Wärmebehandlung und Recken von verbundstranggepressten Luftfahrtprofilen

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Wärmebehandlung und Recken von verbundstranggepressten Luftfahrtprofilen

Hammers, Thilo

Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass es möglich ist hochfeste Luftfahrtlegierungen beim Verbundstrangpressen als Matrixwerkstoff einzusetzen und damit neue Verbundwerkstoffe für den Luftfahrzeugbau zu erzeugen. Die Einbettung der Verstärkungselemente in die Aluminium-Matrixwerkstoffe erwies sich als sehr gut und das mechanische Verhalten stellte sich als günstiger dar, als durch das theoretische Modell im Vorhinein abschätzbar war. Die Prozesskette hat einen entscheidenden Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften der Matrixwerkstoffe sowie der Verbundkombinationen. Bei den Matrixmaterialien kommt es zu einer Festigkeitssteigerung bei Abnahme der Duktilität. Die Festigkeitserhöhung der Matrix spiegelt sich über den Volumenanteil direkt in den mechanischen Eigenschaften der Verbunde wieder. Darüber hinaus konnte ein deutlicher Einfluss der Prozesskette auf die gemessenen Grenzflächenscherfestigkeiten der Verbundkombinationen festgestellt werden. Dabei hat die Veränderung der Grenzfläche einen entscheidenden Einfluss auf die Festigkeit des Verbundes sowie sein Versagensverhalten. Wird durch die Wärmebehandlung zwischen Draht und Matrix eine Diffusionsschicht erzeugt, hat dies eine negative Beeinflussung der mechanischen Eigenschaften der Grenzfläche und damit des Verbundes zur Folge. Je nach Reckgrad, abhängig von der jeweiligen Matrixlegierung, kann es zur Schädigung von sich im Verbund spröde verhaltenden Verstärkungselementwerkstoffen kommen. Reißen diese beim Recken, wird das Profil zur weiteren Verwendung unbrauchbar. Dies muss auf jeden Fall vermieden werden. Zu spröde Drähte eignen sich daher nicht für den Einsatz von verbundstranggepressten Luftfahrtstringern, bei deren Matrixlegierung der Reckgrad höher ist als die plastische Verformbarkeit des Verstärkungselements im Verbund. Eine hohe Festigkeit des Verstärkungselements hingegen zeigt sich in hohen Verbundfestigkeiten.