Hochentropielegierungen
Herstellung, Charakterisierung und Simulation von mittels PBF-EB hergestellten TRIP/TWIP Compositionally Complex Alloys
Ziel des Projektes ist die reproduzierbare und lokale Anpassung der Legierungszusammensetzung einer Fe‑Mn‑Co‑Cr „Compositionally Complex Alloy“ (CCA) mittels Elektronenstrahl‑Pulverbettschmelzen (PBF‑EB). CCA-Legierungen haben aufgrund der High Entropie Effekte häufig einmalige Eigenschaftskombinationen, wie hohe Oxidation‑, Korrosionsbeständigkeit und sehr gute mechanische Festigkeiten, sowie eine hohe Dehnung. Die Reduktion des Mangangehaltes in Fe‑Mn‑Co‑Cr CCA führt zu einer Veränderung der Stapelfehlerenergie und übt somit einen erheblichen Einfluss auf den in der Mikrostruktur stattfinden Umwandlungsmechanismus (TRIP oder TWIP Effekt) aus. Somit ergibt sich die Möglichkeit ein anwendungsoptimiertes Eigenschaftsprofil und graduierte Mikrostrukturen einzustellen. Durch den Einsatz der Phasen-Feld-Methode kann der stark instationäre Erstarrungsprozess sicher simuliert werden. Des Weiteren wird die Kornfeinung durch die martensitische γ à ε Umwandlung während des thermischen Zyklierens im Bauprozess und der Heiz‑ und Kühlphasen in Abhängigkeit des Mn‑Gehaltes simuliert. Zur Bewertung der Ergebnisse werden die entstehenden Proben umfangreichend werkstoffwissenschaftlich untersucht. Neben einer eingehenden mikrostrukturellen Charakterisierung (u.a. mittels REM, EBSD, XRD und CT) werden die mechanischen Eigenschaften mittels statischer Prüfverfahren wie dem Zugversuch und der Härteprüfung untersucht. Dabei sollen erste Erkenntnisse über das Zusammenwirken verschiedener Mikrostrukturtypen erzielt werden. Hierfür sind die Rückführung und der Vergleich der experimentell ermittelten Ergebnisse in die Simulation von großer Bedeutung.
Durch die synergetische Kombination der Untersuchungen zur Prozess‑Mikrostruktur‑Eigenschaftskorrelation seitens der TU Dresden und der simulativen Unterstützung seitens der Ruhr‑Universität Bochum werden umfassende Kenntnisse zur Einstellung lokal angepasster Mikrostrukturvariationen und deren Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften ermittelt. Des Weiteren wird ein grundlegendes Verständnis über den Legierungsprozess mittels PBF‑EB erarbeitet.
Ansprechpartner
Projektpartner
Ruhr Universität Bochum