Kornorientierungsabhängiges Nitrierverhalten kubischer und hexagonaler Substrate

• Antragstellerin: Dr. Maryam Akhlaghi
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 343168123

Verschiedene Nitrieruntersuchungen zeigen, dass polykristalline austenitische und ferritische Fe-Basislegierungen aufgrund von Makroeigenspannungen eine Nitriergeschwindigkeit aufweisen, welche von der lokalen kristallographischen Orientierung der an der Probenoberfläche liegenden Körner abhängt. Genauer gesagt nehmen sowohl der an der Probenoberfläche messbare Stickstoffgehalt als auch die Diffusionstiefe des Stickstoffs mit einem steigenden Winkel zwischen der Oberflächennormale und der nächstgelegenen {100}-Richtung ab. Dieses Phänomen kann heterogenen, kornorientierungsabhängigen lokalen Spannung in den verschiedenen Körnern zugeschrieben werden, welche aufgrund der intrinsischen elastischen Anisotropie des jeweiligen Materials zustande kommt. Bisher wurde dieser Effekt nur an beschränkt vielfältigen kubischen Legierungen mit Zenerschen Anisotropieverhältnis größer als eins beobachtet. Um die entsprechenden Modellvorstellungen jedoch besser untermauern zu können, sind Untersuchungen zur Kristallorientierungsabhängigkeit des Nitrierverhaltens von sich stärker voneinander unterscheidenden Materialien angebracht. Deshalb ist das Hauptziel der beantragten Forschungsaktivitäten die Untersuchung des kornorientierungsabhängigen Nitrierverhaltens von Materialien mit sich stärker voneinander unterscheidenden elastischen Eigenschaften und Kristallstrukturen. So werden nun W-Basislegierungen (W-V und W-Ti) mit Zenerschen Anisotropieverhältnis gleich eins und Mo-Basislegierungen (Mo-Cr, Mo-V und Mo-Ti) mit Zenerschen Anisotropieverhältnis kleiner als eins sowie hexagonale Co-Basislegierungen (Co-Cr und Co-V) ins Auge gefasst. Inneres Nitrieren der Mo- und W-Basislegierungen wird bei moderater Temperatur von 900 °C mit NH3-Gas oder NH3/H2-Gasgemischen durchgeführt. Dieses ist das erste Mal, dass ein inneres Nitrieren dieser Metalle auf Basis von NH3 als Stickstoffquelle untersucht wird. Weiterhin wird Tieftemperaturnitrieren von Co-Basislegierungen bei 350-450 °C wahrscheinlich zu metastabilem hexagonalen Mischkristall führen, analog zur bisher allein bekannten Bildung von expandiertem Austenit beim Tieftemperaturnitrieren von rostfreiem Stahl. Somit wird ein hexagonaler expandierter Mischkristall zum ersten Mal systematisch untersucht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Andreas Leineweber