Allgemeine Werkstoffeigenschaften
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Höchstleistungs-Kolbengusslegierungen auf Aluminiumbasis: Isothermes Ermüdungsverhalten, Mikrostruktur und thermische Stabilität

Thema: Creep and Fatigue

Verantwortliche Mitarbeiter:
    →  Dr.-Ing. Matthias Korn

Zur Vermindung von CO2-Emissionen auf dem Gebiet der Verkehrstechnik kann eine Steigerung des Wirkungsgrades in Verbrennungsmotoren einen entscheidenden Beitrag leisten. Aus thermodynamischen Gesichtspunkten sind hierzu höhere Verbrennungs-temperaturen und gesteigerte Verbrennungsdrücke erforderlich, was wiederum zu deutlich stärkeren Belastungen der Werkstoffe im Brennraum und insbesondere der Kolbenwerkstoffe führt. Das Potential für eine weitere Optimierung der verfügbaren Kolbenwerkstoffe ist jedoch weitgehend ausgeschöpft und die Leistungsfähigkeit des Kolbens wird somit zum limitierenden Bauteil einer weitergehenden Wirkungsgradoptimierung.
Ziel des BMBF-Forschungsprojekts „Hochleistungskolben: Aluminiumkolbenwerkstoffe und Gießprozesse für optimierte Wirkungsgrade und minimale Emissionen“ ist es höchstwarmfeste Aluminiumlegierungen und darauf abgestimmte Gießprozesse zu entwickeln. Folgende Industrie- und Forschungspartner sind an dem Projekt beteiligt:

  • Federal Mogul Nürnberg GmbH

  • Kurtz GmbH, Business Segment: Kurtz Metals

  • Moneva GmbH & Co. KG, Leichtmetallguss

  • Forschungszentrum Jülich GmbH, IEF-2

  • Friedrich Alexander Universität Erlangen-Nürnberg,
    Lehrstuhl für Allgemeine Werkstoffeigenschaften (WW I)


Hierzu werden im Teilprojekt der FAU Erlangen-Nürnberg isotherme Druck- und LCF-Versuche, sowie isotherme Kurz- und Langzeitauslagerungen durchgeführt, um die mikrostrukturelle Stabilität, die Lebensdauer und das Wechselverformungsverhalten zu untersuchen. Durch umfangreiche mikrostrukturelle Untersuchungen (u.a. REM, TEM, DSC), an diesen und an Proben welche bei den Projektpartnern Federal Mogul im HCF-Bereich und Forschungszentrum Jülich thermomechanisch ermüdet werden, soll ein detailliertes Verständnis der Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelation geschaffen werden. Basierend auf diesen Ergebnissen werden neue Optimierungsstrategien für Legierungsentwicklung und Herstellungsprozesse in Zusammenarbeit mit den Firmen Moneva und Kurtz erarbeitet. Die optimierten Kolbenwerkstoffe werden ferner umfangreich hinsichtlich ihrer Ermüdungslebensdauer und ihrer thermischen Langzeitstabilität untersucht.


Stand: 08.01.2014