Stähle unter Wasserstoff – Grenzen der Festigkeit und Rolle von Schutzschichten (HYDSTREN)

Um eine Dekarbonisierung der Wirtschaft zu erreichen sind chemische Energieträger unabdingbar. Wasserstoff ist hier durch seine hohe gravimetrische Energiedichte besonders geeignet. Viele Werkstoffe werden jedoch in ihren mechanischen Eigenschaften negativ durch Wasserstoff beeinflusst. Besonders im Festigkeitsbereich über 1000 MPa ist hier bei Stählen ein signifikanter Festigkeitsverlust möglich. Dieser Festigkeitsberiech ist jedoch besonders relevant für mobile und stationäre Energiesysteme mit Druckwasserstoff oder auch korrosionsbedingtem Wasserstoff.

In Zusammenarbeit mit dem Kompetenzzentrum Mittelstand GmbH (KME) und den Projektpartnern iwis mobility systems, LSV Lech-Stahl Veredelung, Richard Bergner Verbindungstechnik (RIBE), Scherdel INNOTEC Forschungs- und Entwicklungs-GmbH, Brose Fahrzeugteile und DILO sollen metallische Werkstoffe auf ihre Neigung zur Wasserstoffversprödung hin untersucht werden. Der Wasserstoff wird zum einen elektrolytisch, zum anderen über eine neu entwickelte Wasserstoffhochdruckbeladungsanlage in den Werkstoff eingebracht. Es folgt anschließend eine Charakterisierung der mechanischen Eigenschaften mittels statischen Zugversuchen, Ermüdungsversuchen und rasterelektromikroskopischen Untersuchungen. Die Ergebnisse werden mit dem wasserstofffreien Zustand verglichen, um so Rückschlüsse auf die Versagensmechanismen ziehen zu können. Im weiteren Verlauf des Projektes sollen Methoden gefunden werden um eine wasserstoffbedingte Schädigung zu verhindern. Eine Entwicklung eines Materialsystems der Festigkeitsklasse 1200 MPa bis 1500 MPa wird angestrebt. Eine weitere Möglichkeit zur Schadensvermeidung ist der Einsatz von Schutzschichten, die einen kritischen Wasserstoffeintrag in das Grundmaterial effektiv verhindern sollen. Dies soll ebenfalls im Rahmen dieses Projektes untersucht werden.

Das Projekt HydStren wird durch die KME koordiniert und finanziert.