WO2004022802A1 - Verfahren zur herstellung eines bauteils, bauteil und verwendung - Google Patents

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preform
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Definitions

  • the invention relates to a method for producing a component comprising an intermetallic ceramic composite material according to claim 1 and a component comprising an intermetallic ceramic composite material according to the preamble of claim 16 and a use of the component according to claim 20.
  • Intermetallic ceramic composites such as z. B. are described in DE 197 50 599 AI, are usually based on pressure infiltration of a porous ceramic preform through a liquid metal, the liquid metal converting components of the preform into intermetallic phases in one reaction.
  • the object of the invention is to provide a method for producing a component with an intermetallic ceramic composite material and a component of this type which has lower thermal stresses when subjected to high temperatures and which causes less tool wear during manufacture.
  • the object is achieved in a method with the features of claim 1, in a component according to claim 15, and in a use according to claim 20.
  • the inventive method according to claim 1 comprises the following steps:
  • At least one reactive component is mixed with auxiliary substances.
  • the reactive component consists at least partially of titanium oxide.
  • Auxiliaries can be binders, fillers, solvents or inorganic additives.
  • a porous ceramic preform is produced from this mixture in a manner known per se.
  • the preform has an open porosity between 46% and 60%.
  • the preform is placed in a die casting tool and infiltrated with an aluminum alloy (hereinafter referred to as aluminum) under pressure.
  • the infiltration creates an aluminum-ceramic composite material, hereinafter simply called PKI (porous ceramic infiltration).
  • PKI porous ceramic infiltration
  • the PKI material can be surrounded by aluminum to form functional areas of a component.
  • the temperature treatment is expediently carried out in such a way that the aluminum melts at least partially and reacts with the titanium oxide or with the possible further reactive components (reaction reaction).
  • An implementation reaction below the solidus temperature of aluminum is fundamentally thermodynamically possible, but it takes a long time. Titanaluide and aluminum oxide are the reaction products.
  • the course of the reaction depends on the composition of the aluminum alloy. It has been shown that a silicon content in the aluminum alloy hinders the formation of pure titanium aluminides.
  • the silicon encourages a spontaneous, uncontrolled course of the reaction. For reasons of casting technology, a completely silicon-free aluminum alloy is difficult to achieve, but the silicon content in the alloy should not be more than 7.3% by weight. This corresponds to the silicon content of an AlSi7Mg alloy.
  • the silicon content is preferably less than 2% by weight, particularly preferably less than 1% by weight.
  • IMC intermetallic composite
  • the preform porosity between 46% and 60% is particularly suitable for complete infiltration of the preform. At lower porosities the preform tends to clog when infiltrating, at higher porosities the preform may not have sufficient strength for pressure infiltration.
  • the porosity of the preform determines the amount of aluminum that is available for the reaction.
  • the stoichiometric ratio of aluminum to the reactive component of the preform determines the reaction products of the reaction and the properties of the IMC material.
  • the relatively high porosity of the preform also leads to an increased proportion of metallic or intermetallic phases compared to the prior art, which increases the thermal conductivity of the IMC material and reduces thermal stresses.
  • the preform can have an additional non-reactive, inorganic component. During the pressure infiltration, which usually lasts less than 1 s, there is therefore no autocatalytic (self-sustaining) reaction between the components and the die casting tool is therefore not subjected to additional heat of reaction.
  • non-reactive components lead to an increased thermal conductivity of the IMC material, which sustainably reduces the build-up of thermal voltages at high operating temperatures.
  • Advantageous non-reactive components with a high thermal conductivity are aluminum nitride and silicon carbide.
  • Various metals or intermetallic compounds can also be added as non-reactive components.
  • the proportion of non-reactive components is preferably between 5% and 35%.
  • the reactivity between the preform and the metal is further reduced during the infiltration if the reactive component titanium oxide (Ti0 2 ) is present in its rutile modification.
  • the rutile modification of Ti0 2 is less reactive than an anastase modification of Ti02.
  • Die casting is understood to mean any casting process that is carried out under increased pressure in a metal permanent casting mold.
  • the metallic permanent mold is called die casting tool.
  • a preferred production of the ceramic preform comprises the following steps:
  • Spray granulation in particular leads to a free-flowing powder in a cost-effective manner, which in turn can be processed very well in the cost-effective pressing process of uniaxial pressing.
  • Fillers are used to adjust the desired porosity of the preform. Binding agents can optionally also be suitable for adjusting the porosity.
  • the powder becomes particularly free-flowing and therefore easy to press if, after spray granulation, it has aggregates with diameters between 50 ⁇ m and 120 ⁇ m.
  • Aggregates are understood to mean solid, porous, but not chemically bound, accumulations of individual powder particles.
  • the powder particles usually have a diameter between 0.5 ⁇ m and 5 ⁇ m.
  • the preform can be sintered at a temperature between 900 ° C and 1200 ° C, preferably between 1000 ° C and 1100 ° C.
  • the pore diameter of the preform is between 0.5 ⁇ m and 4 ⁇ m. This area is favorable for the flow behavior of the aluminum during infiltration.
  • the open porosity of the preform is between 46% and 60%, preferably between 52% and 58%.
  • fillers can be added to the green body, which leave pores after debinding.
  • metallic or non-metallic reinforcing fibers can be added to the mixture (hereinafter referred to as called fibers). If metallic fibers are added, these preferably consist of a copper, nickel, iron or titanium alloy. The fibers can also have a coating for protection during the reaction. A good reinforcing effect occurs with fibers with a length between 6 mm and 20 mm.
  • Fibers that have a wave, spiral or zigzag geometry can anchor themselves better in the composite material and thus contribute to an increase in strength.
  • the temperature of the aluminum in a casting reservoir is between 500 ° C and 730 ° C, preferably between 600 ° C and 700 ° C. Lower temperatures can lead to premature solidification of the melts and inadequate infiltration, higher temperatures promote an undesired, spontaneous reaction between the preform and aluminum in the die casting tool. In principle, infiltration of the aluminum in the thixotropic state is also possible with suitable tempering of the preform and the casting device.
