Optimierung von Metallmatrix-Verbundwerkstoffen durch Grenzschichtdesign

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Die Werkstoffeigenschaften von Metallmatrixverbunden werden in besonderem Maße durch die inneren Grenzschichten zwischen den Verstärkungsfasern und der sie umgebenden metallischen Matrix geprägt. Das geplante Forschungsvorhaben soll die koordinierte Zusammenarbeit dreier Partner (mit den Teilgebieten (1) Faserbeschichtung, (2) Grenzflächenanalytik und (3) Werkstoffherstellung und-prüfung) derart miteinander verknüpfen, daß Wirkungsmechanismen systematisch aufgeklärt und zur Entwicklung hochbelastbarer Leichtmetallwerkstoffe nutzbar gemacht werden können. Mittels kontinuierlicher Gasphasenabscheidung werden Kohlenstoffasern mit Bornitridschichten unterschiedlicher Mikrotexturierungen versehen und über ein Schmelzinfiltrationsverfahren in Magnesiummatrixverbunde überführt. Zur Ermittlung optimaler Prozeßparameter für Faserbeschichtung und Werkstoffherstellung werden die Ergebnisse des Mikrostrukturcharakterisierung (HVEM, HREM, STEM, TED), der nanochemischen Analyse (EELS, EFTEM, EDXS) und der Emittlung atomarer Bindungszustände (ELNES, quantenchemische Modellrechnungen) der inneren Grenzschichten vor und nach der Verbundherstellung mit Messungen der mechanischen Eigenschaften der Fasern, der Grenzflächen und der Verbundwerkstoffe auf mikro- und makroskopischer Skala korreliert.