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Herstellung von pulvermetallurgischen Bauteilen mit radial gradiertem Werkstoffsystem mittels Segregation

Laufzeit:03/16 - 02/18
Förderung:DFG
Kontakt:bohrifum.uni-hannover.de

Motivation:

Durch die Herstellung von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen (engl.: Metal-Matrix-Composite – MMC) sind in den letzten Jahren unterschiedliche Werkstoffe mit angepassten Materialeigenschaften für verschiedene Anwendungen auf pulvermetallurgischer Basis entwickelt worden. Dabei werden meist Pulvergemische aus Metall- und Keramikpulver verwendet. Durch den Einsatz solcher Hartstoffpartikel können Verbundwerkstoffe mit außerordentlicher Festigkeit, hohem E-Modul und hoher Verschleißbeständigkeit gefertigt werden. Im Allgemeinen lassen sich die verwendeten Pulverwerkstoffe schichtweise bzw. kontinuierlich gradiert anordnen. Dadurch können speziell an das Anforderungsprofil maßgeschneiderte Halbzeuge oder Bauteile gefertigt werden. So ist beispielsweise die Herstellung von radial gradierten Komponenten mit einem hohen Anteil keramischer Verstärkungspartikel im Mantelbereich, welcher in Richtung des Bauteilkerns abnimmt, möglich.

Zielsetzung:

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens besteht in der Entwicklung eines neuartigen Fertigungsverfahrens, mit dem sich Bauteile mit einem radial gradierten Schichtsystem aus zwei verschiedenen Pulvern herstellen lassen. Durch diesen neuen Fertigungsprozess können speziell an das Anforderungsprofil angepasste Komponenten gefertigt werden. Dies soll durch eine Überlagerung der Zentrifugalkraft und des Segregationseffektes realisiert werden. Hierzu wird ein Versuchsstand entwickelt an dem eine rotierende zylindrische Matrize zum Pulverpressen simultan mit einer Schwingung überlagert wird. Durch die hierdurch hervorgerufene Entmischung (Segregation) sollen die kleineren Körner zum Randbereich wandern, wohingegen die größeren Partikel sich in der Mitte des Zylinders konzentrieren (Abbildung 1). Als Versuchswerkstoffe sollen unterschiedliche partikelverstärkte Pulvermischungen auf Aluminiumbasis eingesetzt werden, wobei sich der Matrixwerkstoff (Aluminiumpulver) und die keramische Verstärkungsphase (SiC-Partikel) in der Partikelgröße unterscheiden.

Abbildung 1: Prozesskette zur Herstellung von pulvermetallurgischen Bauteilen mit radial gradiertem Werkstoffsystem mittels Segregation

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