenForschungsvorhabens besteht in der Entwicklung eines Fertigungsprozesses zur Herstellung anwendungsspezifischer, partikelverstärkter AMC-Komponenten sowie in der Ermittlung der hierbei gezielt einstellbaren Werkstoffeigenschaften. Zum Erreichen dieser Zielsetzung sollen das Pulverpressen und das Thixo- Schmieden derart kombiniert werden, dass es möglich wird, komplexe Bauteile mit variierenden Wanddicken aus AMC-Grünlingen mit unterschiedlichen Partikelanteilen (max. 50 Vol.-% SiC-Partikel) zu erzeugen und so Bauteile mit gezielt einstellbaren, anwendungsspezifischen Eigenschaften endkonturnah herzustellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen