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Projekt
Daten- und theoriegestützte Mikrostrukturgestaltung von hochwertigen HPDC-Sekundäraluminiumlegierungen durch Mikrolegierung und Schmelzkonditionierung
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Karsten Durst; Professorin Dr.-Ing. Carolin Körner; Professorin Dr.-Ing. Bai-Xiang Xu
Fachliche Zuordnung
Mechanik
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung
Förderung seit 2025
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562095270
Ziel dieses Vorhabens ist eine theorie- und datengestützte Mikrostrukturoptimierung die den Einsatz hochwertiger Al-Sekundärlegierungen im Druckguss erlaubt. Wir betrachten dafür das Legierungssystem AlSi10MnMg(+Fe,+Sr), das als Primärlegierung für hochwertige Strukturkomponenten eingesetzt wird. Ein Hauptproblem der Sekundärlegierungen ist der erhöhte Fe-Gehalt durch Verunreinigungen während der Verarbeitung und des Recyclings, was zu nadeligen, spröden, Fe-haltigen intermetallischen Phasen (IPs) führt und somit die mechanischen Eigenschaften verschlechtert. Wir optimieren zunächst die Morphologie der IPs, d.h. die einflussreichen Deskriptoren wie Größe, Form und Position der IPs, um die mechanischen Eigenschaften (z.B. die Bruchdehnung und die Streckgrenze) beizubehalten oder zu verbessern. Mit unseren sich ergänzenden Kompetenzen wollen wir zunächst eine datengesteuerte, durch maschinelles Lernen unterstützte Struktur für das inverse Design von IP-Mikrostrukturen entwickeln, wobei wir sowohl experimentelle als auch simulierte Daten zu Mikrostruktureigenschaften und deren Wechselwirkungen nutzen. Dabei werden sowohl der indirekte inverse Designansatz (z. B. Bayessche Optimierung), als auch der direkte inverse Designansatz durch gradientenbasierte Methoden untersucht. Dadurch wollen wir optimierte mikrostrukturelle Merkmale ermitteln, die zu den gewünschten Materialeigenschaften führen. Um die entworfene optimale Mikrostruktur zu realisieren, werden wir gemeinsam zwei experimentelle Ansätze untersuchen: Mikrolegieren (Veredeln) durch Sr-Zugabe und Schmelzkonditionierung. Zur effizienten Suche nach geeigneten Fe-/Sr-Kombinationen und Parametern der Schmelzekonditionierung wird die indirekte Methode basierend auf Bayesscher Optimierung und den Gaußschen Prozess auf Basis der experimentellen Daten genutzt. Unsere Vision ist, Gießereien den Einsatz von Sekundärlegierungen mit hohen Fe-Gehalten zur Herstellung sicherheitsrelevanter Strukturteile für den Automobilbau zu ermöglichen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
