Werkstoffmechanische Bewertung von Al2O3/AlSi12- und TiO2/AlSi12-Preform-MMCs

Der Beitrag beschreibt die mechanischen Eigenschaften von Metallmatrixverbundwerkstoffen, welche durch Infiltration von Aluminiumlegierungen in keramische Preforms hergestellt werden, sogenannten Preform-MMCs. Diese weisen selbst bei Einsat z kostengünstiger Rohstoffe und Verfahren niedrigen Verschleiß sowie gute spezifische Steifigkeit und Festigkeit auch bei erhöhter Temperatur auf und besitzen daher Anwendungspotenzial in Motor- und Bremskomponenten, aber auch für schnell bewegte Teile im Maschinenbau. Mit Hilfe unterschiedlicher keramischer Komponenten (Al2O3, TiO2, Partikel, Fasern) und Porosierungsmethoden wurden Preforms mit 6 0-70% Porosität hergestellt. Zur Herstellung der MMCs wurden die Preforms im direkten Gießpressverfahren und im Druckgussverfahren mit AlSi12(Fe)-Schmelze als Matrixmetall infiltriert. Die unterschiedlichen Preformvarianten und Herstellungsmethoden resultieren in MMCs mit einer breiten Gefügevariation, die sämtlich hin sichtlich ihrer Steifigkeit, Festigkeit und Zuverlässigkeit charakterisiert wurden. Weiterhin werden Messungen der Bruchzähigkeit und zum Verschleiß sowie Ergebnisse aus Ermüdungsversuchen vorgestellt. Die Versuche unter zyklischer Zug-Druck-Beanspruchung wurden isotherm bei Raumtemperatur und erhöhter Temperatur durch geführt. Fraktographische Untersuchungen dienten zur Aufklärung der Versagensursachen in diesen Werkstoffen. Diese erlauben zusammen mit Untersuchungen der Mikro-Eigenspannungen Rückschlüsse auf die in diesen Materialien wirkenden Verstärkungsmechanismen. Die Möglichkeiten des Gefügedesigns werden schließlich anhand der mechanischen Eigenschaften und wirtschaftlicher Aspekte diskutiert.