Untersuchung von duktilitätsregulierenden Faktoren in kubisch-raumzentrierten (krz) Stählen verstärkt durch intermetallische B2-(Ni,Fe)Al-Ausscheidungen

• Antragsteller: Professor Javad Mola, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 562780065

Die Al-Zugabe in Stählen begünstigt die Bildung intermetallischer Phasen. Kubisch-raumzentrierte (krz) Stähle, die Al und Ni enthalten, können B2-geordnete intermetallische Ausscheidungen der Art (Fe,Ni)Al bilden. Trotz ihres positiven Beitrags zur Festigkeit führen B2-Ausscheidungen bei Verformungstemperaturen nahe Raumtemperatur zu einem Verlust an Duktilität. Dies gleicht den Leichtbauvorteil von Al aus und schränkt den Einsatz von Al-legierten Stählen ein. Das geplante Projekt zielt darauf ab, diesen Nachteil von aluminiumlegierten krz-Stählen zu überwinden, indem die Bildung von B2-Ausscheidungen in ferritischen nichtrostenden Stählen gezielt gesteuert wird. Zur Untersuchung der Auswirkungen werden anschließend Zugversuche und Charakterisierungen durchgeführt. Die Störung der inhärenten "Würfel-zu-Würfel"-Orientierungsbeziehung zwischen der krz-Matrix und den B2-Ausscheidungen und die Erleichterung der plastischen Verformung von B2-Ausscheidungen gehören zu den Faktoren, die für die Beeinflussung der Duktilität untersucht werden. Die Fähigkeit von B2 zur plastischen Verformung wird wiederum gesteuert, indem die Belastungsrichtung im einkristallinen Ferrit angepasst wird - um den Schmid-Faktor zu regulieren - und indem die Verformungstemperatur und die B2-Größe gesteuert werden. Das Projekt wird auch die Bedingungen für das Auftreten des Spaltbruches ("cleavage") in Al-legierten Stählen untersuchen, um unter anderem festzustellen, ob Spaltbruch auch dann auftreten kann, wenn Al vollständig in Lösung ist. Für eine phasenspezifische Analyse der Entwicklung von Gitterverformungen und Mikroverzerrungen während des einachsigen Zugversuches sind In-situ-Hochenergie-Röntgenbeugungsexperimente (HEXRD) geplant. Die Gitterverformungen und Mikroverzerrungen korrelieren wiederum jeweils mit den Spannungen bzw. der Fehlerdichte. Die HEXRD-Experimente werden daher dabei helfen, die Spannungsverteilung zwischen Ferrit und den B2-Ausscheidungen zu ermitteln und den Beginn der plastischen Verformung in B2 zu bestimmen. Durch die getrennte Untersuchung potenzieller Faktoren, die zur Versprödung beitragen können, wird ihre relative Bedeutung bewertet. Dieses Verständnis eröffnet die Möglichkeit zur Entwicklung von leichten, ressourceneffizienten, hochfesten nichtrostenden Stählen, die gleichzeitig duktil sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen