Teilprojekt A05 Walzplattieren

Das Walzplattieren ist ein Verfahren zur Herstellung von Werkstoffverbunden basierend auf einer Adhäsionsverbindung zwischen zwei oder mehreren Fügepartnern. Die möglichen Materialkombinationen sind jedoch insbesondere beim Plattieren unter kalten Prozessbedingungen stark eingeschränkt. Die Qualität des durch Kaltwalzplattieren hergestellten Materialverbundes ist in erster Linie von der Auswahl einer geeigneten Strategie der Materialvorbehandlung abhängig. Bereits geringe Verunreinigungen sowie dünne Oxidschichten im Kontaktbereich der Fügepartner reduzieren die Oberflächenenergie und erschweren infolgedessen die Bildung einer gleichmäßigen und stabilen Verbindungzone. Dies resultiert in einer Erhöhung der notwendigen Umformarbeit zur Erzeugung einer Materialverbindung, da die passivierenden Oxidschichten zunächst unter erhöhtem Kontaktdruck aufgebrochen werden müssen, um metallisch reine und reaktive Teiloberflächen freizulegen. Darüber hinaus ist in der Regel eine werkstoffspezifische thermische Nachbehandlung für die Einstellung geeigneter Endverbundfestigkeiten unerlässlich.

Innerhalb der durchzuführenden Forschungsarbeit sollen sowohl die Materialvorbehandlung als auch der anschließende Plattierprozess unter XHV-adäquater Atmosphäre erfolgen, um die Neubildung von Oxidschichten zu unterbinden. Für eine zielführende Realisierung dieses Vorhabens bedarf es zunächst einer Adaptierung existierender Reinigungs- und Desoxidationsansätze. Anschließend gilt es, die Verbundbildungsmechanismen beim Plattieren in einer XHV-adäquaten Atmosphäre grundlegend zu erforschen. Dazu sind zu Beginn Untersuchungen an der leicht plattierbaren Werkstoffpaarung Kupfer/Kupfer vorgesehen. Anschließend erfolgt eine Betrachtung von Verbunden wie Aluminium/Aluminium, die an sauerstoffhaltiger Atmosphäre eine sehr rasche Oxidneubildung bzw. Passivierung zeigen. Weiterführend soll die Herstellung von Verbunden aus rostfreiem Chrom-Nickel-Stahl/niedriglegiertem Stahl bzw. Stahl/Titan realisiert werden, die mit konventionellem Kaltpressschweißen bislang herausfordernd ist und häufig nur durch den Einsatz von geeigneten Zwischenschichten und anschließenden Wärmebehandlungen möglich ist. Darauf aufbauend soll ein materialübergreifendes Verständnis der festigkeitsbestimmenden Wirkmechanismen erarbeitet werden. In diesem Rahmen ist die Entwicklung einer systematischen Methodik zur mikrostrukturellen und mechanischen Verbundcharakterisierung vorgesehen, die teilprojektübergreifend zur Analyse und Bewertung der Verbunderzeugung eingesetzt werden kann.