Open Access

Roland Marstatt

• Das Rührreibschweißen ist ein Fügeverfahren, bei dem die Werkstücke mit einem verschleißbeständigen Werkzeug lokal an den Stoßflächen plastifiziert, durchmischt und konsolidiert werden, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erzeugen. Da bei diesem Verfahren die Schmelztemperatur der Grundwerkstoffe typischerweise nicht überschritten wird, ist es möglich, qualitativ hochwertige Verbindungen artfremder Werkstoffkombinationen zu realisieren. Die Dissertation zeigt ein vertieftes Verständnis der atomaren Vorgänge an der Grenzfläche von rührreibgeschweißten Mischverbindungen. Außerdem wurde nach prozessseitiger Einflussnahme die Änderung von Art und Ausprägung der effektiv wirksamen Bindemechanismen erforscht. In Aluminium-Titan-Verbindungen konnten intermetallische Schichten an der Grenzfläche detektiert werden, wie sie bereits für Aluminium-Kupfer-Verbindungen bekannt waren. Die dadurch entstehende metallische Bindung und der damit einhergehende Stoffschluss wurden als dominanterDas Rührreibschweißen ist ein Fügeverfahren, bei dem die Werkstücke mit einem verschleißbeständigen Werkzeug lokal an den Stoßflächen plastifiziert, durchmischt und konsolidiert werden, um eine stoffschlüssige Verbindung zu erzeugen. Da bei diesem Verfahren die Schmelztemperatur der Grundwerkstoffe typischerweise nicht überschritten wird, ist es möglich, qualitativ hochwertige Verbindungen artfremder Werkstoffkombinationen zu realisieren. Die Dissertation zeigt ein vertieftes Verständnis der atomaren Vorgänge an der Grenzfläche von rührreibgeschweißten Mischverbindungen. Außerdem wurde nach prozessseitiger Einflussnahme die Änderung von Art und Ausprägung der effektiv wirksamen Bindemechanismen erforscht. In Aluminium-Titan-Verbindungen konnten intermetallische Schichten an der Grenzfläche detektiert werden, wie sie bereits für Aluminium-Kupfer-Verbindungen bekannt waren. Die dadurch entstehende metallische Bindung und der damit einhergehende Stoffschluss wurden als dominanter Mechanismus identifiziert. Eine Deformation der Grenzfläche und das Vermischen der Fügepartner erzeugt einen zusätzlichen Formschluss. Dieser ist aber für eine Anbindung nicht zwingend notwendig. Einen großen Einfluss auf die Scherzugfestigkeit hatte die Dicke der intermetallischen Phasenschichten. Sie entstehen durch Interdiffusion und ihre Dicke ist exponentiell von der Prozesstemperatur abhängig. Zur Vermessung und Charakterisierung der Schichten wurde Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie genutzt.…
• Friction stir welding is a joining process in which the workpieces are locally plastivised, mixed and consolidated at the interfaces using a wear-resistant tool in order to create a material bond. Since the melting temperature of the base materials is typically not exceeded in this process, it is possible to realise high-quality joints of dissimilar material combinations. The dissertation shows an in-depth understanding of the atomic processes at the interface of friction stir welded mixed joints. In addition, the change in the type and characteristics of the effective bonding mechanisms was investigated after process-side influence. In aluminium-titanium joints, intermetallic layers could be detected at the interface, as they were already known for aluminium-copper joints. The resulting metallic bond and the associated material closure were identified as the dominant mechanism. Deformation of the interface and mixing of the joining partners creates an additional form materialFriction stir welding is a joining process in which the workpieces are locally plastivised, mixed and consolidated at the interfaces using a wear-resistant tool in order to create a material bond. Since the melting temperature of the base materials is typically not exceeded in this process, it is possible to realise high-quality joints of dissimilar material combinations. The dissertation shows an in-depth understanding of the atomic processes at the interface of friction stir welded mixed joints. In addition, the change in the type and characteristics of the effective bonding mechanisms was investigated after process-side influence. In aluminium-titanium joints, intermetallic layers could be detected at the interface, as they were already known for aluminium-copper joints. The resulting metallic bond and the associated material closure were identified as the dominant mechanism. Deformation of the interface and mixing of the joining partners creates an additional form material closure. However, this is not absolutely necessary for a bond. The thickness of the intermetallic phase layers had a major influence on the shear tensile strength. They are formed by interdiffusion and their thickness is exponentially dependent on the process temperature. Scanning and transmission electron microscopy were used to measure and characterise the layers.…