Das Aufschäumen metallischer Werkstoffe nach der pulvermetallurgischen Herstellroute nutzt die gasfreisetzende Zersetzungsreaktion von zumeist Metallhydriden als Porenbildner in zuvor gasdicht kompaktierten Mischungen mit Metallpulvern. Durch temperieren in den Bereich der Liquidustemperatur der Metalle, die oberhalb der Gasfreisetzungstemperatur des Porenbildners liegen muss, wird der Schäumprozess eingeleitet. Das Vermischen und Kompaktieren der Ausgangsstoffe geschieht unterhalb der Zersetzungstemperatur der Hydride durch isostatisches oder axiales Pressen und nachfolgendes Strangpressen zu aufschäumbaren Halbzeugen oder durch heißisostatisches Pressen oberhalb der Zersetzungstemperatur des verwendeten Treibmittels unter Anwendung eines ausreichend hohen Druckes um ein Zersetzen des Treibmittels zu verhindern. Die Hemmnisse bei der Umsetzung der pulvermetallurgischen Herstellroute für Magnesiumwerkstoffe liegen in der erhöhten Brandgefahr von Magnesiumwerkstoffen beim Aufschmelzen, hauptsächlich jedoch in dem im Vergleich zum Aufschäumen von Aluminiumwerkstoffen sehr schnellen Schaumzerfall. Exemplarisch für Einflussgrößen auf das Schäumergebnis wird hier der Einfluss der Partikelgröße des verwendeten Magnesiumpulvers dargestellt. Weiter Einflussgrößen sind der Verpressungsrad, das Umformverhältnis beim Strangpressen, Partikelgröße des Treibmittels und Anteil weiterer Pulver. Die Aufschäumergebnisse aus Probenstücken identischer Verfahrensfolge, lediglich unterschieden in der Partikelgröße des Magnesiumpulvers, zeigen gravierende Differenzen. Bei Verwendung sehr feinen Magnesiumpulvers der Kornfraktion <75 Mikrometer zeigt sich ein deutlich verbessertes Aufschäumverhalten. In den Nischen der Magnesiumpartikeln können sich Titanhydridpartikeln einlagern, die folglich im Strangpressprozess nicht zeilig angeordnet sind, sondern feinst verteilt vorliegen. Begünstigt wird dies zusätzlich durch das breitere Spektrum der Partikelgrößenverteilung des verwendeten Pulver. Daraus resultiert das in diesem Vergleich sehr gute Aufschäumverhalten. Die aufgrund der Verformung freiwerdende Wärmeenergie kann zu einem erhöhten Brandrisiko bei der Verwendung von Magnesiumschäumen als Energieabsorber fuhren. Die gemessene maximale lokale Temperatur von 55 Grad C, entsprechend einer Temperaturerhöhung um AT=35K, bestätigt die Annahme einer inhomogenen Temperaturentwicklung im Magnesiumschaum und zeigt zugleich, dass aufgrund der verformungsbedingten Temperaturerhöhung nicht von einer Entzündung des Energieabsorbers während der Energieaufnahme ausgegangen werden muss, zumal reale Verformungsraten deutlich unterhalb der hier zugrundegelegten von e = 220/s liegen und somit ein Temperaturausgleich durch Wärmeleitung erfolgen kann und niedrigere Maximaltemperaturen erwarten lässt. Untersuchungen im Crashversuchsstand zeigen, dass die aufgrund der schnellen Umformung kurzfristig freiwerdende Wärmeenergie nicht zu einem erhöhten Brandrisiko führt, zumal reale Stauchungsraten klein sind gegenüber den Testbedingungen im Labormaßstab.
Herstellung und Eigenschaften von Magnesiumschäumen
2004
6 Seiten, 12 Bilder, 5 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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