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Vortrag

Legierungsdesign für die additive Fertigung: neue Hochmanganstähle für energieabsorbierende Strukturen

Mittwoch (25.04.2018)
11:50 - 12:10 Uhr Kongresssaal
Bestandteil von:


Im Bereich hochfester Stahlwerkstoffe haben Hochmanganstähle (HMnS), wie z. B. TRIP (engl. Transformation-Induced Plasticity)- und TWIP (engl. Twinning-Induced Plasticity)–Stähle, aufgrund ihrer herausragenden mechanischen Eigenschaften sowohl wissenschaftlich als auch kommerziell stark an Interesse gewonnen. Nichtsdestotrotz ist die breite industrielle Anwendung dieser Werkstoffe stark eingeschränkt, was sich durch ihre verhältnismäßig hohen Legierungs- und Prozesskosten bedingt. Diesbezüglich stellen additive Fertigungsverfahren eine vielversprechende Alternative dar, um prozessbedingte Schwierigkeiten bei der konventionellen Herstellung zu umgehen. Des Weiteren bieten diese Werkstoffe aufgrund ihres hohen Verfestigungsvermögens die Möglichkeit zur Herstellung enrgieabsorbierender Leichtbaustrukturen komplexer Geometrie.

Innerhalb des Vortrags wird vor allem auf das Legierungsdesign von HMnS für die Herstellung durch additive Fertigungsverfahren eingegangen. Im Fokus steht hierbei die Herangehensweise bei der Materialauswahl über thermodynamische Berechnungen sowie Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelationen additiv gefertigter TRIP- und TWIP-Stähle. Als Herstellungsverfahren wurden zum einen das selektive Laserstrahlschmelzen (SLM, engl. selective laser melting) und zum anderen das Laserauftragschweißen (LMD, engl. laser metal deposition) verwendet. Durch präzise Untersuchung der Mikrostruktur und Elementverteilung nach SLM und LMD mittels OM, SEM, EBSD, EDX, XRD und APT konnte das jeweilige Erstarrungsverhalten beschrieben werden. Im Vergleich zu konventionell hergestelltem Material (Block- und Bandguss) wiesen die additiv gefertigten Proben eine homogenere Elementverteilung auf, was die Vermeidung energieintensiver Nachbehandlungen ermöglicht. Neben prozessbedingten Aspekten bzgl. der Herstellbarkeit wird der Einfluss der jeweiligen additiven Fertigungsmethode auf die Mikrostrukturentwicklung, Ausprägung von Anisotropie, Verteilung der chemischen Elemente und die sich daraus ergebenden Einflüsse auf das plastische Verformungsverhalten diskutiert. Abschließend wird auf die Anwendung von HMnS zur Herstellung von dreidimensionalen Gitterstrukturen, welche potentiell für energieabsorbierende Bauteile geeignet sind, eingegangen.

 

Sprecher/Referent:
Dr.-Ing. Christian Haase
RWTH Aachen University