Dipl.-Ing. Sebastian Weis

Beitrag zur Entwicklung partikelverstärkter Weich- und Weichaktivlote zum Fügen temperaturempfindlicher Aluminiummatrix-Verbundwerkstoffe

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Kurzfassung in Deutsch

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Entwicklung, Herstellung und Charakterisierung partikelverstärkter Weich- und Weichaktivlote mit dem Ziel der Eigenschaftsverbesserung der Lötverbindungen. Ausgehend vom Stand der Wissenschaft und Technik wird ein Konzept zur Einbringung von keramischen Verstärkungspartikeln in eine Sn-Basis-Lotmatrix erarbeitet und umgesetzt. Im Falle partikelverstärkter Weichaktivlote wird durch das zusätzliche Legieren der Lotmatrix mit dem reaktiven Element Titan die Ausbildung von zwei Reaktionszonen erreicht, welche die Haftung zwischen Partikel und Matrix steigern. Die mechanischen Eigenschaften dieser Verbindungen werden gegenüber der Partikelverstärkung ohne Aktivelement weiter verbessert. Zum Fügen der Aluminium- und Alumi-niummatrix-Verbundwerkstoffe (AMC) findet ein ultraschallunterstütztes Lötverfahren Anwendung, das eine Benetzung ohne den Einsatz von Flussmitteln ermöglicht. Die hergestellten Lötverbindungen zeichnen sich durch gesteigerte Verbindungsfestigkeiten, vor allem bei erhöhten Temperaturen, sowie eine verbesserte Kriechbeständigkeit aus. Aufgezeigt wird das Potenzial der Lote anhand von Zug- und Scherzugversuchen sowie Kriechuntersuchungen, die mit den Ergebnissen der Mikrostrukturanalyse und der fraktografischen Bewertung korreliert werden. Die Arbeit schließt mit einer Diskussion und sich daraus ergebenden Folgerung. Weiterhin liefert sie Ansätze für weitere Forschungstätigkeiten auf diesem Gebiet.

Kurzfassung in Englisch

This thesis deals with the development, manufacturing and characterisation of particle-reinforced solders and active solders to improve the mechanical properties of soldered joints. Based on the state of the art, a concept for embedding of ceramic particles in a Sn-based filler matrix is planed and realised. In the case of particle-reinforced active solders two interfacial reaction layers which increase the bonding between the particles and the filler matrix are formed due to the alloying by the reactive element Ti. The mechanical properties of these joints are improved in comparison to particle-reinforced solders without surface-active elements. For joining of aluminium and aluminium matrix composites (AMC), an ultrasound-supported soldering process was used, that accomplishes a fluxless wetting. The produced joints are featured by an improved joining strength, mainly at elevated temperatures, and an increased creep resistance. The potential of the developed solders is performed by tensile and shear as well as creep tests that are correlated with the results of the micro-structural and fractographical analysis. The Discussion and the drawn conclusions summarise the work and give new approaches for following investigations.

weitere Metadaten

Erschienen in Schriftenreihe Werkstoffe und werkstofftechnische Anwendungen
übersetzter Titel
(Englisch)
Contribution to the development of particle-reinforced solders and active solders for joining of temperature-sensitive aluminium matrix composites
Titel der Schriftenreihe
(Deutsch)
Schriftenreihe Werkstoffe und Werkstofftechnische Anwendungen ; 45
Schlagwörter
(Deutsch)
Löten, Verbundwerkstoffe, partikelverstärkte Weich- und Weichaktivlote, Verbundlote, ultraschallunterstütztes Löten, MMC
Schlagwörter
(Englisch)
Soldering, Composites, particle-reinforced solders and active solders, Composite fillers, ultrasound-supported soldering
SWD SchlagworteLöten, Werkstoff
DDC Klassifikation669
DDC Klassifikation670
DDC Klassifikation 673
Institution(en) 
HochschuleTU Chemnitz
FakultätFakultät für Maschinenbau
ProfessurInstitut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik
BetreuerUniv. Prof. Dr.-Ing- habil. Bernhard Wielage
GutachterUniv. Prof. Dr.-Ing- habil. Bernhard Wielage
Prof. Dr.-Ing. Holger Klose
DokumententypDissertation
SpracheDeutsch
Tag d. Einreichung (bei der Fakultät)17.02.2012
Tag d. Verteidigung / Kolloquiums / Prüfung20.03.2012
Veröffentlichungsdatum (online)04.04.2012
persistente URNurn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-85829
ISSN1439-1597

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