  • the heat treatment of the PKI material which leads to the conversion to the IMC material (conversion reaction), preferably takes place between 500 ° C. and 1000 ° C., preferably between 580 ° C. and 800 ° C. Heating rates and holding times depend on the stoichiometric and microstructural composition of the PKI material.
  • the heating time in this temperature range is expediently between 1 h and 8 h.
  • a further solution to the problem according to the invention consists in a component with an intermetallic ceramic composite (IMC) according to claim 16.
  • This material comprises at least one titanium aluminide and aluminum oxide (A1203) and has an aluminum content between 40% and 54%.
  • the aluminum fraction in volume% is based on a ceramic starting mixture, which is converted with the aluminum fraction to form the intermetallic ceramic composite.
  • the aluminum part can be bound z. B. in A1203 or as an aluminum alloy.
  • a silicon content is less than 2% of the aluminum content.
  • the resulting thermal conductivity of this material is more than 15 W / mK, in particular more than 25 W / mK, particularly preferably more than 30 W / mK.
  • the relatively high thermal conductivity has a positive effect on the thermal stresses of the material.
  • a low modulus of elasticity of the intermetallic ceramic composite and a low coefficient of thermal expansion (between 7 x 10 "6 K “ 1 and 13 x 10 "6 K “ 1 ) also have a positive effect on thermal stresses that occur at elevated operating temperatures occur.
  • the component can consist entirely or partially of the IMC material.
  • the component has aluminum areas in addition to the IMC material. It is thus possible to respond to different material requirements in certain component areas.
  • the component according to the invention is particularly suitable to use the component according to the invention as a brake-slide friction ring or as part of a mechanical loader, since the high-temperature resistance and the wear resistance of the IMC material can be used particularly well.
  • Fig. 1 a schematic representation of the method for producing an IMC material.
  • the method according to the invention which is shown in an advantageous embodiment in FIG. 1, comprises the following steps.
  • a mixture of 80% titanium oxide is mixed in the rutile modification 20% by volume A1N.
  • the average grain size of both components is around 3 ⁇ m.
  • binder polyvinyl alcohol fillers and solvents (usually water).
  • filler such as polyclycols or cellulose derivatives can be used.
  • further organic auxiliaries or further ceramic components such as Al203 can be added to the mixture.
  • the aqueous mixture is spray granulated while being sprayed into a spray tower in a hot air jet.
  • the connection of the aggregates is based on toothing and adhesion.
  • the size of the aggregates has an advantageous effect on the flowability and compressibility of the powder.
  • the binding of the aggregates is set in such a way that they disintegrate in a subsequent pressing process.
  • the spray granules are shaken into an annular mold, the granules being compacted by shaking (vibration).
  • a press ram is pressed into the mold with a pressure of approximately 500 bar. After the press ram has been removed, an annular green body is removed from the mold.
  • the green body is debindered in air at about 400 ° C., the binders and the fillers being thermally decomposed and escaping from the green body in the form of volatile components.
  • the debinding medium or fillers even under an inert atmosphere z. B. done under nitrogen.
  • the unbound green body is now called the preform.
  • the preform is sintered at 1000 ° C under nitrogen. Sintering can also take place in air, but it must be taken into account that when the non-reactive components mentioned are mixed in, oxidation of the aluminum nitride begins at around 1150 ° C. If SiC is used as the non-reactive ceramic component, no oxidation takes place during sintering in air in the specified temperature range.
  • Sintering increases the strength of the preform compared to the non-sintered preform.
  • First sinter necks form between the individual particles, which cause an increase in strength compared to the clipping that is present after pressing.
  • the preform has an open porosity of 54% with an average pore diameter of about 4 ⁇ m.
  • the sintering causes a volume shrinkage of 0.5% to 2%.
  • post-processing of the sintered preform is not absolutely necessary, since the volume shrinkage once determined in series production can also be taken into account as an allowance in the pressing tool.
  • the preform is preheated in a suitable oven at a temperature between 500 ° C and 700 ° C.
  • the preheating takes place either in a chamber furnace or, in the case of large series production, in a continuous furnace.
  • the preheating time is selected so that the preform is heated evenly. The exact temperature depends on the heat capacity of the preform, its expansion coefficient and the temperature of the aluminum to be infiltrated.
  • the preheated preform is placed in a die casting tool.
  • the tool is designed in such a way that the bending moments that act on the preform are minimized. This affects the forces that occur due to a fixation in the tool and the forces that result from the pressure of the aluminum.
  • the pressure infiltration follows the same principles as a conventional pressure casting process, with a 1st phase, a second phase and a 3rd phase.
  • Aluminum melt of an Al-Mg alloy which has a temperature of 700 ° C. in a reservoir, is conducted to the die casting tool via filling devices.
  • the first phase of the die casting process is carried out so far that a gate of the die casting tool and up to 60% of a mold cavity that surrounds the preform is filled with the aluminum melt.
  • the 1st phase is carried out with a comparatively low piston speed of 0.1 m / s to 0.8 m / s (corresponds to the speed of the aluminum melt).
  • the mechanical stress on the preform is limited by the low melt speed.
  • the speed is increased to 1 m / s to 2.5 m / s.
  • the increase in speed serves to build up pressure in a third phase.
  • the pressure is usually between 600 bar and 1000 bar and depends on the geometry of the mold cavity and the piston speeds of the previous 1st and 2nd phase.
  • the aluminum is densified and the preform is infiltrated.
  • the infiltration temperature of the aluminum melt is above the liquid temperature of the aluminum alloy or above the melting point of the aluminum, since otherwise the aluminum may solidify prematurely and the infiltration may break off.
  • a critical temperature depends, among other things, on the composition of the preform, the temperature of the preform and the temperature of the die casting tool. The possibility of such a reaction is strongly inhibited by the choice of the preform raw materials, the titanium oxide in the rutile modification and the aluminum nitride.
  • Aluminum nitride is an optional addition of the mixture as a raw material, it advantageously has a high thermal conductivity, but also leads to higher raw material costs.
  • the critical temperature of the aluminum is above 730 ° C.
  • the aluminum temperature is set empirically and depends on the structure of the die casting machine, since the heat loss of the aluminum from the reservoir via the filling devices to the die casting tool is dependent on the design.
