Prakt. Met. Sonderband 30 (1999) 431
Wen, wir.
Th. Maximale Temperatur im Brennfleck
| dei erhöh. Temperatur [°C
N i 1400 Pers ur [°C]
Matrix (mit
Kliert, Zum 1200 f------ -
Verify 1000 | -- GGG 60>. Ki
800 ! -. Bild 2: Maximale Tempe-
600 15% Al,O; ratur in der Brennfleckmitte
| WS in Abhängigkeit von der
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+ Hl 200 }-- TTA, (e = 0,7; Binzelpulse; Zeit-
As wird die punkt nach 300 s Laserbe-
Foe 0+ strahlun
a 0 02 04 06 08 1 12 14 16 ®
che mit ei-
COM Aufgestrahlte Energie [J/mm?]
O00°C. Bei
In Schädigungsmechanismen
hoben Auf-
a In MMC-Gefiigen kénnen Risse entweder in der metallischen Matrix oder von den Partikeln ausge-
Ss hend in die Matrix starten. Werkstoffe mit natürlichen Kerben (keramische Partikel in MMCs, Gra-
phitkugeln in Grauguß) zeigen ein vergleichbares Verhalten bei der Rißentstehung. Durch die un-
| gleichmäßige Form der Al,Os-Partikel kann die Kerbwirkung noch verstérkt werden.
Das charakteristische Schadensbild fiir eine Temperaturwechselbeanspruchung sind Riflnetzwerke.
Die Oberfläche von MMC-Werkstoffen zeichnete sich durch wenige und breite Risse aus (Bild 3a).
Im Querschliff konnten verschiedene Modelle des Rißfortschritts beobachtet werden. In den mei-
sten Fällen wurde ein schneller Rißfortschritt eines einzelnen Risses von der Oberfläche festgestellt
(Bild 3b).
N Die metallkundliche Ursache des thermischen Ermüdungsrißwachstums ist plastische Verformung.
zn mit Hilfe Daher müßte sich eine Aushärtung der Aluminium-Matrix positiv auf das thermische Ermüdungs-
emperaturen rißwachstum auswirken. Dies war in den vorliegenden Untersuchungen jedoch nicht der Fall. Vor
: Rechnerst- allem bei duktilen Gefügezuständen wurden starke Ausrundungen der Risse beobachtet (Bild 4a).
Die physt- Dadurch kann es zu einem vorübergehenden Rißstopp kommen, da die Ausrundung nicht mehr als
meleitfählg- Kerbe wirkt. Wenn die thermischen Spannungen ausreichend hoch sind, bilden sich neue Risse auf
Rack in Ab der ,,sekundiren* Oberfliche. Ein vereinfachtes Riffortschritt-Modell ist fiir diesen Fall in Bild 4b
ben sich Im dargestellt. Dies erklärt, warum thermische Ermüdungsrisse in MMCs mit duktiler Matrix in der
am auf die Regel langsamer wachsen.
er den Al
Im Grauguß wachsen die von Graphitkugeln ausgehenden Risse zusammen, oder es werden neue
Risse an der Oberfläche induziert. Letzteres ist unter anderem auf die schlechtere Wärmeleitfähig-
keit von Grauguß im Vergleich zu Aluminium zurückzuführen. Da die Wärme nicht ausreichend
schnell von der Oberfläche in das Werkstoffinnere abgeführt werden kann, werden die Spannungs-
überhöhungen auf der Oberfläche durch neue Risse abgebaut. Auf der Oberfläche bildet sich ein
typisches Rißnetzwerk (Bild 5a). Im Querschliff zeigen die Risse einen gleichmäßigen, kontinuier-
lichen Fortschritt von der Oberfläche in das Werkstoffinnere (Bild 5b).
