Fachwörter-Lexikon
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Durchdringungsverbundwerkstoffe, Metall-Matrix-Verbunde (MMC)
Metallische Matrix (meist Leichtmetalle wie Magnesium Mg, Aluminium Al oder Titan Ti) mit eingelagerten, meist keramischen Teilchen oder Fasern. Hinsichtlich Größe und Ausrichtung der Einlagerungskomponenten lassen sich die MMC den Faser- oder Teilchenverbundwerkstoffen zuordnen. Leichtmetalle wie Al oder Mg haben im Vergleich zu den Stählen den Nachteil einer relativ niedrigen Festigkeit (insbesondere bei höheren Temperaturen) sowie eines geringen E-Moduls (geringe Steifigkeit der Konstruktion). Ihre geringe Dichte, günstige Gießtemperaturen (Al, Mg) und ihr teilweise gutes Korrosionsverhalten (Al und Ti) machen sie jedoch zu sehr wichtigen Leichtbauwerkstoffen. Eine Erhöhung der Festigkeit und des E-Moduls ist durch Einlagerung geeigneter, meist keramischer Teilchen oder Fasern möglich, die zu einer Behinderung der Versetzungsbewegung führen. Die Einlagerung der Fremdteilchen erhöht auch den E-Modul.
Aluminiumlegierungen
Durch Zugabe von Legierungselementen wie beispielsweise Magnesium, Mangan, Molybdän, Silizium, Titan, Zirkonium, Beryllium, Chrom, Eisen, Kupfer oder Zink lassen sich die mechanischen und chemischen Eigenschaften in weitem Umfang verbessern. Als Ausgangsmaterial wird dabei in den meisten Fällen Reinaluminium mit einem Reinheitsgrad von 99,5 % verwendet. Schon durch geringe Zusätze von Legierungselementen lassen sich die Eigenschaften des reinen Aluminiums stark beeinflussen. Sie setzen zum Beispiel die Festigkeit und Härte herauf, ohne die gute Verformbarkeit zu beeinträchtigen. Die 0,2-Dehngrenze kann beispielsweise bei der Aluminiumlegierung AlZn1,5MgCu von 40 MPa (bei Al99,5) auf 450 MPa gesteigert werden. Die elektrische Leitfähigkeit von Aluminium wird allerdings durch Zugabe von Legierungselementen herabgesetzt. Das günstige Verhältnis zwischen Festigkeit und Dichte macht Aluminium besonders bei mobilen Konstruktionen (Automobil, Luft- und Raumfahrt, Wasserfahrzeuge) durch Energieeinsparung zu einem wichtigen Werkstoff.
Aluminiumlegierungen werden nach der Art der Verarbeitung in Guss- und Knetlegierungen und nach der Möglichkeit der Festigkeitssteigerung in aushärtbare und nichtaushärtbare Legierungen eingeteilt.
Keramische Werkstoffe
Keramische Werkstoffe sind nichtmetallische, anorganische Werkstoffe, die durch Brennen aus gepressten Pulverrohlingen hergestellt werden. Die modernen keramischen Werkstoffe, Technische Keramik oder Hochleistungskeramik genannt, werden zunehmend im Maschinenbau als Einbauteile und in der Fertigungstechnik als Werkzeuge verwendet. Sie übernehmen spezifische Aufgaben, die nur sie aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften erfüllen können.