Computertomographische Untersuchung des Ermüdungsverhaltens eines hybriden automobilen Fahrwerksbauteils aus Aluminium und CFK

Ziel dieser Arbeit ist die computertomographische Untersuchung eines hybriden Längslenkers aus Aluminium und CFK (kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff) nach einer Ermüdungsbelastung, um die dabei entstehenden Versagensmechanismen zu bestimmen. Der Längslenker ist Teil der Radaufhängung am Automobil und wird mit Hilfe eines optimierten Prepreg-Press-Prozesses hergestellt. Dabei werden CFK-Prepregs mit Hilfe eines partiell temperierten Werkzeuges in das zuvor umgeformte, gekühlte Aluminiumbauteil eingeformt und ausgehärtet, wodurch thermische Eigenspannungen und draus resultierender Verzug des Bauteils reduziert werden können. Anschließend wird der hybride Längslenker zyklisch im Zugschwellbereich mit einer Amplitude von 5 kN um die Mittelspannung von 9 kN bei einer Frequenz von 2 Hz belastet. Mittels Computertomographie wird das Bauteil vor der Belastung auf Fertigungsfehler überprüft, welche einen Einfluss auf das Ermüdungsverhalten des Bauteils haben könnten. Da während der Belastung zunächst ein kontinuierliches aber kein plötzliches Versagen erwartet wird, soll nach einer ersten Belastungsstufe, indem bemerkbar die ersten Ermüdungserscheinungen auftreten, die Computertomographie (CT) verwendet werden, um die Versagensmechanismen im Werkstoff erkennen und untersuchen zu können. Die CT-Ergebnisse zeigen, dass das Bauteil im unbelasteten Zustand keine erkennbaren fertigungsbedingten Fehler aufweist. Nach dem Ermüdungsversuch konnten in einem Bauteilbereich, der aus vorangegangenen FEM-Simulationen als auch aus dem statischen Zugversuch als kritisch bewertet wurde, deutlich sichtbare Schädigungen im Bauteil beobachtet werden. Typische Versagensmechanismen wie Zwischenfaserbruch, sowie Delaminationen wurden mittels CT detektiert, wobei Delaminationen hauptsächlich an der Grenzschicht zwischen Aluminium und CFK in engen Radien auftreten

Analyse der Schädigungsmechanismen bei der Korrosion von nichtrostenden Stählen in wässrigen Elektrolyten

Gegenstand dieser Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von chlorid- und wasserstoffperoxidhaltigen Elektrolyten auf das Korrosionsverhalten der drei nichtrostenden Stähle 1.4510, 1.4016 und 1.4301. Dazu wird mithilfe von potentiodynamischen Polarisationsmessungen das Korrosionsverhalten betrachtet und das Schädigungsbild nach den Versuchen mittels Licht-, Rasterelektronen- und Laserscanningmikroskopie analysiert. Anhand der aus den Polarisationsmessungen abgeleiteten Potentialdifferenzen zeigt sich eine zunehmende Korrosionsneigung bei steigenden Chloridkonzentration. Unter den untersuchten Bedingungen erweist sich der austenitische Stahl (1.4301) korrosionsbeständiger gegenüber Lochkorrosion als die ferritischen Stähle (1.4016, 1.4510). Weiterhin kann durch die Zugabe von Wasserstoffperoxid eine starke Zunahme der Korrosionsneigung festgestellt werden, wobei sich der ferritische Stahl (1.4510) korrosionsbeständiger als der (1.4016) darstellt. Die mikroskopischen Untersuchungen geben erste Hinweise darauf, dass die verschiedenen Ausscheidungen in den nichtrostenden Stählen einen wichtigen Einfluss auf das Korrosionsverhalten und die Schädigungsmechanismen haben. Die im Lochgrund gefundenen Ausscheidungen stellen mögliche Keime für eine weitere Lochkorrosion dar. Der ferritische Stahl (1.4016) besitzt dabei eine hohe Anzahl von Chromcarbiden und weist zudem eine hohe Anzahl von Korrosionslöchern auf. Allgemein unterscheiden sich die Korrosionsschädigungen der Stähle bezogen auf die Lochanzahl und -größe stark voneinander. Die geringste Korrosionsschädigung ist am 1.4301 zu beobachten, da dieser nur eine geringe Lochanzahl und kleine Löcher aufweist