  • the aluminum alloy used is an AlSiMg alloy with approx. 1% alloy components. More common ones Casting alloys such as AlSi7Mg can also be used as long as the silicon content is below 7.3%. Pure aluminum is also advantageous, but from the point of view of casting technology it requires more effort.
  • the PKI material obtained by the infiltration is then subjected to a heat treatment.
  • the PKI material is heated up to above the solidus temperature of the aluminum alloy or above the melting point of the aluminum. As soon as the liquid metal phases are present in the PKI material, the reaction starts.
  • the reaction temperature is preferably kept just above (10 ° -50 ° C.) above the respective solidus temperature.
  • the solidus temperature changes during the reaction because different components of the alloy are consumed. Exceeding the liquidus temperature should be avoided in the initial stage of the reaction.
  • the reaction proceeds in an idealized form as follows:
  • the end product of the reaction is an IMC material consisting of 35% Al 3 Ti, 30% Al 2 0 3 , 25% AlN and 10% Al.
  • the proportion of residual aluminum can be controlled by the porosity of the preform and by the proportion of AlN in the preform.
  • Intermetallic compounds of alloy components of the aluminum alloy can also be part of the IMC material.
  • the alloy components can also be embedded in the crystal lattice of the titanium aluminides. For these reasons, aluminum alloys as low as possible up to pure aluminum are advantageous, insofar as this is expedient for reasons of casting technology.
  • Example 2 Example 2
  • the preform is produced analogously to Example 1, but the infiltration is carried out using a squeeze casting process.
  • a preform preheated at 600 ° C is placed in a squeeze casting tool, which essentially corresponds to a die casting tool. Infiltration takes place continuously, driven by a squeeze piston with a feed rate of 200 mm / s.
  • the squeeze piston has a diameter of 80 mm, the final pressure is 800 bar.
  • the infiltration is completed in about 0.5 s.
  • the parameters mentioned depend on the geometry of a PKI component to be produced.
  • the fibers consist of an iron-cobalt-nickel alloy. They have an average length of 10 mm and a diameter of 170 ⁇ m. The fibers have an elastic modulus of approx. 300 MPa and a tensile strength of 600 MPa. They are resistant to oxidation in air up to 1100 ° C.
  • a brake disc friction ring made of an IMC material, comprising the following phase composition (in vol%):
  • the Al3Ti phase is largely three-dimensionally networked.
  • the other phases are at least partially three-dimensionally networked.
  • the material has a thermal conductivity of 24 W / mK.
  • the elastic modulus of the material is 110 MPA, the bending strength is 250 MPa and the thermal expansion coefficient is 8 10 -1 K -1 .
  • a brake disc friction ring made of an IMC material comprising the following phase composition (in vol%):
  • the Al 3 Ti phase is also three-dimensionally cross-linked and the material has properties similar to that in Example 5.
  • the fibers are integrated in a matrix which is formed from the Al 3 Ti, Al 2 0 3 and SiC phases.
  • An interface between the fibers and the matrix is designed such that a tensile or bending load has a lower strength than the matrix or the fibers. As a result, energy is separated when the interfaces are separated. before it is consumed and the material exhibits a pseudo-productive breaking behavior. The elongation at break is increased compared to the unreinforced material.
  • a composite component comprising an IMC material analogous to Examples 4 to 6 is produced by a method analogous to Examples 1 to 3.
  • the preform and the mold cavity are geometrically matched to one another in such a way that after solidification, the component has areas made of PKI material and aluminum.
  • Aluminum areas and PKI areas are firmly connected.
  • the PKI material is then selectively heated via inductive heating and converted to the IMC material.
  • the aluminum areas remain unaffected.
  • the finished component accordingly has areas that are subject to high wear, for example, to the IMC material, areas that, for. B. require high ductility as connection areas to other components are designed in the appropriate aluminum.
  • Selective heating can also be done by another suitable heating source, e.g. B. by laser treatment or an infrared source.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das einen Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff, umfasst und folgende Verfahrensschritte einschliesst: . Herstellen einer Mischung aus mindestens einer reaktiven wobei die reaktive Komponente Titanoxid umfasst, . Herstellung einer keramischen Preform aus der Mischung, . wobei die keramische Preform eine offene Porosität zwischen 46 % und 60 % aufweist, . Einlegen der keramischen Preform in ein Druckgiesswerkzeug, . Druckinfiltrieren der keramischen Preform mit Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zu einem Aluminium-Keramik-Verbundmaterial, wobei die Aluminiumlegierung weniger als 7,3 Gew. % Silizium aufweist, . Wärmebehandlung des Aluminium-Keramik-Verbundmaterials oberhalb 500°C zur Umwandlung in einen Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, Bauteil und Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils umfassend einen Intermetallic-Keramik-Verbundwerk- stoffs nach Anspruch 1 sowie ein Bauteil umfassend einen In- termetallic-Keramik-Verbundwerkstoff nach dem Oberbegriff von Anspruch 16 sowie eine Verwendung des Bauteils nach Anspruch 20.
Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoffe, wie sie z. B. in der DE 197 50 599 AI beschrieben werden, basieren in der Regel auf eine Druckinfiltration einer porösen keramischen Preform durch ein flüssiges Metall, wobei das flüssige Metall in einer Reaktion Komponenten der Preform in intermetallische Phasen umwandelt.
Diese intermetallischen Phasen sind meistens hochtemperaturbeständig, verschleißbeständig und weisen eine hohe Oxidati- onsresistenz auf.
Für einige Anwendungen, z. B. als Bremse besitzen diese Werkstoffe jedoch eine zu geringe Wärmeleitfähigkeit, was u. a. zu hohen WärmeSpannungen führt. Zudem belastet eine hohe Reaktivität zwischen Infiltrationsmetall (meistens Aluminium) und Preform wie im Beispiel der DE 197 50 599 AI die Standzeit der Druckgießwerkzeuge, was zu erhöhten Produktionskosten führt. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit einem Intermetallic-Keramik- Verbundwerkstoff und ein derartiges Bauteil bereitzustellen, das bei Hochtemperaturbelastung geringere WärmeSpannungen aufweist, und in der Herstellung einen geringeren Werkzeugverschleiß verursacht .
