Entwicklung des aktiven Breitspaltlötens zur Spannungsreduzierung in Keramik-Metall-Verbunden für den Hochtemperatureinsatz

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Kirsten Bobzin
• Subject Area: Coating and Surface Technology
• Term: from 2007 to 2013
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 45041064

Die Entwicklung neuer hochbeanspruchter Bauteilkomponenten erfordert unter dem Gesichtspunkt der Werkstoffauswahl in vielen Fällen einen hybriden Aufbau, da das Eigenschaftsprofil eines einzelnen Werkstoffes die komplexen Randbedingungen der gesamten Struktur nur unzureichend erfüllt. Aufgrund der herausragenden mechanischen und chemischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen von Keramiken bieten sich diese in Verbindung mit metallischen Konstruktionswerkstoffen zur Umsetzung hybrider Werkstoffkonzepte an. Dazu bedarf es leistungsfähiger und flexibler Fügetechniken wie z.B. der des Aktivlötens, um neue innovative Anwendungen wie z.B. die Hochtemperatur-Brennstoffzellen- Technik für die deutsche Wirtschaft zu erschließen. Zielsetzung dieses Forschungsvorhabens ist eine Synergie aus Aktivlöten und Breitspaltlöten zu entwickeln und die dabei wirksamen chemischen und metallurgischen Hintergründe zugänglich zu machen, um auf diesem Wege Lotwerkstoffe zu finden, die es ermöglichen, Keramik-Metall-Verbunde mit ausreichenden Festigkeitseigenschaften für den Hochtemperatureinsatz herzustellen. Mögliche Anwendungsfelder sind SOFC im Automobilbereich oder keramikbestückte Werkzeuge für die Hochgeschwindigkeitszerspanung. Weiterhin soll das durch die Werkstoffwahl bedingte Versagensrisiko eines Mischverbundes aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten minimiert werden und die mechanische Festigkeit der Fügezone oberhalb von 500 °C, die häufig bei Anwendungen im klassischen Maschinenbau gefordert, aber noch nicht realisiert werden konnte, durch den Einsatz von Hartstoffen in den Loten stark verbessert werden.

• DFG Programme: Research Grants