Verbund 2026
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11.03.2026
Spritzgussbasierte Herstellung eines Metall-Keramik-Durchdringungsverbunds mit Zr-basiertem metallischem Glas
KD

Dr.-Ing. Kerstin Dittmann

Universität Augsburg

Dittmann, K. (V); Weidenmann, K.A.
Universität Augsburg

Metallische Gläser weisen aufgrund ihrer amorphen Struktur im Vergleich zu kristallinen Metallen bemerkenswerte Eigenschaften auf. Dazu gehören eine hohe Festigkeit und Härte sowie eine hohe elastische Dehngrenze und der damit verbundenen Möglichkeit einer hohen elastischen Energiespeicherung.  Ein vielversprechender Ansatz zur Erschließung ihres Leichtbaupotenzials liegt in der Kombination mit einer keramischen Phase in einem Metall-Keramik-Durchdringungsverbund. Hierbei sollen die überragenden Eigenschaften des metallischen Glases mit den Eigenschaften einer Keramik, die sich durch hohe Steifigkeit, Temperaturbeständigkeit und Verschleißfestigkeit auszeichnet, gezielt kombiniert werden. Metall-Keramik-Durchdringungsverbunde (engl. Interpenetrating Metal-Ceramic Composite, IMCC) zeichnen sich durch zwei dreidimensionale Phasen aus, die über das gesamte Materialvolumen topologisch miteinander verbunden sind. Dadurch besitzen sie eine komplexere Mikrostruktur als partikel- oder faserverstärkte Verbunde. Sie bieten die Möglichkeit, monolithische Bauteile hinsichtlich mechanischer Eigenschaften, wie spezifischer Steifigkeiten, sowie Kriech- und Ermüdungsverhalten zu übertreffen.

In diesem Beitrag wird ein interpenetrierender Metall-Keramik-Durchdringungsverbund, bestehend aus einem Zr-basierten metallischen Glas als Metallmatrix und einer ZrO₂-Keramik als Verstärkungsphase, mittels Spritzgussverfahren hergestellt. Hierzu wird die als offenporiger Schaum vorliegende ZrO₂-Keramik so in die Kavität des Werkzeugs platziert, dass sie im folgenden Spritzgussvorgang mit metallischem Glas infiltriert wird. Dies wird mit der speziell für die Herstellung amorpher Metalle konzipierten Spritzgussmaschine ENGEL Victory 120 im Rahmen des von der DFG geförderten Großgeräts „Hybride Spritzgusszelle“ (INST 94/124-1, Projektnr. 466727809) durchgeführt. Das Ziel besteht darin, eine vollständige Füllung des Schaums zu erreichen und dabei die amorphe Struktur des metallischen Glases zu erhalten. Die resultierende Mikrostruktur wird mittels Röntgendiffraktometrie (XRD) und mikroskopischer Aufnahmen charakterisiert.

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