Entwicklung neuartiger Duplexstähle für die laserbasierte additive Fertigung (PBF-LB/M) mit in situ gebildeter feinkörniger, ferritisch-austenitischer Duplexstruktur

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Andreas Bührig-Polaczek; Professor Dr.-Ing. Ulrich Krupp
• Fachliche Zuordnung: Materialien und Werkstoffe der Sinterprozesse und der generativen Fertigungsverfahren ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 547493296

Die gezielte Einstellung der Werkstoffmikrostruktur während der additiven Fertigung (engl. additive manufacturing, AM) stellt aufgrund der Temperaturzyklen sowie hohen, lokal variierenden Erstarrungs- und Wiederaufschmelzraten eine große Herausforderung dar. Dabei spielen die simultane Abstimmung der Legierungszusammensetzung und AM-Prozessparameter eine wesentliche Rolle. Hierzu sollen im Projekt die grundlegenden flüssig-fest sowie fest-fest Transformationsmechanismen mittels simulativer und experimenteller Untersuchungsmethoden verstanden werden. Auf dieser Basis werden neuartige Duplexstähle entwickelt, die ferritisch-austenitische (ca. 50%-50%) Gefügestrukturen im PBF-LB/M-Prozess (engl. Powder Bed Fusion-Laser Beam/Metals, PBF-LB/M) ausbilden. Neben dem computergestützten Materialdesign werden mittels VIGA-Anlage (engl. Vacuum Inert Gas Atomization, VIGA) Pulverpartikel erzeugt und anschließend im PBF-LB/M -Verfahren verarbeitet. Der Fokus der Forschungsarbeiten liegt auf der Nutzung zugegebener bzw. ausgeschiedener hochschmelzender Partikel zur Begünstigung heterogener Keimbildung während der Erstarrung. Das Ziel ist es, durch die Ausbildung dieser Partikel die Keimbildungsrate im Bereich der Unterkühlung signifikant so zu erhöhen, dass die Vermeidung von epitaktischem Kornwachstum ermöglicht wird. Der Einfluss der resultierenden mehrphasigen, feinkörnigen, äquiaxialen Kornstrukturen auf die mechanisch-technologischen und korrosiven Materialeigenschaften soll untersucht, verstanden und zum gezielten Materialdesign genutzt werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr.-Ing. Christian Haase; Dr.-Ing. Iris Raffeis