Die Lösung der Aufgabe besteht in einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, in einem Bauteil nach Anspruch 15, sowie in einer Verwendung nach Anspruch 20.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 umfasst folgende Schritte :
Mindestens eine reaktive Komponente wird mit Hilfsstoffen gemischt. Die reaktive Komponente besteht zumindest teilweise aus Titanoxid. Hilfsstoffe können hierbei Bindemittel, Füllstoffe, Lösungsmittel oder anorganische Zusatzstoffe sein. Aus dieser Mischung wird auf an sich bekannte Weise eine poröse keramische Preform hergestellt. Die Preform weist eine offene Porosität zwischen 46 % und 60 % auf. Die Preform wird in ein Druckgiesswerkzeug eingelegt und mit einer Aluminiumlegierung (im Folgenden Aluminium genannt) unter Druck infiltriert. Durch die Infiltration wird ein Aluminium-Keramik- Verbundmaterial erzeugt, das im Folgenden vereinfacht PKI (poröse Keramik Infiltration) genannt wird. Das PKI-Material wird anschließend einer Temperaturbehandlung unterzogen.
Das PKI-Material kann zur Ausbildung von funktionalen Bereichen eines Bauteils bereichsweise von Aluminium umgeben sein.
Die Temperaturbehandlung wird in zweckmäßiger Weise so geführt, dass das Aluminium zumindest teilweise aufschmilzt und mit dem Titanoxid, bzw. mit den möglichen weiteren reaktiven Komponenten reagiert (Umsetzungsreaktion) . Eine Umsetzungsreaktion unterhalb der Solidustemperatur des Aluminiums ist grundsätzlich thermodynamisch möglich, jedoch langwierig. Als Reaktionsprodukte entstehen Titanalu inide und Aluminiumoxid. Der Reaktionsverlauf der Umsetzungsreaktion ist neben der reaktiven Komponente der Preform von der Zusammensetzung der Aluminiumlegierung abhängig. Es hat sich gezeigt, dass ein Siliziumanteil in der Aluminiumlegierung die Bildung von reinen Titanaluminiden behindert. Zudem wird durch das Silizium ein spontaner unkontrolliert ablaufender Reaktionsablauf begünstigt. Aus gießtechnischen Gründen ist eine vollständig siliziumfreie Aluminiumlegierung schwer zu realisieren, der Siliziumanteil in der Legierung sollte jedoch nicht mehr als 7,3 Gew. % betragen. Dies entspricht dem Siliziumanteil einer AlSi7Mg-Legierung. Bevorzugt liegt der Siliziumanteil jedoch geringer als 2 Gew. %, besonders bevorzugt geringer als 1 Gew. % .
Die nichtreaktiven Komponenten verhalten sich während der Reaktion weitgehend inert. Das entstandene Material ist ein In- termetallic-Keramik-Verbundwerkstoff, im Folgenden vereinfachend IMC (intermetallic Composite) genannt.
Die Preformporosität zwischen 46 % und 60 % ist für eine vollständige Infiltration der Preform besonders geeignet . Bei niedrigeren Porositäten neigt die Preform beim Infiltrieren zum Verstopfen, bei höheren Porositäten weist die Preform möglicherweise keine ausreichende Festigkeit für die Druckinfiltration auf.
Durch die Porosität der Preform wird die Aluminiummenge festgelegt, die für die Umsetzungsreaktion zur Verfügung steht. Das stöchiometrische Verhältnis des Aluminiums zur reaktiven Komponente der Preform bestimmt die Reaktionsprodukte der Umsetzungsreaktion und die Eigenschaften des IMC-Werkstoffs . Die relativ hohe Porosität der Preform führt auch im Vergleich zum Stand der Technik zu einem erhöhten Anteil an Metallischen oder intermetallischen Phasen, wodurch die Wärmleitfähigkeit des IMC-Materials steigt und WärmeSpannungen reduziert werden. Zur weiteren Unterdrückung der Reaktivität während der Druckinfiltration kann die Preform eine zusätzliche nichtreaktive, anorganische Komponente aufweisen. Während der Druckinfiltration, die in der Regel weniger als 1 s andauert, findet somit keine autokatalytische (sich selbst aufrechterhaltende) Reaktion zwischen den Komponenten statt und somit wird das Druckgießwerkzeug nicht durch zusätzliche Reaktionswärme belastet.
Zusätzlich führen die nichtreaktiven Komponenten zu einer erhöhten Wärmeleitfähigkeit des IMC-Werkstoffs, was einen Aufbau von Thermospannungen bei hohen Betriebstemperaturen nachhaltig reduziert. Vorteilhafte nichtreaktive Komponenten mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit sind Aluminiumnitrid und Siliziumkarbid. Auch verschiedene Metalle oder intermetallische Verbindungen können als nichtreaktive Komponenten zugefügt werden. Der Anteil der nichtreaktiven Komponenten liegt bevorzugt zwischen 5 % und 35 %.
Die Reaktivität zwischen der Preform und dem Metall wird während der Infiltration weiter verringert, wenn die reaktive Komponente Titanoxid (Ti02) in ihrer Rutilmodifikation vorliegt. Die Rutilmodifikation des Ti02 ist weniger reaktiv als eine Anastasmodifikation des Ti02.
Unter Druckgießen wird jedes Gießverfahren verstanden, dass unter erhöhtem Druck in einer metallischen Dauergießform durchgeführt wird. Die metallische Dauergießform wird entsprechend Druckgießwerkzeug genannt .
Eine bevorzugt Herstellung der keramischen Preform umfasst folgende Schritte :
• Mischen der Komponenten, gegebenenfalls Zugabe von Bindemitteln und Füllstoffen (Porosierungsmittel)
• sprühgranulieren des gemischten Pulvers,
• uniaxiales Pressen zu einem Grünkörper,
• gegebenen alls entbindern des Grünkörpers. Insbesondere das Sprühgranulieren führt in einer kostengünstigen Weise zu einem rieselfähigen Pulver, das sich wiederum sehr gut in dem kostengünstigen Pressverfahren des uniaxialen Pressens verarbeiten lässt. Füllstoffe dienen zur Einstellung der gewünschten Porosität der Preform. Bindemittel können gegebenenfalls auch zur Einstellung der Porosität geeignet sein.
