Experimentelle Charakterisierung von Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffen auf Basis additiv hergestellter Vorformen

Das Ziel dieser Arbeit war es, Wolfram-Kupfer-Verbundwerkstoffe auf Basis additiv gefertigter Vorformen herzustellen und zu charakterisieren. Dazu wurden 3D-Modelle sowohl für gitter-basierte als auch wabenbasierte Vorformen erstellt, die anschließend am Fraunhofer-Institut für Gießerei-, Composite- und Verarbeitungstechnik hergestellt wurden. In Vorexperimenten wurden optimale Fertigungsparameter ermittelt und damit Material basierend auf einer Gitter- oder einer Wabenstruktur mit einen Wolframvolumenanteil von 15%, 30% und 45% hergestellt. Neben Zug- und Druckproben wurden auch Proben zur Ermittlung der Temperaturleitfähigkeit gefertigt.In den Zug- und Druckversuchen konnte gezeigt werden, dass der auf Waben basierende Verbundwerkstoff nur für Belastungen parallel zu den Waben geeignet ist. In dieser Richtung hat der Werkstoff die höchste Festigkeit und zeigt gleichzeitig ein duktiles Verhalten beim Bruch. Senkrecht zu den Waben ist die Festigkeit deutlich geringer und der Werkstoff verhält sich sehr spröde. Der Gitter-basierende Verbundwerkstoff kann für alle Belastungsrichtungen eingesetzt werden, zeigt insgesamt aber eine geringere Festigkeit als ein Wabenbasierter in paralleler Lastrichtung. Ab einem Wolfram-Volumenanteil von 35% verhalten sich alle Proben unabhängig von ihrer internen Struktur bei Zugbelastung spröde. Ab diesen Wolfram-Volumenanteil sinkt ebenfalls die Temperaturleitfähigkeit sehr deutlich ab, weshalb dieser Wert für die Verwendung als Wärmesenke nicht überschritten werden sollte.