Prof. Dr. Martin Dienwiebel

Der Einsatz von Magnesium (Mg)-Legierungen in Leichtbaukomponenten hat aufgrund des hohen Verhältnisses von Festigkeit zu Dichte eine hohe Attraktivität für verschiedene Anwendungen in der Automobil- und besonders in der Luftfahrtindustrie. Allerdings weisen sie eine notorisch geringe Verschleißfestigkeit auf, was viele Anwendungsszenarien ausschließt. Vor allem für Komponenten der Kraftübertragung, die ständiger Gleitbewegungen ausgesetzt sind, eignen sich Mg-Legierungen bislang trotz vieler Anstrengungen um die Verschleißmechanismen von Mg-Legierungen zu verbessern (z. B. Dispersions-, Ausscheidungs-, und Lösungshärtung) nicht.

In jüngster Zeit hat die Entwicklung von Mg-Legierungen, die Phasen mit einer langreichweitig periodischen Stapelordnung (LPSO) enthalten, neue Hoffnung geweckt, da sie hervorragende mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Rolle der LPSO-Phase ist dabei entscheidend für den Verfestigungsmechanismus dieser Legierungen. In Zusammenarbeit mit der Kumamoto Universität, die bei der Entwicklung dieser Legierungen Pionierarbeit geleistet hat, wurden die Verschleißeigenschaften von Mg-Zn-Y-, mit einer LPSO-Phase mit einem Pin-on-Disc (POD)-Tribometer untersucht. Die resultierende tribologisch induzierten Gefügeveränderungen wurde mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) charakterisiert. Außerdem wurde der Einfluss der LPSO-Phase und der Ausscheidungen auf die Verschleißeigenschaften und die Verschleißmechanismen durch den direkten Vergleich von zwei LPSO-Legierungen untersucht. Dabei zeigte sich, dass die α-Mg-Körner in der verschlissenen Mg₉₇Zn₁Y₂-Legierung dynamisch unter tribologischer Belastung rekristallisierten, wohingegen die Mg₉₆Zn₂Y₂-Legierung plastisch verformt wurde, was wahrscheinlich zu Kaltverfestigung und geringerem Verschleiß führte.

Überraschenderweise kam es bei einer Erhöhung der Normalkraft zu einer lokalisierten plastischen Verformung aufgrund der dynamischen Rekristallisation in dem oberflächennahen Gefüge. Das Vorhandensein einer feinen plättchenförmigen LPSO-Phase behinderte die dynamische Rekristallisation der α-Mg-Körner unter Last, während sie die Dicke der dynamisch rekristallisierten Schicht nach der Gleitverformung reduzierte.  Weitere Informationen finden sich in einem Artikel, der in der Zeitschrift WEAR veröffentlicht wurde.

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