Besonders rieselfähig und somit gut pressfähig wird das Pulver, wenn es nach dem Sprühgranulieren Aggregate aufweist, die Durchmesser zwischen 50 μm und 120 μm aufweisen. Unter Aggregaten werden hierbei feste, poröse, jedoch nicht chemisch gebundene Anhäufungen von einzelnen Pulverpartikeln verstanden. Die Pulverpartikel haben üblicherweise einen Durchmesser zwischen 0,5μm und 5 μm.
Bei der Zugabe von verschiedenen zusätzlichen Komponenten wie z. B. von Fasern kann diese in zweckmäßiger Weise nach dem Sprühgranulieren im trockenen Zustand erfolgen.
Für ein besseres Handling kann die Preform bei einer Temperatur zwischen 900 °C und 1200 °C bevorzugt zwischen 1000 °C und 1100 °C gesintert werden.
Der Porendurchmesser der Preform beträgt zwischen 0,5 μm und 4 μm. Dieser Bereich ist günstig für das Fließverhalten des Aluminiums während der Infiltration.
Die offene Porosität der Preform liegt zwischen 46 % und 60 %, bevorzugt zwischen 52 % und 58 %. Zur Einstellung der gewünschten Porosität können Füllstoffe dem Grünkδrper beigegeben werden, die nach dem Entbindern Poren hinterlassen.
Zu Erzielung eines pseudoplastischen Verhaltens des IMC- Werkstoffs können der Mischung metallische oder nichtmetallische Verstärkungsfasern beigefügt werden (im Folgenden zusam- menfassend Fasern genannt) . Werden metallische Fasern beigefügt, bestehen diese bevorzugt aus einer Kupfer-, Nickel, Eisen oder Titan-Legierung. Die Fasern können auch zum Schutz während der Reaktion eine Beschichtung aufweisen. Ein guter Verstärkungseffekt stellt sich mit Fasern von einer Länge zwischen 6 mm und 20 mm ein.
Fasern die eine Wellen-, Spiral- oder Zick-Zack-Geometrie aufweisen können sich im Verbundwerkstoff besser verankern und tragen somit zur Festigkeitssteigerung bei.
Die Temperatur des Aluminiums in einem Gießreservoir beträgt zwischen 500 °C und 730 °C, bevorzugt zwischen 600 °C und 700 °C. Niedrigere Temperaturen können zu einem vorzeitigen Erstarren der Schmelzen und zu einer unzureichenden Infiltration führen, höhere Temperaturen fördern eine unerwünschte, spontanen Reaktion zwischen Preform und Aluminium im Druckgießwerkzeug. Grundsätzlich ist bei geeigneter Temperierung der Preform und der Gießvorrichtung auch eine Infiltration des Aluminiums im thixotropen Zustand möglich.
Die Wärmebehandlung des PKI-Materials, die zur Umwandlung zum IMC-Werkstoff führt (Umsetzungsreaktion) , findet bevorzugt zwischen 500 °C und 1000 °C, bevorzugt zwischen 580°C und 800°C statt. Aufheizraten und Haltezeiten hängen hierbei von der stδchiometrischen und mikrostrukturellen Zusammensetzung des PKI-Werkstoffes ab. Die Heizdauer in diesem Temperaturbereich liegt zweckmäßiger Weise zwischen 1 h und 8 h.
Eine weitere erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in einem Bauteil mit einem Intermetallic-Keramik-Verbundwerk- stoff (IMC) nach Anspruch 16. Dieser Werkstoff umfasst mindestens ein Titanaluminid und Aluminiumoxid (A1203) und weist einen Aluminiumanteil zwischen 40 % und 54 % auf. Der Aluminiumanteil in Volumen % ist bezogen auf eine keramische Aus- gangsmischung, die mit dem Aluminiumanteil zu dem Intermetal- lic-Keramik-Verbundwerkstoff umgesetzt wird. Der Aluminiuman- teil kann gebunden z. B. im A1203 oder als Aluminiumlegierung vorliegen. Insgesamt beträgt ein Siliziumanteil weniger als 2 % des Aluminiumanteils. Die resultierende Wärmeleitfähigkeit dieses Werkstoffes beträgt mehr als 15 W/mK, insbesondere mehr als 25 W/mK, besonders bevorzugt mehr als 30 W/mK. Die relativ hohe Wärmeleitfähigkeit wirkt sich positiv auf die WärmeSpannungen des Materials aus.
Ein geringer E-Modul des Intermetallic-Keramik-Verbundwerk- stoffs und ein geringer thermischer Ausdehnungskoeffizient (zwischen 7 x 10"6 K"1 und 13 x 10"6 K"1) wirken sich ebenfalls positiv auf Thermospannungen aus, die bei erhöhten Betriebstemperaturen auftreten.
Das Bauteil kann vollständig oder teilweise aus dem IMC- Werkstoff bestehen. In einer Ausfuhrungsform der Erfindung weist das Bauteil neben dem IMC-Werkstoff Aluminium-Bereiche auf. Somit ist es möglich auf unterschiedliche Werkstoffan- forderung in bestimmten Bauteilbereichen einzugehen.
Besonders geeignet ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteils als Bremsschiebenreibring oder als Bestandteil eines mechanischen Laders, da so die Hochtemperaturbeständigkeit und die Verschleißbeständigkeit des IMC-Werkstoff besonders genutzt werden können.
Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung werden in den folgenden Beispielen und der einzigen Figur näher erläutert .
Dabei zeigt:
Fig. 1, eine schematische Darstellung des Verfahrens zur Herstellung eines IMC-Werkstoffs . Beispiel 1
Das erfindungsgemäße Verfahren, dass in einer vorteilhaften Ausfuhrungsform in Fig. 1 dargestellt ist umfasst folgende Schritte.
Es wird eine Mischung aus 80 % Titanoxid in der Rutilmodifikation 20 Vol. % A1N gemischt. Die mittlere Korngröße beider Komponenten liegt bei etwa 3 μm. Hinzu kommen zusammen etwa 10 Vol % Bindemittel Polyvinylalkohol, Füllstoffe und Lösungsmittel (in der Regel Wasser). Als Füllstoff können z. B. Polyclycole oder Cellulosederivate verwendet werden. Gegebenenfalls können der Mischung noch weitere organische Hilfsstoffe oder weitere keramische Komponenten wie beispielsweise AI203 zugegeben werden.
