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Vortrag

Herstellung von pulvermetallurgischen Bauteilen mit radial gradiertem Werkstoffsystem mittels Segregation

Donnerstag (19.04.2018)
14:20 - 14:40 Uhr

14:20 - 14:40 Uhr

Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (engl.: Metal-Matrix Composites – MMC) bestehen in der Regel aus einer Leichtmetall-Matrix und einer keramischen Verstärkungsphase, und kombinieren somit die Vorteile beider Materialien (hohe Festigkeit/Härte, geringe Dichte). Zusätzlich bietet ein funktional gradierter Aufbau solcher Werkstoffe weitere positive Aspekte, wie ein angepasstes Belastungsprofil sowie eine höhere Materialeffizienz. Gleichzeitig werden scharfe Eigenschaftssprünge durch eine kontinuierliche Gradierung vermieden. Dieser Beitrag beschäftigt sich mit einem neuartigen pulvermetallurgischen Fertigungsverfahren zur Herstellung von radial gradierten MMC-Bauteilen mittels Segregation. Das Prinzip des Verfahrens basiert auf der Dynamik granularer Medien. Wird eine Pulvermischung, bestehend aus Körnern verschiedener Größe und/oder Dichte einer vertikalen Vibration ausgesetzt, so wandern die kleineren Körner tendenziell nach unten und die größeren nach oben. Durch die Überlagerung dieses sogenannten Paranuss-Effekts mit einer Rotationsbewegung wird die richtungsgebende Gravitationskraft durch die Zentrifugalkraft substituiert. Hierdurch erfolgt die Segregation nicht mehr vertikal sondern radial, sodass ein radial gradiertes Werkstoffsystem erzeugt wird.

Der Einfluss unterschiedlicher material- und prozessspezifischer Parameter auf das Segregationsverhalten wurde in einem speziellen Versuchsstand untersucht, wobei als Materialien Aluminium- und Siliziumkarbid-Pulver verwendet wurden. Die Auswertung der metallographischen Schliffbilder der gepressten und gesinterten Proben zeigt, dass sowohl positive als auch negative Gradienten eingestellt werden können. Hierbei wurden die Rotationsgeschwindigkeit und das Korngrößenverhältnis als signifikante Einflussgrößen identifiziert. Die Variation der Vibrationsamplitude scheint gegenläufige Effekte mit sich zu bringen, da hierdurch einerseits die Ausprägung des Gradienten anstieg, andererseits kam es zu einer Erhöhung der Streuung. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Auswirkungen unterschiedlicher Kornformen marginal sind.

Sprecher/Referent:
Dieter Bohr
Leibniz Universität Hannover
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Bernd-Arno Behrens
    Leibniz Universität Hannover
  • Kai Brunotte
    Leibniz Universität Hannover

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