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Fakultät
Drittmittelgeber
Schwerpunktfelder
Laufzeit
- Projektlaufzeit:
- 01.01.2012 - 31.12.2015
- Antragsteller/in:
- Prof. Dr. Ulrich Krupp
- Drittmittelgeber/Förderlinie:
- BMBF-FH-Programme
- Fakultät:
- Ingenieurwissenschaften und Informatik
- Fördersumme:
- 312.000 €
- Projektzusammenfassung:
Aluminiumlegierungen haben sich in vielen Bereichen der Technik
als Leichtbauwerkstoffe mit einem exzellenten
Festigkeits-Dichte-Verhältnis etabliert. Vor allem im Bereich der
Fahrzeugtechnik sowie in der Luft- und Raumfahrt ist der Werkstoff
Aluminium nicht mehr weg-zudenken. Dabei weist Aluminium im Vergleich zu
Stahl zunächst nur eine ausgesprochen niedrige Festigkeit und
Steifigkeit auf. Seit der Entdeckung der Ausscheidungshärtung Anfang
des 20. Jahrhunderts sind jedoch auch für Aluminiumlegierungen
Festigkeiten bis zu etwa 600MPa erreichbar. Ein weiterer Vorzug der
meisten Aluminiumwerkstoffe ist ihre hohe Korrosionsbeständigkeit, die
auf die Bildung einer dünnen Al2O3-Passivschicht zurückgeführt werden
kann. Aufgrund des geringen Schmelzpunkts (Aluminium: Ts=660°C) sind
Aluminiumlegierungen jedoch für Temperaturen von mehr als 100°C nur sehr
bedingt geeignet. Bei Anwendungen, wie z.B. in Verbrennungsmotoren,
muss man eine erhebliche Festigkeitsabnahme hinnehmen und zudem den
Schädigungsmechanismus Kriechen berücksichtigen. Ein weiterer
werkstoffspezifischer Nachteil von Aluminium ist dessen vergleichsweise
geringer Elastizitäts-Modul von EAl=70GPa, der durch konstruktive
Maßnahmen kompensiert werden muss. Seitens der Industrie besteht
folglich ein sehr großes Interesse an Aluminiumwerkstoffen mit höheren
Steifigkeit- und Festigkeitswerten, die auch bei hohen Temperaturen (bis
etwa 350°C) erhalten bleiben. Eine solche Festigkeitssteigerung von
Aluminiumlegierungen ist möglich durch Zugabe von Verstärkungsphasen.
Gegenüber dem teurem Zusatz von Mg-Al-Spinellverbindungen haben die
Vorarbeiten der Projektpartner gezeigt, dass insbesondere
ZnFe2O4-Zinkferrite aus Stahlwerks-Stäuben auf einfache Weise zu
gewinnen sind. Vor diesem Recycling-Hintergrund ist ZnFe2O4 ein neuer
interessanter Rohstoff geworden ist, der von der chemischen Seite ideale
Voraussetzungen für Dispersoidhärtung mitbringt. Im Rahmen des
geplanten Vorhabens sollen die Ferrite durch Hochenergiemahlen in einer
Kugel-mühle in Aluminiumwerkstoffe eingebaut werden, so dass bei
geeigneter Wahl der Parameter ein mikro- bzw. nanokristallines
Legierungspulver mit fein verteilter Verstärkungsphase entsteht. Ggf.
kann durch Zugabe von Graphit eine weitere Verstärkung durch Karbide
erzielt werden. Das Pulver wird dann durch heißisostatisches Pressen
(HIP) und/oder durch Strang-pressen zu einem kompakten Werkstoff
verdichtet. Dieser wird dann im Laufe des Vorhabens hinsichtlich seiner
mechanisch technologischen Eigenschaften und den praktischen
Einsatzmöglichkeiten eingehend charakterisiert, so dass am Ende der
dreijährigen Laufzeit ein neuer Hochleistungs-Leichtbauwerkstoff mit
patentierbarer Vorserienreife steht.
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