Technische Hochschule Georg Agricola
Kupferwerkstoffe finden Verwendung in vielen Bereichen der Technik, die zum Teil hohen Belastungen unterliegen. Dabei ist die Werkstoffzerstörung durch Kavitationserosion ein nicht gelöstes Problem. Durch Druckschwankungen und Schwingungen bilden sich Kavitationsblasenfelder aus, die bei Implosion durch auftretende Druckspitzen die Werkstoffoberfläche immens schädigen können. Diese Schädigung der Oberfläche verringert die Lebensdauer solcher Bauteile und kann zum Ausfall kompletter Anlagen führen. Zum Teil können hier konstruktive Optimierungsmaßnahmen Abhilfe schaffen, welche jedoch leistungsbedingt schnell an ihre Grenzen stoßen. Demnach ist die Auswahl und Weiterentwicklung geeigneter, resistenter Werkstoffe für den Einsatz in kavitationserosionsbelasteten Systemen von hoher Bedeutung.
Im Rahmen einer Untersuchung der Kavitationserosionsresistenz verschiedener Kupferwerkstoffe zeigte Silizium-Messing CuZnSi (z.B. CuZn16Si4-C) eine ausgezeichnete, mit den für den Schiffspropellerbau eingesetzten Aluminiumbronzen vergleichbare Kavitationserosionsresistenz. Zudem verfügen Legierungen auf Basis CuZnSi unter bestimmten Voraussetzungen über einen Formgedächtniseffekt, welcher zu einer enormen Kavitationserosionsresistenz führen kann. Aufgrund dessen wurde die Entwicklung einer CuZnSi-Gusslegierung mit Formgedächtniseffekt angestrebt, die als Strukturwerkstoff in fluiden Systemen eingesetzt werden kann. Dazu wurden Versuchslegierungen mit variierenden Silizium- und Borgehalten hergestellt und hinsichtlich ihres Gefüges, ihres Phasenumwandlungs- sowie ihres Kavitationserosionsverhaltens untersucht und bewertet.
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