Herstellung und Charakterisierung von Gradientenwerkstoffen aus Precursorpulvern mit definiertem Gradierungseffekt durch vibrationsinduzierte Pulversegregation

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Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung und Charakterisierung pulvermetallurgischer Werkstoffe mit definierten Gefügegradienten im Millimeterbereich unter Ausnutzung der vibrations-induzierten-Segregation der Pulverteilchen (Segregationsgradierung). Im bisherigen Bewilligungszeitraum konnten die einzelnen Mechanismen der Teilchenbewegung in granularen Medien theoretisch und experimentell unter dem Blickwinkel einer gezielten Nutzung für eine Segregationsgradierung quantitativ untersucht werden. Dazu dienten makroskopische Modellexperimente sowie mirkoskopische Vibrationsexperimente, bei denen die Teilchenbewegung computertomoraphisch abgebildet werden konnte. Parallel dazu wurden im System Cu-W verschiedene Stufengradienten-Proben hergestellt, verdichtet und gesintert, an denen das Konsolidierungsverhalten der verschiedenen Cu-W-Verhältnisse studiert werden konnte. Erste Tests dieser FGM unter Belastungsbedingungen gaben halbquantitative Hinweise auf den positiven Einfluß ausgedehnter Gradierung auf das Schädigungsverhalten. In der letzten Antragsphase sollen nun die Erkenntnisse der Segregationsgradierung durch Analyse der optimalen Kontrollparameter (Frequenz, Amplitude) auf das System Cu-W übertragen werden und segregationsgradierte Pulverschüttungen zu Proben mit verschiedenen kontinuierlichen Gradienten konsolidiert werden. In quantitativen Untersuchungen soll die Gefügeausbildung der bisherigen Stufengradienten mit denen kontinuierlicher Gradienten verglichen werden. Der Effekt der Gradierung soll mit Hilfe von Vergleichen der effektiven Wärmeleitung und durch Belastungstests im Elektronenstrahl verifiziert werden.