Optimierung des Ermüdungsverhaltens von TWIP-Stählen durch gezielte Vorverformung

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 191212885

In Industrie und Forschung wird die Entwicklung von Leichtbaumaterialien hoher spezifischer Festigkeit stark vorangetrieben. Zu diesen Materialien zählen hoch manganhaltige TWIP-Stähle (TWinning Induced Plasticity), die ein hohes Maß an Duktilität bei gleichzeitig hoher Festigkeit aufweisen. Diese besonderen Eigenschaften lassen sich durch eine verformungssinduzierte Zwillingsbildung bei einer plastischen Verformung erklären. Dabei verfestigt ein TWIP-Stahl schon bei geringen Verformungen durch die Zwillingsbildung und verhindert dadurch eine Einschnürung. Durch den Einsatz von TWIP-Stählen, z.B. im Automobilbereich für die Karosserie, können gleichzeitig deutliche Gewichtseinsparungen und eine höhere Sicherheit der Fahrzeuginsassen durch die hohe Verfestigung der Stähle im Fall eines Unfalls erzielt werden. Zudem sind die TWIP-Stähle besonders interessant für den Karosseriebau, da aufgrund ihrer extremen Umformbarkeit im kaltverformten Bereich eine ausreichend verbleibende Duktilität zu verzeichnen ist, so dass diese Stähle durchaus im kaltgeformten Zustand technisch einsetzbar sind. Das grundlegende Verständnis zu den Interaktionen der verschiedenen Verformungsmechanismen unter wechselnden Belastungsbedingungen, d.h. monoton bzw. zyklisch mechanisch und/oder wechselnd thermisch, ist für die TWIP-Stähle noch nicht vollständig entwickelt. Ein essentieller Parameter ist die Umgebungstemperatur während der Verformung. So werden bei monotoner Verformung, bedingt durch die Höhe der Stapelfehlerenergie, bei verschiedenen Temperaturen verschiedene Mechanismen wie der TRIP-Effekt (TRansformation Induced Plasticity), der TWIP-Effekt und/ oder ausschließlich Gleiten aktiviert. In konsequenter Weiterführung der bisherigen Untersuchungen soll aufbauend auf den in der bisherigen Projektlaufzeit gewonnenen Kenntnissen in der beantragten Fortsetzung des Forschungsprojektes ein grundlegendes Verständnis hinsichtlich der Ermüdungseigenschaften besonders unter Betrachtung des Aspekts des Temperatureinflusses erarbeitet werden. Hierzu soll der TWIP-Stahl in verschiedenen mikrostrukturellen Ausganszuständen umfassend hinsichtlich seiner Eigenschaften unter zyklischer Belastung charakterisiert werden. Dabei stehen die Charakterisierung der Mikrostruktur und die Wechselwirkung von gezielt eingestellten mikrostrukturellen Details sowie eine Korrelation mit dem mechanischen Verhalten der TWIP-Stähle weiterhin im Vordergrund.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen