Forschungsprojekte – Institut für Werkstoffkunde

SFB 1153 Tailored Forming

Wärmebehandlung für belastungsangepasste Werkstoffeigenschaften von Tailored Forming-Komponenten

Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 1153 „Tailored Forming“ werden im Teilprojekt Wärmebehandlungsstrategien für Tailored Forming-Komponenten entwickelt. Ziel ist dabei eine lokale Anpassung der Werkstoffeigenschaften. Neben dieser lokalen Anpassung der mechanischen Eigenschaften sollen zudem die Erwärmung- und Abkühlvorgänge über die gesamte Prozesskette betrachtet und dabei Zielkonflikte zwischen Umform- und Wärmebehandlungsparametern aufgelöst werden. Da die Verbundzone der Fügepartner die entscheidende Herausforderung darstellt, kommt der Analyse ihrer Entwicklung (Schichtdicke, mikrostrukturelle Zusammensetzung) in allen Prozessschritten eine besondere Bedeutung zu. Um die Wärmebehandlung zu realisieren, wird eine auf Induktionserwärmung und Luft-Wasser Spraykühlung basierende Temperierungsanlage Entwickelt (siehe Abb. 1). Im Nachgang an das Härten der Stahl-Funktionsflächen kann dann eine simultane Wärmebehandlung von Stahl-Aluminium-Verbunden über verschiede Routen entwickelt und analysiert werden (Abb.2)

Jahr: 2015

Förderung: DFG - SFB 1153 TP A2

Laufzeit: 07/2015-06/2019

Ressourceneffizienz/Nachhaltigkeit

Charakterisierung des Kriechverhaltens einer Nickelbasis-Superlegierung unter nicht-isothermen Bedingungen und Modifikation der Kriechlebensdauer mittels Stromimpulsbehandlung

In diesem Projekt wird das Kriechverhalten der einkristallinen Nickelbasis-Superlegierung CMSX-4 untersucht. Dazu werden nicht-isotherme Zeitstandversuche durchgeführt, bei denen die Proben vergleichsweise hochfrequenten Temperaturänderungen unterzogen werden. Darüber hinaus werden die Proben mit Elektroimpulsen zwischenbehandelt. Die Impulse hoher Stromdichte wirken sich auf die Versetzungsanordnung sowie die lokale chemische Zusammensetzung und damit auf das Kriechverhalten aus.

Jahr: 2021

Förderung: DFG

Laufzeit: 01/2021- 12/2023
Entwicklung vielkristalliner zweiphasiger CoNiAl-Formgedächtnislegierungen mit hoher funktioneller Stabilität

Ziel des Projektes ist das Problem des Korngrenzenversagens in polykristalline Formgedächtnislegierungen zu überwinden. Die Strategie hierzu umfasst ein gezieltes Aufwachsen einer duktilen γ-Phase an den Korngrenzen und die Unterstützung einer reversiblen Umwandlung dieser Phase in ihre Tieftemperaturmodifikation (ε-Phase). Durch anschließende spannungsinduzierte Martensit-(SIM)-Alterung werden feinste folgende Ausscheidungen gebildet, die eine vollständige γ-ε-Umwandlung unterstützen.

Jahr: 2021

Förderung: DFG

Laufzeit: 04/2021 – 03/2024
Entwicklung eines Greybox-Modells zur Prognose der Leistungsfähigkeit PVD-beschichteter Hartmetallwerkzeuge

Obwohl der überwiegende Teil von Zerspanprozessen mit geometrisch bestimmter Schneide mit beschichteten Hartmetallwerkzeugen durchgeführt wird, ist das reale, komplexe Einsatzverhalten dieser Werkzeuge nach derzeitigem Stand der Forschung weder zufriedenstellend messbar, noch ausreichend modellhaft beschreibbar. Um eine wissensbasierte Qualifizierung PVD-beschichteter (physical vapour deposition) Werkzeuge durchführen zu können, ist die Kenntnis über Versagensbeginn, Verschleißfortschritt und Restlebensdauer erforderlich. Neben den Schichteigenschaften ändern sich zusätzlich die prozessbedingten Belastungen infolge des Werkzeugverschleißes. Da experimentelle Ansätze bisher nur begrenzt Aufschluss über die Lastspannungen geben, wird eine Prognose des diskontinuierlichen Schichtversagens zusätzlich erschwert. Das Ziel des Teilprojekts innerhalb des Schwerpunktprogramms liegt gemeinsam mit dem Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW) im Verständnis der grundlegenden Wechselwirkungen zwischen dem instationären Belastungskollektiv und der Veränderung der Schichteigenschaften zur Ableitung von hochgenauen Modellen zur Vorhersage des Einsatzverhaltens PVD-beschichteter Zerspanwerkzeuge.

Jahr: 2023

Förderung: DFG

Laufzeit: 01.08.2023 - 31.07.2026

Medizintechnik

Einstellung von Mikrostruktur und Degradationsverhalten oxidpartikelmodifizierter Fe-Legierungen durch selektives Elektronenstrahlschmelzen

Resorbiere Implantate müssen eine Vielzahl verschiedener Anforderungen erfüllen. Neben einer hohen strukturellen Tragfähigkeit ist auch die gezielte Anpassung der Degradationsrate erforderlich. Mit Hilfe additiver Fertigungsverfahren sollen auf Basis spezieller Erschmelzungs- und Erstarrungsprozesse neuartige Legierungen auf Eisenbasis hergestellt werden die eine gezielte Einstellung der Degradationsrate ermöglichen. Durch die Modifikation des Eisenpulvers vor dem Fertigungsprozess mittels Ceroxid ist es so möglich das Ermüdungs- und Korrosionsverhalten gezielt für den späteren Einsatz anzupassen.

Jahr: 2023

Förderung: DFG

Laufzeit: 01/2023-12/2024