Alterung unter Last in Aluminium-Kupfer-Legierungen - Zusammenhänge zwischen Ausscheidungscharakteristik sowie mechanischen Eigenschaften unter monotoner und zyklischer Last

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Olaf Keßler; Professor Dr.-Ing. Thomas Niendorf
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 504978668

In den zurückliegenden Jahrzehnten motivierten die wachsende Nachfrage nach Leichtbau-Materialien und die Notwendigkeit, Komponenten herzustellen, die gegebenen Festigkeitsanforderungen gezielt entsprechen, Forscher und Wissenschaftler, Aluminiumlegierungen für zahlreiche industrielle Anwendungen zu qualifizieren. Aufgrund des sehr guten Verhältnisses von Festigkeit zu Dichte bei Raumtemperatur, höchster Bruchzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit werden Aluminiumlegierungen in großem Umfang in der Luft- und Raumfahrt, im Transportwesen und in der Automobilindustrie eingesetzt. Seit vielen Jahren bemühen sich Forscher die Festigkeit von Legierungen durch den Einsatz verschiedener thermomechanischer Prozessrouten zu erhöhen. Dabei steht die Ausscheidungshärtung/Alterung aufgrund der Tatsache, dass dieses Wärmebehandlungsverfahren Komponenten mit hoher Festigkeit bei ausreichend guter Duktilität bereitstellt, weiterhin im Fokus. Die Ausscheidungshärtung kann dabei auch die Bruchzähigkeit von Legierungen verbessern. Obwohl die herkömmliche Alterung seit Jahrzehnten Anwendung findet, hat die Alterung unter Last von Legierungen erst in jüngster Zeit weitreichende Aufmerksamkeit erregt. Die Kriechalterung ist eine Kombination aus künstlicher Alterung und plastischer Verformung, die es ermöglicht eine erforderliche plastische Verformung sowie gleichzeitig die Ausscheidungshärtung zu erreichen. Somit zeigt dieser Ansatz ein großes Potenzial für viele Anwendungen in der Praxis. Bisher durchgeführte Studien analysierten den Einfluss der Kriechalterung auf die mikrostrukturelle Entwicklung und die mechanischen Eigenschaften von Aluminiumlegierungen. Es besteht jedoch ein erheblicher Mangel an Daten und grundlegendem Verständnis zu verschiedenen Aspekten der Kriechalterung von Aluminiumlegierungen. So verbleibt unklar wie a) die Ausscheidungsstruktur nach der Kriechalterung von thermomechanischen Parametern, b) die Ausscheidungskinetik während der Kriechalterung von thermomechanischen Parametern abhängen, sowie c) Legierungselementen auf das Kriechalterungsverhalten Einfluss nehmen und d) sich die monotonen und zyklisch-mechanischen Eigenschaften von kriechgealterten Aluminiumlegierungen darstellen. Mit dem vorliegenden Projekt soll ein tiefgreifendes Verständnis der Mechanismen im Zusammenhang mit der Kriechalterung von Aluminiumlegierungen und ihrer Auswirkungen auf die endgültigen mechanischen Eigenschaften erarbeitet werden sowie das Verständnis durch modellbasierte Bewertung gefördert werden, u.a. mit Blick auf andere Legierungen, die auf einer Ausscheidungsverfestigung beruhen und dabei anfällig sind für Veränderungen der Mikrostruktur unter Belastungsbedingungen ähnlich der Kriechalterung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen