Untersuchung der plastichen Instabilität von Magnesiumlegierungen der nächsten Generation

• Antragsteller: Dr.-Ing. Talal Al-Samman; Professor Dr.-Ing. Sangbong Yi
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420149269

Bei der Entwicklung neuer Prozess- und Werkstoffkonzepte für die Herstellung hochduktiler Magnesiumknetlegierungen spielt die mechanische Instabilität des Materials, die bei der plastischen Verformung auftreten kann, eine signifikante Rolle. Dabei sollen nachteilige Effekte, wie Dehnungslokalisierung, vorzeitiges Versagen, Riefenbildung an der Blechoberfläche durch fundierte Kenntnisse der zugrundeliegenden Mechanismen vermieden werden. Besonders von Interesse ist der Zusammenhang zwischen den dynamischen mikrostrukturellen Phänomenen (Erholung, Rekristallisation und Ausscheidung) und dem Einsetzen der plastischen Instabilität in Abhängigkeit der Prozessparameter und Legierungselementkonzentrationen.In diesem Vorhaben sollen daher anhand ausgewählter Magnesiumlegierungen der nächsten Generation (Mg-Mn-Nd und Mg-Mn-Ca) mit sehr gutem Eigenschaftspotenzial die ablaufenden Mechanismen der plastischen Instabilität auf der Meso- und Mikroskala charakteristisch untersucht und verstanden werden. Mit Blick auf die Mikrostruktur sollen abhängig von der Art und Konzentration der gelösten Legierungselemente und ihre Wechselwirkung mit mobilen Versetzungen bzw. des Ausscheidungszustandes die Prozessbereiche identifiziert werden, in denen plastische Instabilität auftritt. Zusätzlich soll untersucht werden, ob durch die Kombination der Legierungselemente der ternären Legierungen Synergieeffekte erzeugt werden, die das Einsetzen der plastischen Instabilität in stärkerem Umfang beeinflussen als einzelne Legierungselemente. Auch ob solche Effekte ausgeschöpft werden können, um optimierte Texturen und Mikrostrukturen zu erzielen. Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der Leichtbauwerkstoffen im Verkehrs- und Luftfahrtsektor besitzt das beantragte, grundlagenorientierte Vorhaben eine große technische Bedeutung im Zuge neuer Strategien zur Verbesserung der Umformeigenschaften von Magnesiumblechen. Die gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse über die Korrelation zwischen den ausgewählten Legierungselementen und deren Konzentration, den aktivierten Verformungsmechanismen und dem Auftreten der plastischen Instabilität ermöglicht eine metallphysikalisch basierte Optimierung der Prozessführung und des Legierungseinflusses zielgerichtet auf eine verbesserte Blechperformance hinsichtlich Festigkeit und Umformbarkeit.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen