Steifigkeit, Verformungslokalisierung und Schadenstoleranz HVOF- und detonationsgespritzter B4C/Al-MMCs

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Ziel des Projekts ist die Entwicklung partikelverstärkter Al-Schichten hoher Steifigkeit und Schadenstoleranz, die mittels innovativer Spritzverfahren aufgebracht werden. Hierzu werden sowohl das Hochgeschwindigkeitsflamm- (HVOF) als auch das Detonationsspritzen eingesetzt. Das MMC-Gefüge dieser Spritzschichten wird mit dem Ziel variiert, die Herstellungs- und Gefügemerkmale zu identifizieren, die die Steifigkeit und die Schadenstoleranz determinieren. In diesem Zusammenhang werden die Legierungszusammensetzung, Größe, Geometrie und Volumenanteil der Hartpartikel, die Wärmebehandlung und die Substrattemperatur verändert. Die hergestellten Substrat-Schicht-Verbundwerkstoffe werden anschließend mechanisch beansprucht, um den Einfluss der Gefügeveränderungen auf die Steifigkeit und Schadenstoleranz zu untersuchen. Dazu werden das Gefüge, die Verformung und die Schädigung mit 2D- und 3DAnalyseverfahren erfasst. Um das Verformungsverhalten zu simulieren, werden Bereiche der Schichtgefüge und die an den Bereichsrändern angreifenden Verschiebungen unter Verwendung von Messdaten in 3D-FE-Modellen abgebildet. Aus den experimentell gewonnenen Erkenntnissen über das Verhalten der Schicht unter mechanischer Beanspruchung und den entsprechenden Simulationsergebnissen werden Erkenntnisse zur Gefügeoptimierung im Hinblick auf die Erzielung einer hohen Steifigkeit und Schadenstoleranz gewonnen.