Versagensanalyse eines gegossenen, offenzelligen, eisenbasierten Schwamms von der submikro- bis zur Makroebene

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Claudia Fleck
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 385154737

Offenporige Stahlschwämme sind viel versprechende Kandidaten für schlagabsorbierende Anwendungen. Sie sind in der Regel kostengünstig, haben eine geringe Dichte und im Vergleich zu Aluminiumschwämmen vereinen sie eine höhere Festigkeit mit hoher Duktilität und Zähigkeit. Bisherige Arbeiten beziehen sich dennoch fast ausnahmslos auf Aluminiumschäume und -schwämme. Da Aluminiumlegierungen ein grundlegend anderes Verformungs- und Versagensverhalten aufweisen als Stähle und da das Wissen über Stähle in kompakter Form wegen der kleinen Größe der Stege und den unterschiedlichen Gießbedingungen nicht einfach auf Schäume übertragen werden kann, beruht die Weiterentwicklung von Stahlschwämmen auf verbesserten Kenntnissen der Mikrostruktur/mechanische-Eigenschaften-Beziehungen dieser Schwämme. In diesem Projekt planen wir deshalb, das mechanische Verhalten und die Mikrostruktur eines neuartigen, gegossenen Stahlschwamms und seiner Stege auf verschiedenen Längenskalen vom sub-µm- bis zum cm-Bereich durch Kombination der mechanischen Prüfung von Schwammproben und einzelnen, aus dem Schwamm herauspräparierten Stegen mit 2D mikroskopischen und 3D tomographischen Methoden zu charakterisieren. Die Ergebnisse werden mit früheren Ergebnissen zum Verhalten austenitischer Stahlschwämme verglichen, und Korrelationen zwischen den verschiedenen Mikrostrukturen und den sich ergebenden Schwammeigenschaften werden abgeleitet. Die Beziehungen zwischen der Stegmikrostruktur und den mechanischen Eigenschaften auf den verschiedenen Längenskalen werden zusammengeführt und zur Ableitung von Vorschlägen zu möglichen Verbesserungen de Mikrostruktur und der Herstellungsprozesse von Stahlschwämmen genutzt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen