Ansprechpartner

Altenbach, Christoph M.Sc.
Gruppenleiter Leichtbau
Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz

Tel.: +49 (0) 241 80 - 93013
c.altenbach (at) ...

Werkstoffe für den Leichtbau

Dieser Forschungsbereich befasst sich schwerpunktmäßig mit der Korrosion von Magnesium- und Aluminiumlegierungen sowie innovativer Hybridstrukturen. Darüber hinaus sind die Korrosionseigenschaften von Strukturwerkstoffen für dünnwandige Bauteile, wie beispielsweise hochfeste Stähle, aufgrund des resultierenden Leichtbaupotentials Gegenstand der Forschungen am Lehrstuhl. Die Analyse der Korrosionseigenschaften und -mechanismen erfolgt unter ganzheitlicher Werkstoffbetrachtung vom Einsatzmaterial über den Herstellungsprozess bis hin zur Mikrostruktur auf Nano- bis Mikrometerebene. Die Ergebnisse sind insbesondere für die Automobil- und Luftfahrtindustrie von Interesse.

 

Aluminium

Die hohe Anfälligkeit von hochfesten Aluminiumlegierungen für interkristalline Korrosion stellt bis heute eine große Herausforderung in der Werkstoffentwicklung dieser Werkstoffklasse dar. Interkristalline Korrosion, eine Korrosionsform, bei der sich bevorzugt die Korngrenzen auflösen und die aufgrund hoher Eindringtiefen ein erhebliches Sicherheitsrisiko darstellen kann, wird darüber hinaus als potentieller Initiator und Promotor für Spannungsrisskorrosion erachtet. Letztere kann in hochfesten Aluminiumlegierungen – insbesondere den Al-Mg-Zn-Legierungen – bei Überlagerung des korrosiven Angriffs mit mechanischen Spannungen schlagartig zu einem Bauteilversagen führen.
Am KKS werden interkristalline Korrosion und Spannungsrisskorrosion schwerpunktmäßig an ausscheidungsverfestigenden Knetlegierungen untersucht und die Korrosionsmechanismen mit den mikrostrukturellen Aspekten korreliert. Im Fokus der Untersuchungen stehen Korngrenzen- und Matrixausscheidungen, Versetzungsdichte und -struktur, Texturm Spannungszustand und weitere Werkstoffparameter, die mittels Umform- und Herstellverfahren sowie Wärmebehandlungen gezielt eingestellt werden.

Magnesium

Als das Leichtgewicht unter den technischen Metallen hat Magnesium mit seinen Legierungen eine große Bedeutung für den Leichtbau. Gleichzeitig erfordert die vergleichsweise geringe Korrosionsbeständigkeit von Magnesiumlegierungen weitere Optimierung, um das enorme Leichtbaupotential dieser Werkstoffgruppe weiter auszuschöpfen. Die Forschung am Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz konzentriert sich auf die mikrostrukturelle Optimierung der Werkstoffeigenschaften durch Identifizierung der Korrosionsmechanismen auf Mikro- und Nanoskala. Dabei wird einerseits die prozessseitige Optimierung durch konventionelle Herstellungsverfahren (Warmwalzen, Strangpressen, Sand-, Kokillen und Druckguss) und unkonventionelle Prozesse (Thixomolding, Gießwalzen und Sondergießverfahren) sowie andererseits die Optimierung mittels Legierungsentwicklung verfolgt.

Hybride

Hybridstrukturen sind Bauteile, die aus unterschiedlichen Werkstoffen zusammengesetzt sind und somit die individuellen Stärken der verschiedenen Materialsysteme miteinander kombinieren, um maximale Leistung bei minimalem Gewicht zu realisieren. Eine wesentliche sicherheitsrelevante Herausforderung besteht in der Reduzierung der Korrosionsanfälligkeit hybrider Bauteile, die abhängig von den verwendeten Materialpaarungen anfällig für Kontaktkorrosion sind.  Mittels innovativer Beschichtungssysteme, die bereits während oder nach der Herstellung der Hybridstrukturen aufgebracht werden können, forciert der KKS die Optimierung dieser neuartigen Bauteile für den Einsatz in modernen Leichtbaukonzepten.

Hochfeste Stähle

Hochfeste Stähle gelten als anfällig für wasserstoffinduzierte Spannungsrisskorrosion (SCC), was auch unter dem Begriff Wasserstoffversprödung (HE) bekannt ist und wodurch ihre Anwendung in vielen Bereichen eingeschränkt wird. Während des Herstellungsprozesses und im Betrieb können sich Wasserstoffatome leicht in hochfesten Stählen lösen, sich an Zwischengitterplätzen anlagern und in unterschiedlichem Maße an Materialdefekten festgehalten werden. Bei Einwirkung von Spannungen können die in den Stählen vorhandenen Wasserstoffatome eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften verursachen, was zum kritischen Materialversagen führen kann.

Am Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz werden die Auswirkungen von Wasserstoff auf die mechanischen Eigenschaften von hochfesten Werkstoffen unter Berücksichtigung von Gefüge, Wasserstoffgehalt und Materialspannungszuständen untersucht. Die Wasserstoffaufnahme, -diffusion und -einlagerung in Werkstoffen sowie das Bruchverhalten sind Schwerpunkte der Forschung.