Ausgangslage
Das Diffusionsschweißen ist ein Prozess, bei dem metallische Oberflächen durch den gezielten Einsatz von Temperatur, Zeit und Anpressdruck stoffschlüssig verbunden werden. Eine zentrale Herausforderung besteht in der Vermeidung von Passiv- bzw. Oxidschichten. Konventionell wird deshalb unter Vakuumbedingungen gearbeitet.
Insbesondere bei Aluminium-Kupfer-Verbindungen ist zusätzlich die Vermeidung spröder intermetallischer Phasen, die die mechanischen und elektrischen Eigenschaften des Verbundes beeinträchtigen können, essenziell. Konventionell erfolgt dies durch den Einsatz von Zwischenschichten.
Der im SFB 1368 verfolgte Ansatz nutzt extrem niedrige Sauerstoffpartialdrücke (XHV-adäquate Bedingungen), um die (Neu-)Bildung störender Oxidschichten vollständig zu verhindern. Im Teilprojekt A05 wurde dieses Konzept unter halbwarmen Bedingungen (unterhalb der Rekristallisationstemperatur) bereits erfolgreich für das Festkörperschweißen demonstriert. Während im TP A05 die Verbundbildung primär durch mechanische Deformation erfolgt, ist das Diffusionsschweißen getrieben durch die thermisch aktivierte Interdiffusion. Anders als bei bisherigen Arbeiten innerhalb des SFB soll in diesem Forschungsvorhaben erstmals der Einsatz von XHV-Bedingungen für das Festkörperschweißen bei Temperaturen oberhalb der Rekristallisationstemperatur untersucht werden. Dies liefert wertvolle Erkenntnisse für die perspektivische Adaption auf weitere Füge- oder Umformprozesse.
Ziele
Das übergeordnete Forschungsziel dieses Vorprojekts besteht in der Übertragung der Vorteile von XHV-adäquaten Bedingungen auf einen für den SFB neuen Prozess – das Diffusionsschweißen. Der Fügeprozess wird signifikant verbessert, indem die notwendige Prozesstemperatur, -zeit und der Anpressdruck verringert werden. Durch eine gezielte Anpassung der Prozessparameter soll das Wachstum intermetallischer Phasen minimiert und die erreichbare Verbundqualität gesteigert werden. Darüber hinaus tragen zwei weitere, komplementäre Ansätze zur Prozessverbesserung bei: Die Kontaktspannungsverhältnisse mittels angepasster Probengeometrie und die Modifikation der Oberflächeneigenschaften (Morphologie, Textur, Eigenspannungen) während der Desoxidation. Aufbauend darauf besteht die Arbeitshypothese darin, dass das Festkörperschweißen auch oberhalb der Rekristallisationstemperatur signifikant durch XHV-adäquate Bedingungen verbessert wird. Eine zentrale Herausforderung wird in der Vermeidung thermisch aktivierter Reaktionen liegen.
Veröffentlichungen
Vorprojektleiter
30823 Garbsen
