TFB 58:  Supreme Materials: Sprühkompaktierte Materialien in der Anwendung

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17015331

Sprühkompaktieren ist ein neues Urformverfahren zur Herstellung von metallischen Halbzeugen wie Bolzen, Ringe, Rohre und Flachprodukte aus speziellen Legierungen. Zur Herstellung der Halbzeuge wird eine metallische Schmelze zum Beispiel mittels einer Gasströmung in kleine Tropfen zerstäubt. Die Tropfen werden in der Gasströmung beschleunigt und geben einen Teil ihrer Wärme rasch in der Flugphase ab, bis sie schließlich auf eine Unterlage (Substrat) treffen und das Produkt (Deposit) bilden. Im Vergleich zum Strangguss hat das sprühkompaktierte Material - aufgrund der sehr schnellen Abkühlung in der Tropfenphase - ein gleichmäßigeres Gefüge (Unterdrückung oder Verminderung von Makro- und Mikroseigerungen) und geringere Korngrößen, was im Endzustand zu verbesserten Materialeigenschaften führt. Gegenüber der Pulvermetallurgie sind beispielsweise der geringe Sauerstoffgehalt und die geringeren Kosten als Vorteile des Sprühkompaktierens zu nennen. Am erfolgreichsten wird das Sprühkompaktieren immer dann eingesetzt, wenn für das gewünschte Material alternative Herstellungsrouten fehlen (Alleinstellungsmerkmal). Der Transferbereich soll die Grundlagenergebnisse des Sonderforschungsbereichs 372 Sprühkompaktieren in zwei Projekten im Firmenverbund in die Praxis umsetzen.Im ersten Projekt sollen die Zerspanungseigenschaften verschiedener Stähle (Wälzlager-, Einsatz- und Vergütungsstahl) verbessert werden, um das Zerspanen wirtschaftlicher zu machen. Hierzu wird herkömmlich der Stahl mit Schwefel angereichert, wodurch sich bei konventioneller Stahlherstellung die mechanischen Eigenschaften des Stahls drastisch verschlechtern. Im sprühkompaktierten Material entfaltet sich die schädliche Wirkung des Schwefels (Mangansulfide) nicht oder nur unwesentlich, weil die Mangansulfide kleiner sind und im Werkstoff gleichmäßiger verteilt vorliegen.Obwohl ein großes Interesse an sprühkompaktierten Flachprodukten besteht, gibt es bis heute keine industrielle Anwendung. Das liegt im Wesentlichen daran, dass das Sprühkompaktieren von Flachprodukten schwieriger ist und noch nicht ausreichend verstanden wird. Das Ziel des zweiten Transferprojektes ist deshalb das Sprühkompaktieren von Aluminiumflachprodukten. Erreicht werden soll das Ziel durch eine genaue Erfassung der Erwärmungs- und Abkühlbedingungen, die später eine Temperatursteuerung des Substrates und des Deposits ermöglichen soll, um eine reproduzierbare Erzeugung von Flachprodukten zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Transferbereiche

Abgeschlossene Projekte

• T01 - Herstellung von AIMgSi-Legierungen als Flachprodukt (Teilprojektleiter Uhlenwinkel, Volker )
• T02 - Höherfeste Stähle mit wirtschaftlicher Zerspanbarkeit (Teilprojektleiter Bomas, Hubert ;  Zoch, Hans-Werner )

• Antragstellende Institution: Universität Bremen
• Mitantragstellende Institution: Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien IWT
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Hans-Werner Zoch