Mirkostrukturelle Entwicklung in artungleichen AI/Ti-Grenzflächen erzeugt unter Nichtgleichgewichtsbedingungen bei Festphase-Prozessen

Projekt: Forschung

Projektbeteiligte

Multimaterialstrukturen sind eine Alternative, um ein Reduktion des
strukturellen Gewichts für den Transportsektor zu erreichen. Solche
Multimaterialstrukturen werden derzeit durch Verklebung oder
mechanische Verbindungen mittels Nieten hergestellt. Die erste
Variante bringt eine Umweltbelastung mit sich und letztere
zusätzliches Gewicht. Festphase-Fügeprozesse sind eine
umweltfreundliche Technologie, mit der man in der Lage ist,
fehlerfreie Verbindungen aus unterschiedlichen
Materialkombinationen bei herausragenden mechanischen
Eigenschaften herzustellen. Diese Verfahren sind durch transiente
Temperaturzyklen (d.h. hohe Aufheiz- und Abkühlraten, wobei die
maximalen Temperaturen unterhalb des Schmelzpunkts der zu
verbindenden Materialien bleiben) und hohe Verformungsraten
gekennzeichnet. Dieses führt zu einem komplexen Materialfluss in der
Fügezone. Infolgedessen bilden sich intermetallische Phasen an den
Grenzflächen. Es hat sich gezeigt, dass solche Mikrostrukturen das
mechanische Verhalten von Leichtbaustrukturen signifikant
beeinflussen bzw. bestimmen. Studien in der Literatur beschäftigen
sich mit der Mikrostrukturentwicklung für bestimmte
Materialkombinationen während der typischen thermomechanischen
Prozesscharakteristika von Festphase-Fügeprozesse, jedoch fehlen
hierbei Untersuchungen, die die Auswirkungen von Temperatur und
Materialfluss in artungleichen Verbindungen systematisch und isoliert
betrachten. Des Weiteren bestimmt die spezifische
Legierungszusammensetzung maßgeblich das Diffusionsverhalten
und die damit resultierende intermetallische Phasenbildung im
Grenzflächenbereich. Das beantragte Projekt befasst sich mit den
oben genannten Wissenslücken in Hinblick auf ein umfassendes
Verständnis der mikrostrukturellen Entwicklung in Bimetall-
Grenzflächen, die unter Nichtgleichgewichtsbedingungen erzeugt
werden. Hierzu werden das Reibrührschweißen und das
Reibpunktschweißen eingesetzt um artungleiche Verbindungen aus
Al-Si-Mg-Legierungen (basierend auf AA6013) und Ti-6Al-4V
herzustellen. Die Zusammensetzung der Al-Legierungen werden
systematisch hinsichtlich der Schlüsselelemente Si und Mg variiert,
um die Auswirkungen auf die mikrostrukturelle Entwicklung in den
Grenzflächen zu untersuchen. Die vorgesehenen Prozesse führen zu
unterschiedlichen Temperaturzyklen und Materialflussbedingen, die
systematisch für die verschiedenen, vorgesehenen
Materialkombinationen im Rahmen des Projekts untersucht werden.
Die Untersuchung wird durch entsprechende numerische
Prozesssimulationen unterstützt.
StatusLaufend
Zeitraum01.11.2131.10.24
Art der FinanzierungGefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft