Lokales Werkstoffengineering zur Modifizierung der Randschichteigenschaften von Aluminiumlegierungen mittels moderner Elektronenstrahl-Ablenktechniken*

Abstract

Kurzfassung In der industriellen Praxis werden für moderne konstruktive Lösungen in beachtlichem Umfang Al-Werkstoffe genutzt. Die Umsetzung neuer Leichtbaulösungen wird jedoch aufgrund der Beanspruchungsbedingungen beschränkt, u. a. bzgl. Reibung/Verschleiß. Es sind Zusatzmaßnahmen zur beanspruchungsgerechten Modifikation der Randschichteigenschaften erforderlich. Als eine aussichtsreiche Methode bietet sich die Elektronenstrahl(EB)-Flüssigphasen-Randschichtbehandlung an, unter Nutzung der Möglichkeiten der hochfrequenten Strahlablenkung für ein lokales Werkstoffengineering. Die Herausforderungen bestehen hier insbesondere darin, schmelzmetallurgische Schichtverbunde mit hoher Qualität bzgl. Poren- und Rissfreiheit u. a. zu erzeugen und einen effizienten Verfahrensablauf zu garantieren. Am Beispiel industriell relevanter Al-Werkstoffe wurden EB-Flüssigphasenprozesse ohne und mit Verwendung von Zusatzstoffen untersucht. Die Resultate zeigen, dass sich mittels moderner EB-Mehrspot/-Mehrprozess-Technologien qualitativ hochwertige Randschichten mit neuartigen Struktur-, Gefüge-, Eigenschaftskomplexen mit Umwandlungstiefen bis 6 mm herstellen lassen. Im Vergleich zu den unbehandelten Werkstoffen können kennzeichnende mechanische Eigenschaften im oberflächennahen Bereich deutlich gesteigert werden. Untersuchungen zum Reibungs- und Verschleißverhalten verdeutlichen eindrucksvoll die Verbesserung der Randschichteigenschaften.