Corrosion and corrosion-induced failure of hybrid CFRP-Al-transition-structures

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Im Rahmen des Teilprojekts soll das Korrosionsverhalten integraler CFK-Aluminium-Übergangsstrukturen systematisch untersucht werden. Das grundsätzliche Problem einer möglichen Kontakt¬korrosion zwischen Aluminiumlegierungen und den elektrisch leitenden Kohlenstofffasern in CFK-Werkstoffen ist seit Langem bekannt. Bereits nach 48 h Salzsprühnebeltest zeigen C-Faser/AW-6082-Modellproben mit einem C-Faser-Aluminium-Oberflächenverhältnis von 1 einen erheblichen Korrosionsangriff an der als relativ korrosionsbeständig geltenden Aluminiumknetlegierung AW-6082 (AlSi1MgMn-T6). Zusätzlich wurde bei Dauertauchversuchen in 5%iger NaCl-Lösung eine deutliche Entwicklung von Korrosionswasserstoff beobachtet, der zu einer Wasserstoffversprödung des Aluminiums führen kann. Werden entsprechende Übergangsstrukturen gleichzeitig einer mechanischen Zug- oder schwingenden Beanspruchung ausgesetzt, so sind alle Voraussetzungen für Spannungs- bzw. Schwingungsrisskorrosion erfüllt, die zu einem vorzeitigen Bauteilversagen führen können. Trotz der hohen technischen Relevanz gibt es nach unserer Kenntnis bisher keine öffentlich zugänglichen wissenschaftlichen Publikationen, die sich mit der Wechselwirkung von Kontaktkorrosion mit Spannungsrisskorrosion hybrider CFK-Aluminium-Übergangsstrukturen auseinandergesetzt haben. Das Ziel ist deshalb die qualitative und quantitative Korrosionsanalyse entsprechender Übergangsstrukturen ohne und mit mechanischer Zugbeanspruchung zur Bewertung der spannungsrisskorrosionsbedingten Reduktion der Lebensdauer solcher Strukturen sowie die Ableitung, Umsetzung und Überprüfung geeigneter Gegenmaßnahmen im Bereich der Konstruktion, der Werkstoffauswahl, des Oberflächenzustands, etc. Folgende wissenschaftliche Fragestellungen sollen beantwortet werden:• Welche Korrosionsarten (z.B.: Kontaktkorrosion, Spaltkorrosion, Lochkorrosion, interkristalline Korrosion etc.) dominieren an den verschiedenen Übergangsstrukturen und welchen Einfluss haben Werkstoff (Aluminiumlegierung), Oberflächenzustand, Wärmebehandlungszustand, Fügetechnologie und konstruktive Ausführung auf das Gesamtkorrosionsverhalten?• Wie stark wird das freie Korrosionspotenzial realer CFK-Al-Übergangsstrukturen angehoben gegenüber der Aluminiumlegierung ohne elektrischen Kontakt zu C-Faser- bzw. Titan? • Welche Rolle spielt die Wechselwirkung von Kontaktkorrosion mit Spannungsrisskorrosion an den verschiedenen Übergangsstrukturen. Wie reduziert sich die Lebensdauer, wenn diese Strukturen mit ca. 80% der Streckgrenze des Aluminiumwerkstoffs zugbeansprucht werden?• Durch welche Maßnahmen (Werkstoffauswahl, Oberflächenzustand, Wärmebehandlung, Fügetechnologie, Konstruktion) lässt sich das Gesamtkorrosionsverhalten der Übergangsstrukturen nachhaltig positiv beeinflussen? (in Kooperation mit TP1, TP2, TP3, TP5 und TP 7)