Partikelverstärkte Aluminiumwerkstoffe verbinden hohe Festigkeit, Steifigkeit, thermische Stabilität und hohe Verschleißbeständigkeit der meist keramischen Partikel mit den geringen spezifischen Gewicht der Aluminiummatrix. Das Eigenschaftsprofil lässt sich durch die Partikelgröße und die Menge des Verstärkungsmaterials in weiten Grenzen variieren. Auf Grund des geringen spezifischen Gewichtes und der hohen Verschleißbeständigkeit sind solche Verbunde aus SiC und einer Matrix aus AlSi9Mg (mit einem Anteil von 20 % SiC als DURALCAN bekannt) für Bremsscheiben für Schienen- und Straßenfahrzeuge interessant. Die gießtechnische Verarbeitung unterscheidet sich von unverstärkten Al-Legierungen durch die Entmischung durch Partikelsedimentation und -seigerung, durch Neigung zur Gasporosität und zur thermischen Instabilität. Der Entmischung muss durch intensives Rühren entgegengewirkt werden, was aber bei hoher Viskosität der Schmelze zum Gaseintrag führt, der Poren bildet. Eine Reaktion von Al mit SiC zur Bildung von unerwünschtem Al4C3 muss ebenfalls vermieden werden. Bremsscheiben aus partikelverstäktem Aluminium wurden an 200 Güterwagen (Aluminium-Wellenbremsscheiben der Firma KNORR-Bremse) sowie im S-Bahn-Nahverkehr in Kopenhagen seit 1996 erprobt. Weitere Objekte sind mit solchen Aluminium-Bremsscheiben ausgerüstet: Straßenbahn Oslo, Bayrische Oberlandbahn Integral, Straßenbahn Stuttgart und U-Bahn München. Bei den Güterwagen trat eine Erhöhung der Lebensdauer gegenüber GGG-Bremsscheiben von 4,5 auf 15 Jahren ein. Bei der S-Bahn Kopenhagen werden 690 000 DM Energiekosten eingespart, unberücksichtigt ist die höhere Lebensdauer und der geringere Wartungsaufwand. Im Lkw-Bereich ist der Einsatz von Al-Bremsscheiben durch die extrem hohen Temperaturen (über 600 Grad C) stark eingeschränkt.
Leistungs- und Entwicklungspotential der SiC-partikelverstärkten Aluminiumlegierung am Beispiel gegossener Bremsscheiben
Nichtmetalle in Metallen, 2000 ; 93-100
2000
8 Seiten, 4 Bilder, 1 Tabelle
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
partikelverstärkter Verbundwerkstoff , Aluminiummatrix-Verbundwerkstoff , Siliciumcarbid , mechanische Festigkeit , Elastizitätsmodul , Gießen , Werkstoffgefüge , Sedimentation , Porosität , Verschleißfestigkeit , Bremsscheibe , Erprobung , Eisenbahngüterwagen , Stadtbahn , Straßenbahn , Lebensdauer , Standzeit
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