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Untersuchungen zur Verstärkung von Aluminiumlegierungen mit keramischen Lang- und Kurzfasern

  • G. Ibe
  • W. Gruhl
  • H. Gebhardt
Conference paper
Part of the Faserverbundwerkstoffe book series (FASERVERBUND, volume 1)

Zusammenfassung

Mit der Zielrichtung eines kostengünstigen, weiterverarbeitbaren Halbzeugs aus faserverstärkten Aluminiumlegierungen wurden Untersuchungen zur Faserverstärkung mit keramischen Fasern nach verschiedenen Herstellungsmethoden durchgeführt. Die Fertigung faserverstärkter Stangen auf pulvermetallurgischem Wege durch Vorpressen und Warmstrangpressen von Al- Pulver mit keramischen Kurzfasern (Mullitfasern) erwies sich als durchführbar, ergab aber infolge zu ausgedehnten Faser-bruchs keine akzeptable Verstärkungswirkung. Die gleichen Fasern erwiesen sich für das Schmelztränkverfahren als wenig geeignet, da sie trotz Ni-Beschichtung schwer benetzbar waren, aber von der Al-Schmelze leicht zerstört wurden.

Erfolgreiche Schmelztränkversuche waren mit Ni-beschichteten Al2O3-Sinterfasern möglich. Eine vollständige Einbettung der Fasern wurde jedoch erst durch Übergang zur Hochdruck- Schmelzfiltration mit Füll drucken von 30–100 bar erreicht. die Verstärkung lag in der Nähe des theoretischen Erwartungswertes. Für die Kurzfaserverstärkung nach dieser Technik wurde die hier fehlende Ausrichtungswirkung des Strang pressvorganges ersetzt durch die Vorfertigung 90 %ig ausgerichteter Kurzfasermatten nach dem Glycerin-Verfahren. Die Hochdruckschmelzinfiltrationstechnik wurde ausgedehnt auf den Einsatz der von den Eigenschaften her günstigsten Fasern aus SiC. Hiermit konnten Flachstangen mit guter Verstärkungswirkung hergestellt werden. Das Verfahren ist geeignet für die Vollverstärkung einfacher Druckgußteile oder zur Teilverstärkung konventioneller Gußteile durch eingelegte vorgefertigte Verstärkungselemente. Zur Herstellung ein- und mehrlagig faserverstärkter flächiger Halbzeuge wurde eine Heißpreßtechnik von dünnen Al-Blechen mit zwischengelegten Geweben aus SiC-Fasern mit dünnen Al- Kettfäden entwickelt. Hierbei wurde eine vollständige Verbindung von Blechen und Fasern durch den Einsatz lotplattierter Bleche erreicht. Die praktisch oxidfreien Kernbleche werden durch das flüssige Lot beim Heißpressen vor neuer Oxidation geschützt. Durch Nachtempern der gepreßten Teile können die Lotreste durch Diffusion in das Kernblech soweit abgebaut werden, daß die Teile zur Warmbearbeitung wieder bis über 600°C ohne Auftreten flüssiger Phasen erwärmt werden können (Löten, Schweißen).

In so hergestellten Proben wurden bereits Faserwirkungsgrade von etwa 70 % erreicht. Diese Technik eignet sich zur Herstellung faserverstärkter flächiger Halbzeuge oder zur Teilverstärkung flächiger Bauteile.

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Copyright information

© Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 1978

Authors and Affiliations

  • G. Ibe
    • 1
  • W. Gruhl
    • 1
  • H. Gebhardt
    • 1
  1. 1.Leichtmetall-Forschungsinstitut der Vereinigte Aluminiumwerke AGBonnGermany

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