Herstellung, strukturelle Charakterisierung und Untersuchung der mechanischen Eigenschaften ultrafeinkörniger und nanokristalliner geordneter Fe3Al-(X=Cr, Ti) Legierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Georg Frommeyer (†); Professor Dr. Reiner Kirchheim, seit 4/2009
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 36627985

Legierungen auf der Basis von Fe3Al mit D03-Überstrukturgitter besitzen aufgrund ihrer erhöhten Warmfestigkeit und Kriechbeständigkeit bei guter Zähigkeit im mittleren Temperaturbereich von 400 °C bis 650 °C sowie der ausgezeichneten Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit hervorragende Eigenschaften insbesondere als Strukturwerkstoffe für Einsatztemperaturen bis etwa 800 °C. Die relativ ge ringe Duktilität bei Raumtemperatur sowie die bei hohen Temperaturen von T > 650 °C abnehmend e Festigkeit begrenzen ihre breitere Anwendung. Eine Erhöhung der Raumtemperaturduktilität kann durch geeignete thermomechanische Behandlung [1-3] sowie durch Legieren mit Chrom erzielt werden. Eine deutliche Erhöhung der Warmfestigkeit wird durch gezielte Nutzung der Fließgrenzen- Anomalie (Anstieg der Festigkeit im Temperaturbereich von 500 °C – 600 °C) sowie durch Mischkristallverfestigung, Ausscheidungshärtung und durch mechanisches Legieren die Dispersionshärtung mit fein verteilten Oxidpartikeln (ODS-Legierungen) erreicht [4,5]. Aufgrund der vielfältigen Vorteile, die ultrafeinkörnige bzw. nanokristalline Eisenaluminide aufweisen können, sollen in diesem Gemeinschaftsprojekt wesentliche Problemstellungen bezüglich der Stabilisierung der Mikrostruktur im Bereich der potentiellen Einsatztemperatur von ca. 600 °C – 700 °C systematisch untersucht wer den. Die vorgesehenen Untersuchungen erfordern eine umfassende chemische und strukturelle Charakterisierung nano- und mikrokristalliner Eisenaluminiumlegierungen auf der Basis von Fe3Al-(X = Cr, Ti) unter Einsatz moderner atomar auflösender Untersuchungsmethoden, wie der 3D-Atomsonde (TAP), der Feld-Ionen Mikroskopie (APFIM), unterstützt durch die analytische Elektronenmikroskopie (TEM, EDS und FTEM) und Röntgenfeinstrukturanalyse. Begleitend werden die mechanischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Korngröße, dem Ordnungsgrad (Fernordnungsparameter 'S') sowie der atomaren Defektstruktur im Temperaturbereich von – 50 °C bis 700 °C bestimmt und mit den strukturellen Parametern korreliert. Eine vollständige Beschreibung und Modellierung des Zusammenhangs zwischen der Struktur und den mechanischen Eigenschaften für diese Legierungsklasse wird somit angestrebt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Ralf Rablbauer
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Tala àt Al-Kassab, bis 4/2009