Untereutektoide Zink-Aluminium-Kupfer-Legierungen für Gleitlageranwendungen

Im Zuge der Energiewende und zunehmend umweltbezogener Regulierungen steigt der Bedarf an bleifreien und leistungsfähigen Alternativen zu konventionellen Gleitlagerwerkstoffen. ZnAlCu-Legierungen bieten in diesem Zusammenhang sowohl ökologische als auch technologische Vorteile.
ZnAlCu-Legierungen sind jedoch noch nicht ausreichend unter der in Gleitlagern vorherrschenden Druckbeanspruchung untersucht. Der Fokus der Arbeit liegt daher auf ihrem mechanischen Verhalten unter quasistatischer sowie zeitabhängiger Druckbelastung sowie der bereits bei Raumtemperatur auftretenden Alterung. Im Rahmen eines breit angelegten Legierungsscreenings werden systematisch Legierungen mit variierenden Al- (bis 20 Gew.%) und Cu-Gehalten (bis 3 Gew.%) charakterisiert und der Referenzlegierung SnSb12Cu6ZnAg gegenübergestellt. Weiterhin werden drei ausgewählte Legierungszusammensetzungen hinsichtlich ihrer Gefügestabilität während des Druckkriechens sowie während einer künstlichen Alterung bei Temperaturen von bis zu 240°C detailliert betrachtet und die auftretenden Mechanismen diskutiert. Aufbauend auf den Erkenntnissen der Alterungsversuche wird abschließend ein Vorgehen vorgestellt, um mechanische Kennwerte unter betriebsnahen Bedingungen zu inter bzw. extrapolieren.