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M: Metallphysik

M 25: Material Design

M 25.2: Vortrag

Samstag, 5. März 2005, 15:00–15:15, TU H2038

Thermomechanische Eigenschaften interpenetrierender Graphit / Aluminium-Verbundwerkstoffe — •Thomas Etter und Peter J. Uggowitzer — Laboratorium für Metallphysik und Technologie, ETH Zürich, CH-8093 Zürich, Schweiz

Durch die Infiltration von isotropen mikroporösen Graphitvorformen (15 Vol.% Porosität) mit AlSi-Legierungen wurden Graphit/Aluminium-Verbundwerkstoffe mit einem Durchdringungsgefüge hergestellt. In diesem interpenetrierenden Mehrphasenwerkstoff bildet jede Phase ein dreidimensionales Netzwerk aus, das zur makroskopischen Werkstoffeigenschaft des Verbundwerkstoffes beiträgt. Leichtmetallinfiltrierte Graphite könnten in Zukunft herkömmliche Al-Legierungen als Kolbenwerkstoffe in Verbrennungsmotoren konkurrieren. Durch die Leichtmetallinfiltration kann die 4-Punkt-Biegebruchfestigkeit von 60 MPa auf 120 MPa verdoppelt werden. Diese Festigkeitserhöhung ist hauptsächlich auf eine Erhöhung der Bruchzähigkeit durch plastische Verformung des duktilen Aluminiums zurückzuführen. Mit diesem Ansatz kann auch erklärt werden, wieso diese C/Al-Verbundwerkstoffe bei 300^∘C keinen Festigkeitsabfall gegenüber Raumtemperatur zeigen. Um die Anfälligkeit der Verbundwerkstoffe auf thermische Wechsellasten zu untersuchen, wurden die mechanischen Eigenschaften sowohl direkt nach der Herstellung als auch nach 1000 thermischen Zyklen (zwischen Raumtemperatur und 300^∘C) bestimmt. Je nach Legierungszusammensetzung können Ausscheidungsvorgänge in der Metallphase zu einer leicht verringerten Bruchzähigkeit bzw. Festigkeit nach dem thermischen Zyklieren führen.