Vermeidung von Korngrenzendekohäsion während Flüssigmetalversprödung von neuartigen hochfesten Stählen

• Antragsteller: Dr.-Ing. Reza Darvishi Kamachali; Dr. Tilmann Hickel; Professor Dr. Robert Maaß
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 539309680

Moderne hochfeste Stähle sind eine wichtige Materialklasse für die Infrastruktur und den Automobilsektor. Die laufende Entwicklung hin zu hochfesten Stählen der 3. Generation geht mit einem jahrzehntealten Problem einher: Nach einer Galvanisierung (Zn-Beschichtung) zur Passivierung des Stahls kann es zu einer erheblichen Verschlechterung der Eigenschaften kommen, wenn anschließend Methoden angewandt werden, die Zink lokal schmelzen. In dieser Konstellation führt die Koexistenz eines flüssigen Metalls in Kontakt mit einem festen Substrat, hier Zn und Fe, über Korngrenzenphänomene zur Versprödung – ein Phänomen, das als Flüssigmetallversprödung (Liquid-Metal Embrittlement, LME) bezeichnet wird. Da es sich um ein dringendes Problem für die Industrie handelt, sind grundlegende Ansätze erforderlich, um LME bei modernen Stählen, bzw. im Fe-Zn System, zu verstehen und abzumildern. Basierend auf unsere früheren Arbeiten, in denen wir nanoskalige, korngrenzenschwächende intermetallische Phasenbildung lange vor der LME-Mikrorissbildung entdeckten und einen Fe-Zn Segregationsübergang als Ursache identifizierten, haben wir uns hier vorgenommen, LME durch thermodynamische Ansätze zur Unterdrückung des treibenden Segregationsübergangs zu mildern. In Kombination mit atomistischen Simulationen und moderner Transmissionselektronenmikroskopie werden galvanisierte binäre oder ternäre Fe Modelllegierungen untersucht, um i) systematisch zu zeigen, wie der Segregationsübergang unterdrückt werden kann, um ii) anfängliche Korngrenzenphasen vor der Korngrenzenrissbildung zu identifizieren und um iii) zu quantifizieren, wie spezifische Legierungselemente die Korngrenzen in Fe schwächen. Im Falle einer erfolgreichen Durchführung dieses Projekts wird eine grundlegende Strategie zur Eindämmung von LME in Stählen geschaffen worden sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartner: Dr. Anirban Chakraborty