Temperaturabhängigkeit der Beziehung zwischen Festigkeit und Korngröße am Beispiel ferritischer ODS Legierungen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Martin Heilmaier
• Subject Area: Mechanical Properties of Metallic Materials and their Microstructural Origins
• Term: from 2011 to 2015
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 200047566

Konstruktionswerkstoffe für den Einsatz bei hohen Temperaturen sind heutzutage überwiegend grobkörnig oder einkristallin, da diese einen erhöhten Kriechwiderstand gegenüber feinkörnigen Materialien aufweisen. Aktuelle Erkenntnisse zum Kriechverhalten ultrafeinkörniger (UFG) „Nanocluster“- Stähle stehen dazu im Gegensatz: Da die betrachteten ferritischen Fe-Cr-Legierungen durch eine komplexe Überlagerung von direkter (durch Wechselwirkung mit Versetzungen) und indirekter (durch Pinnen der Korngrenzen) Härtungswirkung der Dispersoide in der Festigkeit beeinflusst werden, soll dieses ungewöhnliche Verhalten durch gezielte und systematische Experimente aufgeklärt werden, die bis dato in der Literatur kaum dokumentiert sind. Dazu sollen Modelllegierungen mittels Pulvermetallurgie mit unterschiedlichen Dispersoidgehalten und Zugaben von Titan hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen mittels Druck- und ggf. Biegeversuchen mechanisch belastet werden. Parallel dazu wird die Mikrostruktur, insbesondere Teilchenmikrostruktur, eingehend charakterisiert, um die für eine Modellierung der mechanischen Eigenschaften relevanten mikrostrukturellen Parameter zur Verfügung zu haben. Erste eigene Untersuchungen an den ferritischen Legierungen 14YWT und PM2000 mit unterschiedlich eingestellten Korngrößen zeigen, dass die bislang in der Literatur dokumentierten Modellvorstellungen die beobachteten Tendenzen allenfalls qualitativ wiedergeben können. Ein besseres Verständnis des ungewöhnlichen Festigkeitsverhaltens dieser Werkstoffe könnte auch beträchtliche Auswirkungen auf ihren Einsatz in nuklearen Anwendungen haben.

• DFG Programme: Research Grants