Herstellung und Charakterisierung von keramischen Preforms durch Freeze-Casting-Verfahren

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Die selektive Verstärkung von Leichtmetall-Gussteilen mit Keramikpartikeln gewinnt zunehmend an Interesse. Dabei werden poröse Keramik-Preforms an den zu verstärkenden Bauteilbereichen in die Gussformen eingelegt und beim Guss mit der Metallschmelze infiltriert. Insbesondere für die Massenfertigung durch Druckguss erscheinen hierzu besonders Preforms geeignet, der Porenkanäle in der Infilotrationsreichtung ausgerichtet sind und keine Querschnittsverengungen aufweisen. Solche Preforms lassen sich durch Einfrieren von Partikelsuspensionen im Temperaturgradienten mit anschließender Gefriertrocknung und Sinterung herstellen. Das hier beantragte Forschungsvorhaben befasst sich mit der Prozessentwicklung für diesen sogenannten Freeze-Casting-Prozess (FC). Im Vordergrund steht dabei das Verständnis für den Einfluss der Prozessparameter auf die Porenstrukturen und -abmessungen. Dieses Verständnis soll experimentell erarbeitet und in Form eines physikalisch begründeten einfachen Modells beschrieben werden. Im Rahmen des Gesamtantrages liefert dieses Vorhaben Preforms mit unterschiedlichen Porenstrukturen an die anderen Projektpartner, die Untersuchungen zum Eingießen und zu den Eigenschaften der entstehenden Verbundwerkstoffe durchführen.