Die wässrige Mischung wird sprühgranuliert, wobei sie in einen Sprühturm in einen Heißluftstrahl eingedüst werden. Es entstehen hierbei weiche Aggregate, die einen Durchmesser von etwa 90 μm aufweisen. Die Verbindung der Aggregate beruht auf Verzahnung und auf Adhäsion. Die Größe der Aggregate wirkt sich vorteilhaft auf die Rieselfähigkeit und die Pressfähigkeit des Pulvers aus. Die Bindung der Aggregate ist derart eingestellt, dass sie bei einem folgenden Pressvorgang zerfallen.
Das Sprühgranulat wird in eine ringförmige Pressform eingerüttelt, wobei durch das Rütteln (Vibration) das Granulat verdichtet wird. Ein Pressstempel wird mit einem Pressdruck von etwa 500 bar in die Pressform gedrückt. Nach dem Herausfahren des Pressstempels wird ein ringförmiger Grünkörper entformt .
Der Grünkörper wird bei etwa 400 °C an Luft entbindert, wobei die Bindemittel und die Füllstoffe thermisch zersetzt werden und in Form von flüchtigen Komponenten aus dem Grünkörper entweichen. Die Entbinderung kann je nach verwendeten Binde- mittel oder Füllstoffen auch unter inerter Atmosphäre z. B. unter Stickstoff erfolgen. Der entbinderte Grünkörper wird nun als Preform bezeichnet.
Zur besseren Weitehrbehandlung wird die Preform bei 1000 °C unter Stickstoff gesintert. Die Sinterung kann auch unter Luft erfolgen, es muss jedoch dabei berücksichtigt werden, dass bei Beimischung der genannten nichtreaktiven Komponenten bei etwa 1150 °C eine Oxidation des Aluminiumnitrides einsetzt. Bei der Verwendung von SiC als nichtreaktive keramische Komponente findet bei einer Sinterung an Luft im angegebenen Temperaturbereich keine Oxidation statt.
Durch die Sinterung erhöht sich die Festigkeit der Preform gegenüber der nicht gesinterten Preform. Zwischen den einzelnen Partikeln bilden sich erste Sinterhälse aus, die gegenüber der Verklammerung, die nach dem Pressen vorliegt, einen Festigkeitszuwachs bewirken. Die Preform weist eine offene Porosität von 54 % mit einem mittleren Porendurchmesser von etwa 4 μm auf .
Durch die Sinterung wird eine Volumenschrumpfung von 0,5 % bis 2 % hervorgerufen. Eine Nachbearbeitung der gesinterten Preform ist dennoch nicht zwingend notwendig, da der einmal bestimmte Volumenschwund in einer Serienproduktion als Aufmaß im Presswerkzeug mit berücksichtigt werden kann.
Es ist möglich,, auf die Sinterung zu verzichten, da die ungesinterte Preform grundsätzlich eine ausreichende Festigkeit zu Druckinfiltration aufweist. Dennoch erfordert das Handling einer ungesinterten Preform mehr Sorgfalt und Aufwand als das einer gesinterten Preform.
Alternative Herstellungsverfahren für die Preform sind beispielsweise das Schlickergießen, das kaltisostatische Pressen, das heißisostatische Pressen oder das Kernschießen. Zur Druckinfiltration wird die Preform in einem geeigneten Ofen bei einer Temperatur zwischen 500 °C und 700 °C vorgeheizt. Das Vorheizen erfolgt entweder in einem Kammerofen o- der bei einer Großserienproduktion in einem Durchlaufofen. Die Vorheizdauer ist so gewählt, dass die Preform gleichmäßig durchgeheizt wird. Die genaue Temperatur hängt von der Wärmekapazität der Preform deren Ausdehnungskoeffizienten und der Temperatur des zu infiltrierenden Aluminiums ab.
Die vorgeheizte Preform wird in ein Druckgießwerkzeug eingelegt. Das Werkzeug ist derart ausgelegt, dass die Biegemomente, die auf die Preform wirken, minimiert sind. Dies betrifft die Kräfte, die durch eine Fixierung im Werkzeug auftreten und die Kräfte, die durch die Druckeinwirkung des Aluminiums entstehen.
Die Druckinfiltration erfolgt nach den selben Grundlagen wie ein herkömmlicher DruckgussVorgang, mit einer 1. Phase, einer zweiten Phase und einer 3. Phase .
Aluminiumschmelze einer Al-Mg-Legierung, die in einem Reservoir eine Temperatur von 700° C aufweist wird über Befüllvor- richtungen zu dem Druckgießwerkzeug geleitet. Die 1. Phase des Druckgussvorgangs wird soweit geführt, dass ein Anschnitt des Druckgießwerkzeuges und bis zu 60 % eines Formhohlraums, der die Preform umschließt, mit der Aluminiumschmelze gefüllt ist. Die 1. Phase wird mit vergleichsweise geringen Kolbengeschwindigkeit von 0,1 m/s bis 0,8 m/s geführt (entspricht der Geschwindigkeit der Aluminiumschmelze) . Durch die geringe Schmelzengeschwindigkeit wird die mechanische Belastung der Preform eingeschränkt .
In der anschließenden zweiten Phase wird die Geschwindigkeit auf 1 m/s bis 2,5 m/s gesteigert. Die Geschwindigkeitssteigerung dient dazu, in einer dritten Phase ein Druck aufzubauen. Der Druck beträgt üblicherweise zwischen 600 bar und 1000 bar und ist von der Geometrie des Formhohlraums und den Kolbengeschwindigkeiten der vorangegangen 1. und 2. Phase abhängig.
Während der dritten Phase erfolgt eine Nachverdichtung des Aluminiums und die Infiltration der Preform. Die Infiltrationstemperatur der Aluminiumschmelze liegt über der Liqui- dustemperatur der Aluminiumlegierung bzw. über dem Schmelzpunkt des Aluminiums, da ansonsten möglicherweise eine vorzeitigen Erstarrung des Aluminiums eintritt und die Infiltration abbricht.
