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Lukas Wojarski, 2019

Titel Diffusionsfügeprozesse zur Herstellung von Aluminium-Stahl-Hybridstrukturen unter Verwendung der PVD-Beschichtung
Autor/Autor Lukas Wojarski
Verleger Vulkan Verlag GmbH
Erscheinungsjahr 2019
Gesamttitel Werkstofftechnologische Schriftenreihe ; Bd. 19
Hochschulschrift Zugl.: Dortmund, Techn. Univ., Diss., 2019
ISBN 978-3802788260
Sprache Deutsch
Schlagwörter  
Bezugsquelle 31,50 € beim Vulkan-Verlag

Kurzfassung

Die Vermeidung der Entstehung von Eisenaluminiden beim thermischen Fügen von Aluminium an Stahl stellt eine große Herausforderung dar. Trotz einer Vielzahl umfangreicher Studien, die sich insbesondere mit prozesstechnischen Aspekten beim thermischen Fügen von Aluminium an Stahl befasst haben, ist es bislang nicht möglich prozesssicher eisenaluminidfreie Verbunde herzustellen. Unter diesem Gesichtspunkt wurde aufbauend auf dem Stand der Technik die Forschungshypothese erarbeitet, dass es durch eine geschickte Wahl und Anordnung von Zusatzwerkstoffen möglich sei, mittels Diffusionslötens kontrolliert eisenaluminidfreie, hochfeste Mischverbunde herzustellen.

Daher bestand das übergeordnete Ziel dieser Arbeit darin, einen Diffusionsfügeprozess zu entwickeln, bei dem mittels physikalischer Gasphasenabscheidung applizierte Zwischenschichten aus Kupfer als Schmelzpunkt senkendes Element sowie diffusionsträger Schichten aus Silber, Nickel oder Titan zum Einsatz kamen.

Buchumschlag Dissertation © LWT

Aus den Untersuchungen ging hervor, dass beim Diffusionslöten mit einlagigen Schichten aus Kupfer unmittelbar nach Entstehung einer Schmelze durchgehende Eisenaluminidbänder im Lötgut ausbilden, die zu niedrigen Festigkeiten führen. Das Einbringen zusätzlicher Schichten aus Silber und Nickel hatte zur Folge, dass die Dicke der Bänder zwar reduziert werden konnte, allerdings wurde die Festigkeit und das Bruchverhalten weiterhin durch die Eisenaluminide bestimmt. Durch die Applikation von Titan als Diffusionsbarriere konnte die Bildung von Eisenaluminiden beim Diffusionslöten von Aluminium an Stahl bei einer Löttemperatur von 580°C in einem breiten Intervall der Haltezeit (5 bis 40 min) vollständig unterbunden werden. Im Vergleich zu konventionell gelöteten Verbunden wurde mit dem vorgestellten Fügekonzept eine Festigkeitssteigerung von über 50% erzielt. Dabei wiesen die diffusionsgelöteten Verbunde bei den Korrosionsuntersuchungen zwar einen stärkeren Materialabtrag im Aluminiumgrundwerkstoff auf, jedoch blieb die Fügezone intakt, während es bei den konventionellen Lötungen in diesem Bereich zur schwer einsehbaren Spaltkorrosion gekommen ist. Somit weisen die Diffusionslötungen neben hohen Festigkeiten auch eine gute Kontrollierbarkeit des Korrosionsangriffs auf.

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