Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe im Leichtmetallbau

Das Einsatzspektrum von hoch beanspruchten Leichtmetall-Komponenten vor allem aus Aluminium, aber auch aus Magnesium oder Titan, erweitert sich stetig. Die Motivation für den Einsatz von Leichtmetallen im Automobilbau besteht in der Gewichtsreduzierung und somit der Senkung des Treibstoffverbrauchs und der Schadstoffemission.

Allerdings stößt der Leichtmetallbau dort an seine Grenzen, wo er hohen tribologischen, mechanischen oder thermischen Belastungen standhalten muss. Durch die gezielte und gegebenenfalls partielle Verstärkung des Metalls mit keramischen Partikeln können diese Schwächen unter Beibehaltung eines geringen Bauteilgewichtes behoben werden. Variiert werden können die Art der Keramik-Partikel, deren Größe und Volumenanteile. Ziele des anwendungstechnischen Gefügedesigns solcher Keramiken sind zum Beispiel:

• Steigerung der mechanischen Festigkeit
• Beeinflussung von Reibung und Verschleiß (Tribologie)
• Beeinflussung der thermischen Dehnung
• Verbesserung der thermischen Stabilität

Anwendungsbeispiele für Metall-Keramik-Verbundwerkstoffe (auch: Metal-Matrix-Composite, MMC) sind Zylinderlaufflächen von Motoren (Tribologie), Muldenränder von Kolben (Tribologie), Bremsbelagträgerplatten (Gewicht), Lager (Wärmedehnung), Bremsscheiben (Tribologie), Sportartikel oder Kühlkörper in der Elektronik.