Andererseits führt eine zu hohe, kritische Temperatur zu einer vorzeitigen Reaktion zwischen der Preform und dem Aluminium. Eine derartige Reaktion läuft spontan und von selbst ab, sie kann nicht abgebrochen werden. Die hierbei erzeugte Wärmemenge ist so groß, dass das Druckgießwerkzeug unbrauchbar wird. Die kritische Temperatur ist unter anderem von der Zusammensetzung der Preform, der Temperatur der Preform und der Temperierung des Druckgießwerkzeuges abhängig. Durch die Wahl der Preform-Rohstoffe, dem Titanoxid in der Rutilmodifikation und dem Aluminiumnitrid wird die Möglichkeit einer derartigen Reaktion stark gehemmt. Aluminiumnitrid ist als Rohstoff eine fakultative Mischungsbeigabe, es weist in vorteilhafter Weise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, führt jedoch auch zu höheren Rohstoffkosten.
Eine genaue Angabe der kritischen Temperatur ist auf Grund der verschiedenen Einflussfaktoren nicht möglich. Im angegebenen Beispiel liegt die kritische Temperatur des Aluminiums (im Gießreservoir) oberhalb von 730 °C.
Die Einstellung der Aluminiumtemperatur erfolgt empirisch und ist vom Aufbau der Druckgießmaschine abhängig, da der Wärmeverlust des Aluminiums vom Reservoir über die Befüllungsein- richtungen bis in das Druckgießwerkzeug bauartbedingt ist. Die verwendete Aluminiumlegierung ist eine AlSiMg-Legierung mit ca. 1% Legierungsbestandteile. Weitere gebräuchliche Gießlegierungen wie die AlSi7Mg sind ebenfalls anwendbar, solange der Siliziumanteil unter 7,3% liegt. Ebenfalls vorteilhaft ist Reinaluminium, dass jedoch aus gießtechnischer Sicht einen höheren Aufwand erfordert .
Das durch die Infiltration erhaltene PKI-Material wird im Weiteren einer Wärmebehandlung unterzogen. Hierzu wird der PKI-Werkstoff bis über die Solidustemperatur der Aluminiumlegierung bzw. über den Schmelzpunkt des Aluminiums aufgeheizt. Sobald die flüssige Metallphasen im PKI-Werkstoff vorhanden sind, setzt die Reaktion ein.
Die Reaktionstemperatur wird bevorzugt knapp (10°-50°C) oberhalb der jeweiligen Solidustemperatur gehalten. Die Solidustemperatur ändert sich während Reaktion, da verschiedene Bestandteile der Legierung verbraucht werden. Ein Überschreiten der Liquidustemperatur sollte im Anfangsstadium der Umsetzungsreaktion vermieden werden. Die Reaktion läuft in idealisierter Form wie folgt ab:
AI + Ti02 -> Al3Ti + Al203 (Gleichung 1)
(Stδchiometriekoeffizienten werden in Gleichung 1 nicht berücksichtigt . )
Als Endprodukt der Reaktion liegt ein IMC-Werkstoff vor, der aus 35 % Al3Ti, 30 % Al203, 25 % AlN und 10 % AI besteht. Der Anteil des Rest-Aluminiums kann durch die Porosität der Preform und durch den Anteil des AlN in der Preform gesteuert werden. Intermetallische Verbindungen von Legierungsbestandteilen der Aluminiumlegierung können ebenfalls Bestandteil des IMC-Materials sein. Die Legierungsbestandteile könne auch im Kristallgitter der Titanaluminide eingelagert sein. Aus diesen Gründen sind möglichst niedrig legierte Aluminiumlegierung bis hin zu Reinaluminium vorteilhaft, soweit dies aus gießtechnischen Gründen zweckmäßig ist. Beispiel 2
Die Herstellung der Preform erfolgt analog dem Beispiel 1, die Infiltration erfolgt jedoch durch ein Squeeze-Casting- Verfahren.
Eine bei 600 °C vorgeheizte Preform wird in ein Squeeze- Casting-Werkzeug gelegt, dass im Wesentlichen einem Druckgießwerkzeug entspricht. Die Infiltration erfolgt kontinuierlich, angetrieben durch einen Squeeze-Kolben mit einer Vorschubgeschwindigkeit von 200 mm/s. Der Squeeze-Kolben hat einen Durchmesser von 80 mm, der Enddruck beträgt 800 bar. Die Infiltration ist in ca. 0,5 s abgeschlossen. Die genannten Parameter sind von der Geometrie eines zu erzeugenden PKI- Bauteils abhängig.
Beispiel 3
Entsprich den Beispielen 1 oder 2, der Mischung werden jedoch 10 Vol % metallische Fasern zugemischt. Die Fasern bestehen aus einer Eisen-Kobalt-Nickel-Legierung. Sie weisen eine mittlere Länge von 10 mm und einen Durchmesser von 170 μm auf. Die Fasern besitzen einen E-Modul von ca. 300 MPa und eine Zugfestigkeit von 600 MPa. Sie sind bis 1100 °C an Luft oxidationsbeständig .
Beispiel 4
Ein Bremsscheibenreibring, aus einem IMC-Werkstoff, umfassend folgende Phasenzusammensetzung (in Vol %) :
40 % Al3Ti 35 % A1203 25 % AlN Die Al3Ti-Phase ist weitgehend dreidimensional vernetzt. Die anderen Phasen sind zumindest teilweise dreidimensional vernetzt. Der Werkstoff weist eine Wärmeleitfähigkeit von 24 W/mK auf. Der E-Modul des Werkstoffs beträgt 110 MPA, die Biegefestigkeit 250 MPa und der thermische Ausdehnungskoeffizient 8 10-1K-1.
Das Zusammenwirken der charakteristischen Werkstoffeigenschaften, einem relativ niedrigen E-Modul (E) und Ausdehnungskoeffizienten (α) und einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit (λ) bzw. Biegefestigkeit (σ) führt zu vorteilhaft geringen WärmeSpannungen TS, die folgender Proportionalität unterliegen:
TS - α x E/ (λ x σ) Gleichung 2
Beispiel 6
Ein Bremsschiebenreibring aus einem IMC-Werkstoff, umfassend folgende Phasenzusammensetzung (in Vol %) :
35 % Al3Ti
35 % Al203
20 % SiC
10 % Al3Ni-Fasern.
