Herstellung von hybriden ultrafeinkörnigen Materialien mittels Hochdruck-Torsion-Extrusion-Verfahren

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Horst Hahn; Dr. Julia Ivanisenko
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 353142053

Eine wissenschaftlich begründete Vorgehensweise wird für die Herstellung von neuen hybriden ultrafeinkörnigen Materialien mit hoher Festigkeit und Duktilität basierend auf der neuen Technologie von schweren plastischen Umformung (SPD) durch Hochdruck-Torsion-Extrusion (HPTE) vorgeschlagen. Solche hybride Materialien sind Komposite auf Metallbasis, die sich aus zwei oder mehreren Komponenten zusammensetzen und deren Eigenschaften durch ihre innere Architektur entscheidend bestimmt sind. Solche Architekturen werden durch Verarbeitung der Proben mittels HPTE erreicht, die zu Gradienten-Materialien mit geänderter Mikrostruktur (und teils auch Phasenzusammensetzung) in bestimmten Probenbereichen führen, und/oder Einführung von verstärkende Elementen mit spezieller Morphologie. Als wesentliches Ergebnis wird erwartet, dass die mechanischen, physikalischen und funktionellen Eigenschaften solcher Hybrid-Materialien deutlich verbessert werden können, was für die ingenieurtechnische Anwendung in Bezug auf Zuverlässigkeit und Lebensdauer von Komponenten von großer Bedeutung ist. Als Modellmaterialien werden reines Kupfer, Cu-Ag und Al- Legierungen sowie unlegierter Kohlenstoffstahl genommen, um die verschiedenen Arten von innerer Probenmorphologie zu demonstrieren. Alle experimentellen Arbeiten werden durch Computersimulationen mit FEM-Methoden begleitet. Neben den Messungen der mechanischen Eigenschaften von hybriden Materialien wird die Mikrostruktur mit XRD, EBSD/SEM, TEM und EELS, usw. untersucht. Als Ergebnis des Vorhabens können innovative technologische Verarbeitungsprozesse erwartet werden. Weiterhin werden die geplanten Arbeiten ergänzt durch enge Kooperationen mit den Universitäten Melbourne, Australien (Theorie der nanostrukturierten hybriden Materialien), Metz, Frankreich (Computersimulationen der Mikrostrukturentwicklung) und Donetsk, Ukraine (Simulationen der mechanischen Eigenschaften).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Australien, Frankreich, Ukraine
• Großgeräte: Universal-Zugprüfmaschine
• Gerätegruppe: 2900 Statische und quasistatische Prüfmaschinen und -anlagen
• Kooperationspartner: Professor Dr. Yan Beygelzimer; Professor Dr. Yuri Estrin; Professor Lazlo S. Toth