Das Interesse gilt vor allem dem C-langfaserverstärkten Magnesium. Kohlenstofffasern haben eine genauso geringe Dichte (1,8 g/CM3) wie Magnesium. Im Gegensatz zu Partikel- und Kurzfaserverstärkung ermöglicht die Langfaserverstärkung größtmögliche anisotropische Eigenschaften, d.h. extremste Eigenschaften in eine (oder zwei) gezielte Richtung(en). Die Prozesse zur Herstellung von C-langfaserverstärktem Magnesium beruhen überwiegend auf der Infiltration von vorgefertigten Faserformkörpern, den sogenannten Preforms, mit flüssiger Metallschmelze. Die Verfahren sind die Gasdruckschmelzinfiltration mit der isothermen Autoklaventechnik und das Direkte Squeeze Casting. Für die vollständige Infiltration der Fasern mit Mg ist zur Überwindung des Kapillardrucks (wegen der schlechten Benetzbarkeit der C-Fasern mit flüssigem Mg) zum einen ein hoher Druck und zum anderen eine ausreichend hohe Fasertemperatur erforderlich, um eine vorzeitige Erstarrung des Metalls während der Infiltration zu vermeiden. Beim Direktem Squeeze Casting wie auch bei der Infiltration im Druckguss müssen die Fasern stark vorgewärmt werden. Dies kann dank der hervorragenden elektrischen Leitfähigkeit der C-Fasern mittels Induktion je nach Faservolumen innerhalb von Sekunden geschehen. Die weiteren Schritte laufen analog zum Druckguss ab, nur mit dem Unterschied, dass die Formfüllung (also die Infiltration der Fasern) zur Vermeidung einer Faserdeformation entsprechend langsam erfolgen muss. C-Langfaserverstärkte Mg-Werkstoffe sind in der Lage herausragende mechanische Eigenschaften bei geringst möglicher Dichte zu realisieren. Insbesondere unidirektional C-Langfaserverstärktes Magnesium zeichnet sich in Faserrichtung durch eine hervorragende spezifische Festigkeit, Steifigkeit, Ermüdungsbeständigkeit sowie einer geringen Wärmedehnung aus. Durch Einsatz einer gradierten Faserverstärkung kann einerseits das Potential der Magnesiumbauteile zu höheren Temperaturen und Spannungen erweitert, andererseits die Schadenstoleranz der lokal verstärkten Verbundstrukturen unter wechselnder thermischen Belastung signifikant verbessert werden.
Kohlenstofffaserverstärkte Magnesium-Werkstoffe
2002
33 Seiten, 30 Bilder, 4 Quellen
Conference paper
German
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