Mikrostruktur- und mechanismenkorrelierte Charakterisierung des Korrosionsermüdungsverhaltens der kriechfesten Magnesiumlegierungen DieMag422 und AE42

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Frank Walther
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 258700985

Voraussetzungen für den sicheren und effizienten Einsatz von Magnesiumlegierungen in industriellen Anwendungen, insbesondere der Automobilindustrie, sind eine hohe Kriech- und Ermüdungsfestigkeit bei ausreichender Korrosionsbeständigkeit. Werkstoffe für Getriebe- oder Kurbelgehäuse müssen Temperaturen bis etwa 200 °C standhalten. Die Kriechbeständigkeit kann durch das Zulegieren chemischer Elemente und die Bildung intermetallischer Phasen verbessert werden. Hiermit kann allerdings eine Verschlechterung der generell geringen Korrosions-beständigkeit von Magnesium einhergehen, da sich im Material mikrogalvanische Elemente ausbilden. Korrosive Beanspruchung wiederum reduziert i.A. die Lebensdauer unter zyklischer Beanspruchung, so dass im Sinne optimierter Magnesiumwerkstoff- und -bauteileigenschaften die Wechselwirkung zwischen chemischer Zusammensetzung, Kriechfestigkeit, Korrosions-beständigkeit und Ermüdungsfestigkeit qualitativ und quantitativ bekannt sein muss. Zur zuverlässigen Auslegung und Lebensdauerberechnung magnesiumbasierter Bauteile müssen daher korrosive und zyklische Beanspruchungen, im Sinne einer mechanismenorientierten Bewertung gleichzeitig ablaufender Verformungs- und Korrosionsvorgänge, kombiniert betrachtet und der Einfluss dieser Korrosionsermüdung für Magnesiumlegierungen systematisch bewertet werden. In aktuellen Forschungsarbeiten existieren zwar Ansätze, die den Einfluss von Korrosion auf das Ermüdungsverhalten von Magnesiumlegierungen beschreiben, jedoch fehlen hierbei anwendungsoptimierte sowie insbesondere zeit- und ressourcenschonende Prüfkonzepte.Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens soll am Beispiel der zwei warmfesten Magnesium-legierungen DieMag422 und AE42, deren Anwendungsgebiete das o.g. Belastungsspektrum beinhalten, der Einfluss von Korrosion auf das Ermüdungsverhalten in-situ ermittelt werden. Zur vergleichenden Charakterisierung des Korrosionsermüdungsverhaltens soll eine neue Prüfstrategie angewandt werden, die auf der Grundlage anwendungsoptimierter physikalischer und elektrochemischer Sensorik sowie begleitender Mikrostrukturuntersuchungen bei überschaubarer Probenanzahl einen detaillierten Erkenntnisgewinn gewährleistet. Die erzielten Ergebnisse sollen dazu genutzt werden, eine modellbasierte Korrelation zum Korrosion-Mikrostruktur-Eigenschaft-Zusammenhang qualitativ wie quantitativ zu entwickeln, die auf Grundlage des Korrosions- und Ermüdungsverhaltens eine zuverlässige Abschätzung der Ermüdungsfestigkeit und Lebensdauer in Abhängigkeit korrosiver Schädigung ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen