Composites based on compositionally complex alloys for transportation industry - COM℗TRANS

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Ziel des Projektes ist die Entwicklung einer neuen Matrixlegierung und Bremsscheiben-Baugruppe, die auf Compositionally Complex Alloys (CCAs, einer Variante der Hochentropielegierungen) basiert.

Die neuen Werkstoffe werden in der Lage sein, den Hochtemperaturbelastungen von Vorderrad-Bremsscheiben standzuhalten - und das bei identischen oder besseren Verschleißleistungen im Vergleich zu herkömmliche Grauguss-Werkstoffen, allerding mit wesentlich verringertem Gewicht.

Dabei erlauben die neuartigen Mehrkomponenten-Legierungen, verschiedene Eigenschaften durch kompositorische Gestaltung und Prozessoptimierung anzupassen. Wesentliche Grundlage ist hier die Herstellung auf pulvermetallurgischem Weg mittels Spark Plasma Sintern. Dieses Verfahren erlaubt nicht nur Gehalte an Verstärkungskomponente von über 70 Volumenprozent, sondern perspektivisch auch die effizierte Serienfertigung in einem quasi-kontinuierlichem und zuverlässigen Prozess.

Die Hauptziele des Vorhabens sind:

Anforderungen Wert
Maximale Einsatztemperatur > 700 °C
Druckfestigkeit > 800 MPa

Bruchdehnung

> 0,8 %

Dichte (Verbund)

< 4 g/cm3
Verschleißwiderstand 3x10-6 mm3/N/m
Reibungskoeffizient 0.45
Spezifische Wärmekapazität > 0.7 kJ/kg*K
Partikelemissionen Reduktion um > 80 % verglichen mit Grauguss
© Fraunhofer IFAM Dresden
SiC-partikelverstärkter Al-Verbundwerkstoff (SiC-Volumenanteil: 70%)
Bremsscheibe (Demonstrator)
© MEV-Verlag
Bremsscheibe (Demonstrator)

Die Projektergebnisse werden hauptsächlich in der Automobilindustrie für Klein- und Schwerlastfahrzeuge eingesetzt. Mit neu entwickelten Bremsscheiben auf CCAs-Basis sollen die risikoreicheren Partikelemissionen von Fahrzeugen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um 80 % reduziert werden.