Einleitung
Eutektische Al-Si Legierungen werden für mechanisch und thermisch hoch bean-
spruchte Komponenten von Verbrennungsmotoren, wie Zylinderköpfe und Kolben, U
aufgrund der guten Gießeignung und günstigen Festigkeitseigenschaften verwen- a
det. Der Siliziumgehalt erhöht die Verschleißfestigkeit und reduziert den ther-
mischen Ausdehnungskoeffizienten. Zusammen mit den weiteren Legierungselementen
wird eine Aushärtbarkeit der Aluminiummatrix erreicht.
Durch Einlagerung von hochwarmfesten, keramischen Fasern soll ein Verbundwerk-
stoff mit verbesserter Warmfestigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit herge-
stellt werden, dessen Gefügestruktur und Wechselwirkung einzelner Gefügecharak-
teristika mit den Werkstoffkennwerten anhand metallographischer Untersuchungen
dargestellt werden soll.
Werkstoffsystem und Fertigungsverfahren
Als Matrixwerkstoff wird die handelsübliche Kolbenlegierung G-A1Sil2CuMgNi
verwendet, in die über Druckinfiltration der Schmelze im Preßgießverfahren
(sog. "squeeze casting") die Fasern eingelagert werden. Hierbei wird die Le-
gierung in der Giedkokille unter hoheren Driicken von über 1000bar zur Erstar- A
rung gebracht, wobei ein dichtes und durch die relativ hohe Erstarrungsge-
schwindigkeit feinkörniges Gefüge erzeugt wird /1/.
Als Verstärkungsfasern wurden polykristalline A1,05-Kurzfasern mit Uberwiegen-
der § -Kristallstruktur eingebracht, die einen gemittelten Durchmesser von 3 um :
bei einer mittleren Länge von 60 um besitzen. Die Fasern werden als vorgefer- Mi]
tigte Formkörper in die Gießform eingebracht, so daß im Verbundwerkstoff eine
statistisch regellose Faserorientierung innerhalb einer Bezugsebene vorliegt "de
/2/.
Die rdumliche Struktur des faserverstdrkten Werkstoffes wird im Bild 1 deut-
lich. Die Oberseite des Volumenelements stellt die Bezugsebene der Faserorien- stärkt
tierung, erkennbar an ausschließlich längsangeschnittenen Fasern, dar. Die REM- Ea
Aufnahme der Gewaltbruchflache einer Biegeprobe senkrecht zur Faserebene in ry
Bild 2 vermittelt einen plastischen Eindruck von der Werkstoffstruktur, wobei :
der vernachldssigbar kleine Anteil an langsherausgezogenen Fasern ("pull-outs") :
auf eine gute Haftung zwischen Fasern und Matrix rückschließen 1äßt.
Prakt. Met. Sonderbd. 21 (1990)
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