Um die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, gibt es verschiedene Ansätze. Einer dieser Ansätze ist es, durch Gewichtsreduzierung von Flugzeugen den Treibstoffausstoß zu minimieren. Dies kann z.B. durch Leichtbau in Kombination mit additiven Fertigungsverfahren erfolgen. Der in dieser Arbeit untersuchte additive Fertigungsprozess ist Laser Pulverbettschmelzen (engl. "L-PBF"). Dabei handelt es sich um einen sogenannten Near Net Shape Prozess, der es erlaubt, endkonturnahe Bauteile aus Aluminiumlegierungen herzustellen. Da die Auswahl an Aluminiumlegierungen für den L-PBF-Prozess begrenzt ist und ein Großteil dieser verfügbaren Al-Legierungen keine geeigneten Eigenschaften bei Raumtemperatur, Hoch- und Tieftemperatur aufweisen, ist es erforderlich, neue Aluminiumlegierung zu entwickeln. Deshalb ist es das Ziel dieser Arbeit, neue, duktile und hochfeste Al-Legierungen für Laser Pulverbettschmelzen zu entwickeln, die sich die hohen Abkühlbedingungen der Schnellerstarrung zunutze machen. Deshalb wurden im Rahmen dieser Arbeit insgesamt 5 verschiedene Legierungen entwickelt und untersucht. Als erstes wird Zicromal® untersucht. Dabei handelt es sich um eine Al-Cr-Zr-Mn-Legierung, die aufgrund des hohen Chrom- und Mangangehalts zu Rissen neigt. Dies ist auf spröde AlCrMn-Phasen zurückzuführen, die sich vorzugsweise im Feinkornbereich ausscheiden. Das Gefüge besteht aus einem Grob- und Feinkornbereich (bimodal) und ist vergleichbar mit Scalmalloy®. Die zweite Legierung, welche im Rahmen dieser Arbeit analysiert wurde, ist ein Derivat von Zicromal®. Hierfür wurde die ursprüngliche Zicromal®-Legierung mit reinem Al-Pulver verdünnt, um den Legierungselement-Gehalt zu reduzieren und damit die Rissbildung zu unterdrücken. Dieser Ansatz war erfolgreich, allerdings haben sich dadurch auch die mechanischen Eigenschaften reduziert. Außerdem stellte sich ein unimodales Gefüge ein, bei dem große Stengelkristalle über mehrere Schweißraupen hinweg wachsen, da der Zirkon-Gehalt nicht mehr ausreichend hoch war, um als Keimbildner für den Feinkornbereich zu dienen. Scancromal® Evo 1 ist das dritte Legierungssystem, welches untersucht wurde. Die chemische Zusammensetzung besteht aus Al-Cr2.6-Sc-Zr. Hierbei handelt es sich um eine hoch-duktile Legierung, die durch Ausscheidungshärtung der Al3Sc-Phase ihre Festigkeitssteigerung erfährt. Anders als erwartet stellt sich ein unimodales Gefüge ein, ähnlich wie bei der verdünnten Zicromal®-Variante. Dies wird bei Scancromal® auf die Interaktion von Scandium mit Chrom zurückgeführt. Scandium ist teilweise in primären AlCr-Phasen gelöst. Der reduzierte Gehalt an Scandium reicht möglicherweise nicht mehr aus um als Keimbildner für den Feinkornbereich zu fungieren. Scancromal® Evo 2 (Al-Cr4.2-Sc-Zr) hat im Vergleich zu Evo 1 höhere Festigkeitswerte, da mit 4.2 % Chrom die Mischkristallverfestigung ausgeprägter ist. Die Mikrostruktur ist Vergleichbar zu Evo 1. Als fünfte Legierung wurde in dieser Arbeit Scancromal® Evo 3 (Al-Cr-Mo-Sc-Zr) entwickelt und analysiert. Im Vergleich zu Evo 1 und 2 wurde hier nun Molybdän zulegiert. Molybdän trägt neben der Mischkristallverfestigung auch zur Verbesserung der thermischen Stabilität aufgrund der geringen Diffusionsfähigkeit bei. Hier konnte mit Atomsonden-Untersuchungen gezeigt werden, dass sich primäre AlCr-Phasen mit Scandium anreichern. Es konnten außerdem keine sekundären Al3Zr-Ausscheidungen gefunden werden, da Zirkon in Form von primären Ausscheidungen vorliegt und in Al3Sc-Phasen gelöst ist. Die Festigkeits-Eigenschaften von Evo 3 sind vergleichbar zu Scancromal® Evo 2. Grundsätzlich werden in dieser Arbeit neue Aluminiumlegierungen entwickelt und umfassend untersucht. Neben statischen und dynamischen Eigenschaften bei Raumtemperatur, Hoch- und Tieftemperatur wurden außerdem Spannungsrisskorrosions-Untersuchungen und Salzsprühnebelprüfung durchgeführt.    «

Um die Klimaziele der Bundesregierung zu erreichen, gibt es verschiedene Ansätze. Einer dieser Ansätze ist es, durch Gewichtsreduzierung von Flugzeugen den Treibstoffausstoß zu minimieren. Dies kann z.B. durch Leichtbau in Kombination mit additiven Fertigungsverfahren erfolgen. Der in dieser Arbeit untersuchte additive Fertigungsprozess ist Laser Pulverbettschmelzen (engl. "L-PBF"). Dabei handelt es sich um einen sogenannten Near Net Shape Prozess, der es erlaubt, endkonturnahe Bauteile aus Alum...    »