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Fakult?t
Drittmittelgeber
Schwerpunktfelder
Laufzeit
- Projektlaufzeit:
- 01.01.2012 - 31.12.2015
- Antragsteller/in:
- Prof. Dr. Ulrich Krupp
- Drittmittelgeber/F?rderlinie:
- BMBF-FH-Programme
- Fakult?t:
- Ingenieurwissenschaften und Informatik
- F?rdersumme:
- 312.000 €
- Projektzusammenfassung:
Aluminiumlegierungen haben sich in vielen Bereichen der Technik
als Leichtbauwerkstoffe mit einem exzellenten
Festigkeits-Dichte-Verh?ltnis etabliert. Vor allem im Bereich der
Fahrzeugtechnik sowie in der Luft- und Raumfahrt ist der Werkstoff
Aluminium nicht mehr weg-zudenken. Dabei weist Aluminium im Vergleich zu
Stahl zun?chst nur eine ausgesprochen niedrige Festigkeit und
Steifigkeit auf. Seit der Entdeckung der Ausscheidungsh?rtung Anfang
des 20. Jahrhunderts sind jedoch auch f¨¹r Aluminiumlegierungen
Festigkeiten bis zu etwa 600MPa erreichbar. Ein weiterer Vorzug der
meisten Aluminiumwerkstoffe ist ihre hohe Korrosionsbest?ndigkeit, die
auf die Bildung einer d¨¹nnen Al2O3-Passivschicht zur¨¹ckgef¨¹hrt werden
kann. Aufgrund des geringen Schmelzpunkts (Aluminium: Ts=660¡ãC) sind
Aluminiumlegierungen jedoch f¨¹r Temperaturen von mehr als 100¡ãC nur sehr
bedingt geeignet. Bei Anwendungen, wie z.B. in Verbrennungsmotoren,
muss man eine erhebliche Festigkeitsabnahme hinnehmen und zudem den
Sch?digungsmechanismus Kriechen ber¨¹cksichtigen. Ein weiterer
werkstoffspezifischer Nachteil von Aluminium ist dessen vergleichsweise
geringer Elastizit?ts-Modul von EAl=70GPa, der durch konstruktive
Ma?nahmen kompensiert werden muss. Seitens der Industrie besteht
folglich ein sehr gro?es Interesse an Aluminiumwerkstoffen mit h?heren
Steifigkeit- und Festigkeitswerten, die auch bei hohen Temperaturen (bis
etwa 350¡ãC) erhalten bleiben. Eine solche Festigkeitssteigerung von
Aluminiumlegierungen ist m?glich durch Zugabe von Verst?rkungsphasen.
Gegen¨¹ber dem teurem Zusatz von Mg-Al-Spinellverbindungen haben die
Vorarbeiten der Projektpartner gezeigt, dass insbesondere
ZnFe2O4-Zinkferrite aus Stahlwerks-St?uben auf einfache Weise zu
gewinnen sind. Vor diesem Recycling-Hintergrund ist ZnFe2O4 ein neuer
interessanter Rohstoff geworden ist, der von der chemischen Seite ideale
Voraussetzungen f¨¹r Dispersoidh?rtung mitbringt. Im Rahmen des
geplanten Vorhabens sollen die Ferrite durch Hochenergiemahlen in einer
Kugel-m¨¹hle in Aluminiumwerkstoffe eingebaut werden, so dass bei
geeigneter Wahl der Parameter ein mikro- bzw. nanokristallines
Legierungspulver mit fein verteilter Verst?rkungsphase entsteht. Ggf.
kann durch Zugabe von Graphit eine weitere Verst?rkung durch Karbide
erzielt werden. Das Pulver wird dann durch hei?isostatisches Pressen
(HIP) und/oder durch Strang-pressen zu einem kompakten Werkstoff
verdichtet. Dieser wird dann im Laufe des Vorhabens hinsichtlich seiner
mechanisch technologischen Eigenschaften und den praktischen
Einsatzm?glichkeiten eingehend charakterisiert, so dass am Ende der
dreij?hrigen Laufzeit ein neuer Hochleistungs-Leichtbauwerkstoff mit
patentierbarer Vorserienreife steht.
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