Mechanismenbasierte Bewertung des Einflusses der Pulverherstellung und Prozessparameter auf die Mikrostruktur und das Verformungsverhalten von SLM-verdichteten C+N-Stählen an Luft und in korrosiver Umgebung

• Antragsteller: Dr.-Ing. Nils Ellendt, seit 7/2022; Professor Dr.-Ing. Frank Walther; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber, seit 3/2023
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 372290567

In dem Forschungsvorhaben „Mechanismenbasierte Bewertung des Einflusses der Pulverherstellung und Prozessparameter auf die Mikrostruktur und das Verformungsverhalten von SLM-verdichteten C+N-Stählen an Luft und in korrosiver Umgebung“ konnten grundlegende Zusammenhänge zwischen der Herstellung N-legierte Ausgangspulver, dem Gefügebildungsprozess während der L-PBF-Prozessierung (engl. Laser-Powder Bed Fusion) N-legierter Stähle und den damit verbundenen Eigenschaften verstanden werden. Während des Forschungsvorhabens wurden eine Reihe neuer wissenschaftlicher Fragen aufgeworfen, die nun im Rahmen des hier beantragten Fortsetzungsprojektes beantwortet werden sollen.Zu diesem Zweck verfolgt das Forschungsvorhaben einen ganzheitlichen Ansatz über die gesamte Prozesskette, der sowohl die Herstellung des Ausgangspulvers, die grundlegende Charakterisierung als auch die Verarbeitung dieses Ausgangspulvers mittels L-PBF, ein mögliches Post-Processing und die Charakterisierung des sich bildenden Gefüges und der damit verbundenen Eigenschaften berücksichtigt. Im Einzelnen sollen Untersuchungen der Partikel-Partikel-Interaktion in fließenden Pulvern Rückschlüsse auf die globalen Pulvereigenschaften erlauben und eine Korrelation zu den Pulverherstellungs- und Pulverkonditionierungsparametern ermöglichen. Darüber hinaus gilt es, günstige Partikeleigenschaften für den L-PBF-Prozess abzuleiten, wobei neben Pulvern im Ausgangszustand auch rezyklierte Pulver betrachtet werden. Entsprechend der im L-PBF-Prozess aufgeprägten thermischen Bedingungen steht weiter die Erstarrungsreihenfolge N-legierter Austenite und Duplex-Stähle in Abhängigkeit ihres Cr- und Ni-Äquivalents im Fokus der Untersuchungen. Es sollen grundlegende Erkenntnisse zum Zusammenhang von primärer Erstarrung, Phasenbildungskinetik, Defektbildung und den resultierenden Werkstoffeigenschaften gewonnen werden. Ferner wird der Einfluss unterschiedlicher Post-Processingverfahren mit Druckunterstützung (HIP) sowie mit Erzeugung einer schmelzflüssigen Phase (SLPS) auf das Gefüge und die Eigenschaften der N-haltigen Werkstoffe untersucht. Zur umfassenden Charakterisierung der prozess- und legierungsabhängigen Werkstoffeigenschaften erfolgen zyklisch-mechanische Untersuchungen an Luft und in korrosiver Umgebung, wobei insbesondere der Versagensablauf und Rissfortschritt in den L-PBF-gefertigten Duplexstählen im Fokus stehen. Die Interpretation der Charakterisierung der Gefüge sowie der mechanischen und chemischen Eigenschaften erfolgt entsprechend der Kompetenzen der einzelnen Projektpartner unter Berücksichtigung der gesamten Prozesskette.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Theisen, bis 3/2023; Dr.-Ing. Volker Uhlenwinkel, bis 7/2022