Untersuchung des Festigkeitsabfalls bei quasistatischer und dynamischer Beanspruchung dünnwandiger vakuumgelöteter Bauteile durch Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion
Förderungszeitraum: 03/2024–02/2027
Projektbeschreibung
Die Lötnahterosion beschreibt einen lokalen Materialabtrag im Bereich einer Lötverbindung, der während des Lötprozesses entsteht. Besonders bei dünnwandigen Bauteilen können bereits geringe Wanddickenverluste die mechanische Stabilität und Dichtheit erheblich beeinträchtigen.
Ursächlich sind insbesondere Wechselwirkungen und Diffusionsvorgänge zwischen dem Stahlgrundwerkstoff und dem eingesetzten Nickelbasislot bei Löttemperaturen von etwa 1000 °C bis 1200 °C. Schmelzpunktsenkende Elemente wie Bor oder Silizium ermöglichen niedrige Verarbeitungstemperaturen, können jedoch gleichzeitig die Ausbildung spröder Phasen sowie Veränderungen der lokalen chemischen Zusammensetzung fördern.
Ziel des Projekts ist es, Lötnahterosion und Korngrenzendiffusion systematisch zu untersuchen, die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen und Maßnahmen zu ihrer Reduzierung abzuleiten. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf der gezielten Anpassung und Optimierung von Nickelbasisloten.
Zur Charakterisierung werden unter anderem folgende Verfahren eingesetzt:
- Rasterelektronenmikroskopie mit WDX-Mapping und WDX-Punktanalysen zur Untersuchung von Elementverteilungen und Diffusionsvorgängen,
- Härtemessungen zur Charakterisierung lokaler Gefüge- und Phasenänderungen,
- geometrische Messungen von Lötnaht, Diffusionszone und verbleibender Blechdicke zur Bewertung der Lötnahterosion.
Die Ergebnisse sollen zu einem besseren Verständnis des Verhaltens dünnwandiger gelöteter Konstruktionen aus korrosionsbeständigen Stählen mit Nickel- und Eisenbasisloten beitragen. Langfristig sollen dadurch die Bauteilzuverlässigkeit erhöht, Fertigungsausschuss reduziert und Lötprozesse wirtschaftlicher gestaltet werden.
