Anhand zweier ausgewählter Anwendungen werden die Vorteile der Verwendung von Verbundwerkstoffen mit metallischer Matrix demonstriert. Bei der Einhausung von elektronischen Bauelementen werden Verbundwerkstoffe vor allem für die Abführung der bei hohen Leistungsdichten entstehenden Abwärme verwendet, wobei als Randbedingung die Ausdehnungskoeffizienten des Verbundwerkstoffes und des Substratmaterials des elektronischen Bauelementes identisch sein sollen, um Wärmespannungen zu vermeiden. Bei im Flugzeugbau verwendeter Leistungselektronik kommt zusätzlich der Aspekt der Gewichtseinsparung hinzu. Unabhängig vom Einsatzgebiet der Leistungselektronik bestimmen die Kosten der Verarbeitungsverfahren, nicht die Materialkosten, die Wirtschaftlichkeit. Der militärische Flugzeugbau unterliegt nicht dieser Einschränkung, so daß kostspielige Lötverfahren mit Edelmetallloten verwendet werden können. Einsatzgebiete unter Kostendruck müssen dagegen kostenintensive Verarbeitungsschritte möglichst durch konstruktive Kompromisse umgehen. Die hohe Flexibilität des Eigenschaftsspektrum der Verbundwerkstoffe mit metallischer Matrix zeigt sich besonders bei der Bremsscheibe, bei der, je nach Anwendung, (Sportwagen, Auto Bus, Güter- oder Hochgeschwindigkeitszug) die notwendigen Eigenschaften unterschiedlich gewichtet werden. Allen gemeinsam ist die Gewichtseinsparung, beim Auto etwa 10 kg pro Bremsscheibe. Im Vergleich zu Bremsscheiben aus Gußeisen besitzen solche aus Aluminiumverbundwerkstoffen eine höhere Wärmekapazität und -leitfähigkeit, so daß die kritische Betriebstemperatur seltener erreicht wird. Durch Erhöhung des Gehaltes der dispersen SiC-Phasen von 20 auf 30 % kann zudem die Betriebstemperatur zusätzlich um 30 K erhöht werden. Zwangsläufig sind beim Wechsel von Gußeisen zu den Aluminiumverbundwerkstoffen konstruktive Änderungen bei der Form der Bremsscheibe und der Dimensionierung der Lagerung sowie bei der Wahl der Reibwerkstoffes notwendig. Beim Bremsscheiben für Schienenfahrzeuge werden Verbundwerkstoffe mit noch höheren Gehalten an Dispersoiden getestet, die z.T. auch noch beschichtet sind, um die höhere thermische Ermüdung und Verschleißbeanspruchung auszugleichen.
Who can profit from the use of metal matrix composites?
Vorteile der Verbundwerkstoffe mit metallischer Matrix
Metallurgia, Redhill ; 63 , 3 ; 113-119
1996
4 Seiten, 4 Bilder, 2 Tabellen, 5 Quellen
Aufsatz (Zeitschrift)
Englisch
Tema Archiv | 1986
Kraftfahrwesen | 2007
|Advanced Metal Matrix Composites
British Library Conference Proceedings | 1995
|Metal Matrix Composites (MMCs)
Online Contents | 1994
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British Library Online Contents | 1994
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