Mechanische Eigenschaften verformungsinduzierter Grenzflächen in Medium- und Hochentropischen Legierungssystemen

Themenbereich:
Hochtemperaturwerkstoffe

 

Verantwortlicher Mitarbeiter:

Dr.-Ing. Steffen Neumeier
Prof. Dr. Benoit Merle
Manuel Köbrich (M. Sc.)


Untersuchungsmethoden verformungsinduzierter Grenzflächen an einem Co basiertem mediumentropischen Legierungssystem: a) EBSD-Phasencharakterisierung und Bestimmung der Orientierungsbeziehung zwischen der γ-Matrixphase und hexagonalem ε- Martensit, b) Spherische Nanoindentierung zur Bestimmung der Onsetverformung einer hexagonalen Phasenumwandlung, c) Charakterisierung der Umwandlungstemperatur der hcpàfcc Phasenumwandlung mittels in-situ XRD-Heizexperimenten, d) STEM BF-Aufnahme der verformten Mikrostruktur.

Projektbeschreibung

Hochlegierte Materialsysteme mit einer komplexen Zusammensetzung haben in den letzten Jahrzehnten stark an Interesse gewonnen. Einige dieser sogenannten hochentropischen Legierungen, mit Basiselementen wie Co, Ni oder Fe zeigen aufgrund unterschiedlichster Verfestigungsmechanismen (siehe Abbildungen) spannende mechanische Eigenschaften, die es mittels modernen elektronenmikroskopischen und nanomechanischen Methoden zu untersuchen gilt. Hochtemperaturstähle sind ein hierzu verwandtes Legierungssystem, da diese ebenfalls auf FeNiCr basieren. Aufgrund Ihrer bemerkenswerten mechanischen Eigenschaften, Oxidationsbeständigkeit, sehr guten Verarbeitbarkeit und Wirtschaftlichkeit sind diese bereits seit langem im Einsatz. Ein Schwerpunkt in diesem Projekt liegt auf dem Einfluss von interstitiellen Legierungselementen, insbesondere von Stickstoff N in hochentropischen austenitischen Stählen. Dieser führt neben den Austenit stabilisierenden Eigenschaften darüber hinaus zu einer Verstärkung des metallischen Bindungscharakters. In Kombination mit der Erniedrigung der Stapelfehlerenergie in Abhängigkeit des Stickstoffgehalts, sind somit höchste Festigkeiten bei gleichzeitiger Beibehaltung der Duktilität zu erzielen. Des Weiteren wird durch die Verwendung von korrelativer Mikroskopie der Einfluss von Elementsegregationen auf die Veränderung der Verformungsmechanismen, wie Mikroverzwilligung oder Phasentransformation näher beleuchtet.

Dieses Projekt ist im Graduiertenkolleg 1896: In-situ Mikroskopie mit Elektronen, Röntgenstrahlen und Rastersonden angesiedelt und ist somit in der Lage wissenschaftliche Fragestellungen mit den geeigneten nanomechanischen Tests sowie Mikroskopietechniken zu adressieren. Die Forschungsaktivitäten konzentrieren sich hierbei besonders auf:

  • Mikro- und Nanomechanische Untersuchungen verformungsinduzierter Grenzflächen
  • Detaillierte Untersuchungen von Verformungsmechanismen und den Einfluss von Elementsegregation mittels korrelativer Mikroskopie
  • Den Einfluss von interstitiell gelösten Fremdatomen (Stickstoff, Wasserstoff,…) auf mechanischen Eigenschaften bei Stählen.