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Kalorimetrische Analyse von ternären Fe-Ni-Si-Legierungen für neuartige Lötfolien auf Fe-Basis


Fachbeiträge

Autoren: Prof. Dr.-Ing. Kirsten Bobzin, M. Sc. Hendrik Heinemann, M. Sc. Julian Hebing, M. Sc. Oleg Stryzhyboroda, Sophie Vinke
Die vollständige Beschreibung des Systems Fe-Ni-Cr-Si-B und seiner Teilsysteme ist notwendig, um die Entwicklung von Lötfolien auf Fe-Basis voranzutreiben. Die amorphen Lötfolien bieten dabei erhebliche Vorteile gegenüber den herkömmlich verwendeten Lötzusatzwerkstoffen. Die Lötfolien sind flexibel und lassen sich durch Stanzen oder Schneiden leicht an die Bauteilgeometrie anpassen. Darüber hinaus sind Lötfolien auf Fe-Basis wesentlich kostengünstiger als die herkömmlich verwendeten amorphen Lötfolien auf Ni-Basis. In der hier beschriebenen Studie wurden Proben mit einer definierten chemischen Zusammensetzung hergestellt und analysiert, um das Wissen über das Fe-Ni-Cr-Si-B-System zu vervollständigen. Dies ermöglicht die Erstellung einer präzisen CALPHAD-Datenbank und damit die Identifizierung quinärer Legierungssystemen auf Fe-Basis mit der höchsten Glasbildungsfähigkeit (GFA – glass forming ability). Auf Grundlage dieser Ergebnisse können Simulationen zur Vorhersage von Legierungssystemen mit hoher GFA und geeigneten Zusammensetzungen vorgenommen werden. Um das Legierungssystem Fe-Ni-Cr-Si-B vollständig beschreiben zu können, müssen die fehlenden Daten des ternären Systems Fe-Ni-Si ergänzt werden. Die verschiedenen Phasen und Schmelzpunkte des ternären Systems wurden mit Hilfe von DSC-Messungen (Differential Scanning Calorimetry) und anhand von Gefügeanalysen identifiziert. Die Entwicklung dieser neuartigen Lötfolien auf Fe-Basis eröffnet dabei neue Möglichkeiten für ein kostengünstiges Fügen von Stählen. Darüber hinaus können grundwerkstoffähnliche Eigenschaften in Bezug auf mechanische und korrosive Eigenschaften erzielt werden.
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Dieser Artikel ist in der Ausgabe 6 (2022) erschienen.

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SCHWEISSEN UND SCHNEIDEN
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