Untersuchung der mechanischen Eigenschaften von diamantverstärkten Metallen

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Wissenschaftliches Ziel des Forschungsvorhabens ist die experimentelle Charakterisierung von neuartigen diamantverstärkten Metallmatrixverbundwerkstoffen auf der Basis von Aluminium, Cu-B und Ag-Si. Diese Matrixpalette deckt zahlreiche denkbare Anwendungen dieser Verbunde ab wie z.B. den Einsatz in leistungsfähigen leichten Strukturelementen sowie in innovativen höchstwärmeleitfähigen Elektronikbauteilen. Dafür spielen neben den hervorragenden thermophysikalischen Eigenschaften vor allem die mechanischen Eigenschaften wie Steifigkeit, Festigkeit und Bruchzähigkeit eine dominierende Rolle, wobei hier angesichts der beispiellos hohen Diamantanteile potenziell extreme Werte erreicht werden können. Wegen der besonders schwierigen Bearbeitbarkeit dieser Werkstoffe stellt die Probenfertigung eine besondere Herausforderung dar. Im Rahmen des Vorhabens soll deshalb ein neuartiges Probenfertigungsverfahren entwickelt werden, das dazu eingesetzt werden soll, Proben unter Variation der Werkstoff- und Prozessparameter endkonturnah herzustellen. Zur Werkstoffgrund- und Grenzflächencharakterisierung kommen Elektronen- und Lichtmikroskopie sowie Dichtemessung zum Einsatz. In Zugversuchen wird neben den Kennwerten der interne Schädigungsverlauf in situ durch wiederholte Elastizitätsmodulmessungen bestimmt. Die Bruchzähigkeit wird je nach Gangbarkeit mit dem Chevron-Notch, dem J-Integral-Versuch oder dem Kerbschlagbiegeversuch bestimmt. Damit wird zur Erschließung dieser innovativen Werkstoffgruppe im Rahmen des Vorhabens bei der Herstellung wie auch bei der Charakterisierung werkstoff- und fertigungstechnisches Neuland betreten.