Co-Sintern von Metall-Keramik-Schichtverbunden unter Berücksich-tigung anisotroper Schwindung

 

Motivation

Die Vielzahl an möglichen Eigenschaften und Kombinationen verleiht den Metall-Keramik-Verbunden eine hohe Flexibilität. Eine große Herausforderung liegt bei der Identifikation von kompatiblen Werkstoffen, für welche eine vorhandene Differentialdehnung während des Sinterns nicht zu Produktionsfehlern bzw. unzulässigen Verformungen führt. Die Identifikation eines fehlerfrei herstellbaren, endkonturnahen Schichtverbunddesigns beruht in der Praxis daher noch häufig auf dem „Trial-and-Error“ Prinzip, woraus sich eine große Ausfallquote und lange Entwicklungszeiten ergeben. Daher besteht ein hoher Bedarf für Simulationsmethoden, die eine Vorhersage der Herstellbarkeit sowie der Verformung während des Sintervorganges ermöglichen. Darüber hinaus ist es notwendig, eine genaue Vorhersage der Eigenspannungen nach dem Co-Sintern treffen zu können, damit die Zuverlässigkeit metall-keramischer Verbunde als strukturelle Komponenten gewährleistet werden kann.

Ziel

• Genaue Vorhersage der Verformung- und Eigenspannungsentwicklung von Metall-Keramik-Schichtverbunden während des Co-Sinterns unter Berücksichtigung der Anisotropie der Gefüge und Eigenschaften der Einzelkomponenten
• Entwicklung einer experimentellen Methodik zur effektiven Gewinnung von Messgrößen insbesondere für anisotrope Werkstoffgefüge als Input für die Sintermodelle.

Inhalt

• Charakterisierung der Einzelkomponente aus ZrO₂ (3Y-TZP) und 17-4PH (X5CrNiCuNb17-4-4)
• Bestimmung der Eigenspannung der Zwei- und Dreischichtverbunde aus ZrO₂ (3Y-TZP) und 17-4PH (X5CrNiCuNb17-4-4)
• Simulation der richtungsabhängigen Sinterschwindung von ZrO₂- und 17-4PH-Schichten mit/ohne externe Last und unter Berücksichtigung der Anisotropie der Gefüge
• Vorhersage der Zuverlässigkeit und Überlebenswahrscheinlichkeit der ZrO₂/17-4PH Schichtverbunde

Projektpartner

• Fraunhofer IKTS (Dresden)

  Urheberrecht: © DFG

Förderung

Förderungsnummer: 441616349