Schlickerbasierte Herstellung von Kugelstrukturen auf Basis von Zirkoniumdioxid und TRIP-Stahl
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Schlickerbasierte Herstellung von Kugelstrukturen auf Basis von Zirkoniumdioxid und TRIP-Stahl M. Oppelt1, C.G. Aneziris1 Kurzfassung: Voll- und Hohlkugeln sind ein wichtiger Bestandteil für Leichtbaustrukturen. Die Herstellung erfolgt derzeit mit jeweils unterschiedlichen Verfahren. In dieser Arbeit ist die Entwicklung einer Prozessroute dargestellt, die es ermöglicht, mit nur einem Prozessschritt bei Raumtemperatur überwiegend monomodal verteilt vorliegende Voll- als auch Hohlkugeln mit pulvermetallurgischen und schlickerbasierten Verfahren mit Hilfe der Alginatgelierung aus magnesiumteilstabilisiertem Zirkondioxid und TRIP-Stahl herzustellen. Abstract: Solid and hollow spheres are an important component for lightweight structures. Manufacturing is currently carried out using different processes. In this work, the development of a process route is introduced, which allows the production of predominantly monomodal distributed solid and hollow spheres at room temperature with only one process step. They can be produced with powder metallurgy and slip-based processes with the aid of alginate gelation from partially stabilized zirconium oxide and TRIP steel. Keywords: Kugelherstellung, Alginatgelierung, Metall-Matrix-Composite, Energieabsorption
1. Einleitung Zahlreiche Industrien, hauptsächlich im Bereich der Mobilität, haben vor allem aus energetischer Sicht ein großes Interesse daran, neuartige Materialien und Werkstoffe zu entwickeln und herzustellen. Ziel dabei ist es, die Masse zu verringern, die Festigkeit zu steigern sowie eine gute Verarbeitbarkeit zu gewährleisten. In diesen Bereichen kommen konventionelle Werkstoffe zunehmend an ihre Grenzen. Deshalb ist es notwendig, durch die Kombination unterschiedlicher Werkstoffe die Werkstoffpalette zu erweitern. Dies geschieht mit Hilfe von Verbundwerkstoffen, die sich zum einen durch ihre herausragenden Eigenschaften auszeichnen und zum anderen durch ihre anspruchsvollere Herstellungsroute. Vor allem Metallmatrix-Verbundwerkstoffe (MMC) haben in den letzten 20 Jahren ein besonderes Interesse erlangt, da sie die einzigartige Kombination aus hoher Duktilität und Festigkeit von Metall und ausgezeichneter Verschleißfes-
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tigkeit und Härte von Keramik verbinden. Insbesondere die Entwicklung von MMCWabenstrukturen stand im Fokus der Forschung [1]. Diese Bauteile zeichnen sich durch eine hervorragende Crash-Tauglichkeit aus, die sich in spezifischen Energieaufnahmen pro Masseneinheit oder spezifischen Energieaufnahmen pro Volumeneinheit ausdrücken lässt. Die zellulären Strukturen haben in diesem Zusammenhang in den letzten Jahren ein zunehmendes Interesse erlangt, da sie in einzigartiger Weise strukturelle und funktionelle Anforderungen erfüllen. Die Idee, künstliche Zellmaterialien zu entwickeln, entstand bereits 1906 [2] und führte zu leistungsstarken Leichtbaustrukturen nach dem Vorbild der Natur. Metallische Leichtbaustrukturen bieten eine Vielzahl von Vorteilen wie hohe Energieaufnahmefähigkeit bei gleichzeitig hoher Steifigkeit [3], gutem Dämpfungsverhalten [4]
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