Die Al3Ti-Phase ist ebenfalls dreidimensional vernetzt und der Werkstoff weist ähnliche Eigenschaften wie der in Beispiel 5 auf. Die Fasern sind in eine Matrix, die aus den Al3Ti, Al203 und SiC-Phasen gebildet wird, eingebunden. Eine Grenzfläche zwischen den Fasern und der Matrix ist derart gestaltet, dass bei einer Zug- oder Biegebelastung diese eine geringere Festigkeit aufweist als die Matrix oder die Fasern. Dies führt dazu, dass Energie bei der Trennung der Grenzflä- ehe verzehrt wird und der Werkstoff ein pseudoduktiles Bruchverhalten aufweist . Die Bruchdehnung wird gegenüber dem unverstärkten Werkstoff erhöht.
Beispiel 7
Ein Verbundbauteil umfassend einen IMC-Werkstoff analog der Beispiele 4 bis 6 wird nach einem Verfahren analog der Beispiele 1 bis 3 hergestellt. Die Preform und der Formhohlraum sind geometrisch jedoch so aufeinander abgestimmt, dass nach dem Erstarren dass Bauteil sowohl Bereiche aus PKI-Material und Aluminium aufweist. Aluminium-Bereiche und PKI-Bereiche sind fest miteinander verbunden. Das PKI-Material wird anschließend selektiv über induktive Beheizung erhitzt und zu dem IMC-Werkstoff umgewandelt . Die Aluminiumbereiche bleiben hiervon unberührt. Das fertige Bauteil weist demnach an Bereichen, die beispielsweise einem hohen Verschleiß unterliegen den IMC-Werkstoff auf, Bereiche, die z. B. einer hohen Duktilität bedürfen wie Anbindungsbereiche an weitere Bauteile sind in dem dafür geeigneten Aluminium ausgestaltet .
Eine selektive Beheizung kann ebenfalls durch eine andere geeignete Heizquelle, z. B. durch eine Laserbehandlung oder eine Infrarotquelle erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils umfassend einen Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff unter Anwendung folgender Schritte:
• Herstellen einer Mischung aus mindestens einer reaktiven Komponente, die mindestens ein Titanoxid umfasst und Hilfsstoffen,
• Herstellung einer keramischen Preform aus der Mischung,
• wobei die keramische Preform eine offene Porosität zwischen 46 % und 60 % aufweist,
• Einlegen der keramischen Preform in ein Druckgiess- werkzeug, wobei die Preform einen Formhohlraum mindestens teilweise ausfüllt,
• Druckbefüllung des Formhohlraums und gleichzeitiger Druckinfiltration der keramischen Preform mit einer A- luminiumlegierung zu einem Aluminium-Keramik- Verbundmaterial ,
• wobei die Aluminiumlegierung höchstens 7,3 % Silizium enthält,
• Wärmebehandlung des Aluminium-Keramik-Verbundmaterials zur Umwandlung in einen Intermetallic-Keramik- Verbundwerkstoff .
2. Verfahren nach Anspruch 1 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Preform eine nichtreaktive Komponente mit einer
Wärmeleitfähigkeit von mindestens 10 W/mK umfasst.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Titanoxid zumindest teilweise in der Rutilmodifikation vorliegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Herstellung der keramischen Preform folgende Schritte umfasst:
• mischen der Komponenten mit Bindemitteln und/oder Po- rosierungsmittel ,
• Sprühgranulieren der Mischung,
• uniaxiales Pressen der Mischung zu einem Grünkörper,
• Wärmebehandlung des Grünkörpers und thermische Zersetzung der Bindemittel und/oder Porosierungsmittel .
5. Verfahren nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , der sprühgranulierten Mischung weitere Komponenten trocken zugemischt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass durch das Sprühgranulieren ein rieselfähiges Pulver mit Aggregaten im Durchmesser zwischen 50 und 120 μm hergestellt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die keramische Preform bei einer Temperatur zwischen 900°C und 1200 °C gesintert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die keramische Preform einen Porendurchmesser zwischen 0,5 μm und 8 μm aufweist.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Preform eine Porosität zwischen 52 % und 58 % aufweist .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Mischung metallische oder nichtmetallische Verstärkungsfasern beigefügt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die metallischen Verstärkungsfasern auf der Basis von Nickel-, Eisen- oder Titan-Legierungen bestehen.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Verstärkungsfasern eine Länge zwischen 6 mm und 20 mm aufweisen.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , die Fasern eine Wellen-, Spiral- oder Zick-Zack-Geometrie aufweisen.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Aluminium oder die Aluminiumlegierung während des Druckinfiltrieren eine Temperatur zwischen 500°C und 730°C aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Wärmebehandlung des Aluminium-Keramik- Verbundwerkstoffes zwischen 500°C und 1000°C, insbesondere zwischen 580°C und 800°C erfolgt.
16. Bauteil, umfassend einen Intermetallic-Keramik- Verbundwerkstoff, wobei der Intermetallic-Keramik- Verbundwerkstoff mindestens eine Titanaluminid-Phase und mindestens eine Aluminiumoxid-Phase aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff zwischen 40 % und 54 % Aluminium oder einer Aluminiumlegierung enthält, ein Anteil an Silizium weniger als 7,3 % am Anteil des Aluminiums oder der Aluminiumlegierung beträgt und eine Wärmeleitfähigkeit von mehr als 15 W/mK aufweist .
17. Bauteil nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff ein Elastizitätsmodul von weniger als 180 MPa aufweist.
18. Bauteil nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Intermetallic-Keramik-Verbundwerkstoff einen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 7 x 10"6 K"1 und 10 x 13"6K_1 aufweist.
19. Bauteil nach einem der Ansprüche 15 bis 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil neben dem Intermetallic-Keramik- Verbundwerkstoff Funktionselemente aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung aufweist.
20. Verwendung eines Bauteils nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Bauteil eine Bremsscheibe, ein Bremsscheiben- reibring oder Bestandteil eines mechanischen Laders ist.
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