Ermittlung der Ursachen des ungewöhnlichen mechanischen Verhaltens von B2 FeAl

Motivation

Eisenaluminide haben inhärent gute Oxidationsbeständigkeit und gute Beständigkeit gegenüber einer Vielzahl von Chemikalien bei erhöhten Temperaturen bis 800 °C. Durch die kostengünstigen Ausgangsstoffe und die einfache Verarbeitung könnten diese Werkstoffe ein guter Ersatz für hochlegierte Stähle darstellen. Dennoch wird die Anwendung dieser Legierungen als Strukturwerkstoffe durch die schlechte Duktilität und durch die Anomalie der Festigkeit stark eingeschränkt. Eine wichtige Rolle in Bezug auf die physikalischen und mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes nehmen neben der thermischen Historie auch Umwelteinflüsse, wie die Versprödung durch Wasserstoff. Dieses Forschungsprojekt, das in Kooperation mit dem Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf durchgeführt wird, widmet sich der Erforschung der Ursachen für den steilen Anstieg der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur im Bereich von 41 bis 45 at.% Al in Bezug auf die plastische Verformung, die durch Versetzungen übertragen wird. Bisherige Untersuchungen konnten zeigen, dass eine starke Abhängigkeit des Spröd-Duktil-Übergangs neben der thermischen Historie vor allem von der mechanischen Bearbeitung und auch der Zusammensetzung der Proben gegeben ist. Zusätzliche Faktoren sind die Erstarrung der Legierung, die Leerstellenkonzentration, der Anteil an Verunreinigungen und die Korngröße.

Zur Untersuchung des Spröd-Duktil-Übergangs wird eine neuartige Methode herangezogen, die am KIT entwickelt wurde. Diese zielt darauf ab, die Anzahl an Proben auf eine einzige zu beschränken, sodass der Einfluss der Legierungskomposition, die sich von Charge zu Charge in der chemischen Zusammensetzung und der Mikrostruktur minimal unterscheiden kann, keinen direkten Effekt auf die Messung der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur hat.

Ziele

  1. Untersuchung der Umwelteinflüsse auf materialspezifische Parameter
  2. Bestimmung des Einflusses einer Wärmebehandlung auf die Legierungen
  3. Ermittlung der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur für verschiedene Legierungen

Untersuchungen

  • Metallographische Probenpräparation
  • Wärmebehandlung der Proben
  • Rasterelektronenmikroskopische Charakterisierung von Gefüge mittels Rückstreuelektronenkontrast und energiedispersiver Röntgenspektroskopie
  • Phasenidentifikation mittels Röntgendiffraktometrie
  • Atomsondentomografie zur nanoskaligen Gefügeanalyse
  • Bestimmung der Spröd-Duktil-Übergangstemperatur mit einer neuartigen Versuchsmethodik

Förderung

Deutschen Forschungsgemeinschaft