In-situ Verstärkung von Aluminiumgusslegierungen


Die Weiterentwicklung der Aluminiumbasiswerkstoffe zielt überwiegend auf die Erhöhung der Festigkeit ab, ohne dabei die Duktilität negativ zu beeinflussen. Neben der Festigkeit wird zudem eine Erhöhung der Steifigkeit angestrebt. Im Gegensatz zur Festigkeit kann bei Aluminiumgusslegierungen die Steifigkeit nur in einem sehr geringen Maße durch Legierungselemente verändert werden. Eine substanzielle Erhöhung der Steifigkeit ist durch die Erzeugung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen möglich. Allerdings führt die schlechte Benetzbarkeit zwischen Matrix und keramischen Partikeln in Kombination mit den sehr unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu vergleichsweise schlechten Materialeigenschaften. Ein möglicher Ansatz, das Problem der Benetzbarkeit und der mangelnden Anbindung der Partikel an die Matrix zu lösen, ist die Verwendung von intermetallischen Phasen auf Basis von Aluminium als Verstärkungskomponente. Diese Phasen zeichnen sich durch eine niedrige Dichte und eine gute Benetzbarkeit mit der Aluminiummatrix aus. Zudem können diese Phasen durch eine in-situ Reaktion in der Aluminiumschmelze entstehen, der Volumenanteil an Verstärkungsphase nimmt bei dieser Reaktion zu. Durch eine spezielle Rührtechnologie wird gewährleistet, dass die Verstärkungsphase sich fein verteilt und die Matrix feinkörnig erstarrt.

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M.Sc. Peter Randelzhofer

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