Werkstoffe für den Leichtbau

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.

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.

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.