Folie 1

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Herstellung von kontinuierlich verstärkten
Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen durch
Thixo-Schmieden
Innerhalb des CCT- Projekts Leichtbau durch den
Einsatz von MMC- Werkstoffen wurde das Verfahren
zur Herstellung von kontinuierlich verstärkten
Metall-Matix-Verbundwerkstoffen aus der
semi-solid Phase entwickelt und zum Patent
angemeldet. Durch Kombination einer Grund- oder
Matrixkomponente mit Hilfe einer einzubettenden
Verstärkungskomponente können über den
Volumengehalt dieses textilen Halbzeugs
spezifische Werte (Rule of Mixture) an E-Modul,
Zugfestigkeit und Streckgrenze, Dauerfestigkeit,
sowie thermischer Expansion eingestellt werden.
Gegenüber bisherigen Verfahren zur Herstellung
von Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen zeichnet
sich die Prozessroute aus der teilflüssigen Phase
vorallem durch kurze Taktzeiten, geringe
Umformkräfte und lange Fließwege aus. Besonderer
Dank gilt dem Land Baden-Württemberg für die
Einrichtung des Center of Competence for Casting
and Thixoforging
Prozessrouten

Thixo-Schmieden Thixotropes Verhalten bedeutet
die Verringerung der Strukturstärke während
einerScherbelastungsphase und ihren mehr oder
weniger schnellen, aber vollständigen
Wiederaufbau während der nachfolgenden
Ruhephase. Thixo-Schmieden ist Schmieden bei
Temperaturen zwischen Solidus- und
Liquidus-temperatur. Der Werkstoff besteht dabei
aus ca. 20-50 Flüssigphase und weist ein
thixotropes Fließverhalten auf.
Matrix
Verstärkung
Prepreg

Route A
ThermischeBeschichtung
Kohlenstoff-Faser


Thermische Spritzschicht Kohlenstofffaser Blech-Ha
lbzeug

Blech-Halbzeug
Kohlenstoff-Faser
Route B
Temperaturbereiche für das Thixo-Schmieden
Knetlegierung AlMgSi1
700
Gusslegierung AlSi7Mg
Composite-Herstellung
Wärme-behandlung
Liquiduslinie
?O 642C
Erwärmung
L
?U 638C
Temperatur in C
Liquiduslinie
L Si
?AL L
600
?O 586C
Soliduslinie
?AL
?U 577C
?AL Si
500
25
20
5
15
10
0
Siliziumgehalt in Gew

Formgebung Herstellung des Werkstoffverbundes
Formgebung auf der Hochgeschwindigkeits-Thixo-Sch
miedepresse des Instituts für Umformtechnik (IFU)

Prepregherstellung
Kolbenspeicher Hydraulikzylinder Stößel Sticks
toffspeicher
Presse mit Speicherantrieb ? Stößeldruckkraft 500
0 kN ? Auswerferdruckkraft 1000 kN ?
Stößelgeschwindigkeit 800 mm/s ? nutzbarer
Stößelhub 300mm ? Pumpenleistung 55 75 kW ?
Pressentisch 900 mm x 900 mm
Bauteilgeometrie angepasste an begrenzte
Umformbarkeit der Verstärkungskomponente Flottier
ung ? Knickbereiche
Mikrostruktur Rastelektronenmikroskopie Transmissi
onselektronenmikroskopie
Ausblick
? kinematisches Verhalten der
Verstärkungskomponente während der Umformung ?
Verifikation der Vorgänge in der
Interfaceschicht ? Einsatz von Schutz- und
Haftvermittlerschichten ? Untersuchungen
bezüglich mechanischer Kennwerte,
Eigenspannungen, Spannungsüberhöhungen, etc. ?
FEM-Simulation mit ANSYS LS-DYNA, Flow3D, Deform
3D
Abbildung
TEM- Lamelle d100 200nm

• Matrix
• AlSi6 APS 120µm pro Seite
• Verstärkung
• Gewebe 2/2-Köperbindung
• 18 Lagen
• ?Werkzeug 250C

Ausscheidungen l 20- 250nm
Beugungsbild
Al4C3 in 100
Ansprechpartner Peter Unseld Dr. Viola
Küstner Tel. [phone] Tel.
49(0)711/689-3417 unseld_at_ifu.uni-stuttgart.de ku
estner_at_mf.mpg.de Konstantin von Niessen Tel.
49 711 685 8235 konstantin.von-niessen_at_po.uni-
stuttgart.de
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(No Transcript)