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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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Arbeitsgemeinschaft Aluminium-Lithium
Zur Durchführung der Versuche wurde der Schmelzkorrosionstest unter Schutzgasspülung
(Argon) betrieben, um die Oxidation abdampfender Lithiumverbindungen zu verhindern.
Es wurden sowohl oxidische Werkstoffe (Al2O3, ZrO2, Al2TiO5) als auch nicht-oxidische
Keramiken getestet (Si3N4, SiC). Die Keramikproben wurden nach dem Test
rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Weder Infiltration noch Reaktion mit der
Aluminiumschmelze wurden beobachtet. Eine Diffusion von Lithium aus der Schmelze in
die Keramik konnte mittels EDX-Analyse nicht nachgewiesen werden, da das Element
Lithium mit dieser Methode nicht detektiert wird. Die durchgeführten Versuche bestätigen
die Untersuchungen der ersten beiden Bewilligungszeiträume mit Aluminium-Schmelzen
und zeigen keine Wechselwirkungen mit Lithium als Legierungselement in Al-
Legierungen. Die getesteten Keramiken sind als Werkzeugwerkstoffe für das
Thixoforming von Al-Li-Legierungen geeignet. Die Auswahl des jeweils optimalen
Werkstoffs für eine bestimmte Anwendung muss anhand der mechanischen, thermischen
und tribologischen Eigenschaften der Werkzeuge erfolgen.
Keramische Funktionsbauteile
Im Teilprojekt D2 wurden neben Formgebungswerkzeugen keramische Funktionsbauteile
für die Erwärmungs- und Formgebungsanlagen im Projektbereich E entwickelt. Die
feuerfeste Auslegung einer Gießrinne für den Rheogießprozess wurde am GHI
durchgeführt. Zusätzlich wurden temperaturbeständige Tiegel zur Begrenzung der
Strahlungsverluste beim Erwärmen der Stahlbolzen sowie diverse Isolationsbauteile und
Panzerungen hergestellt.
3.4 Zusammenfassung und Ziele
In den ersten beiden Bewilligungszeiträumen wurden im Teilprojekt D2 keramische
Werkstoffe auf ihre Eignung als Werkzeugwerkstoff im Thixoforming von Aluminium-,
Kupfer- und Stahllegierungen getestet und hinsichtlich ihrer korrosiven Eigenschaften im
Kontakt mit Metallen bei erhöhten und hohen Temperaturen charakterisiert. Im Hinblick
auf das Thixoforming von Aluminium wurde ein hohes Potential von Keramiken als
Werkzeugwerkstoff festgestellt. Auf Grundlage dieser Untersuchungen wurden zu Beginn
des dritten Bewilligungszeitraums zwei Werkstoffgruppen als Werkzeugwerkstoffe für die
Stahlformgebung favorisiert: Aluminiumoxid-Keramiken, die sich durch sehr gute
Korrosionsbeständigkeit gegenüber metallischen Schmelzen auszeichnen, und
Siliziumnitride, die hervorragende Hochtemperaturfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit
besitzen. Kritisch für den Einsatz als Umformwerkzeuge für das
Thixoforming von Stahl sind insbesondere die niedrige Temperaturwechselbeständigkeit
des Aluminiumoxids und die Korrosionsbeständigkeit des Siliziumnitrids gegenüber
teilflüssigen Stählen. Zu beiden Werkstoffrouten wurden Untersuchungen und