Einfluss der lokalen chemischen Zusammensetzung auf die mikrostrukturelle Stabilität und lokale Verformungsmechanismen in Relation zur Wasserstoffversprödung von fcc Legierungen auf Fe-Basis

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Werner Theisen, seit 2/2017; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 267495973

Die Wasserstoffversprödung technischer Legierungen auf Eisenbasis mit kubisch flächenzentrierter Gitterstruktur ist ein Thema, dass seit Jahrzehnten intensiv untersucht wird. Grund dafür ist die hohe technische Relevanz des Themas, die vor dem Hintergrund der geplanten Energiewende und des verstärkten Einsatzes von Wasserstoff als Energiespeicher erneut an Bedeutung gewinnt. Hinsichtlich der Versprödungsmechanismen von Metallen werden in der Literatur im wesentlichen die wasserstoffinduzierte Dekohäsion, die Metallhydridbildung und der HELP-Mechanismus (hydrogen enhanced localized plasticity) diskutiert. Für bestimmte, in der Regel genormte, Werkstoffe sind die Mechanismen der Versprödung bekannt. Vor allem im Bereich der austenitischen Stähle existiert jedoch eine nennenswerte Wissenslücke, die die makroskopischen Eigenschaften unter Anwesenheit von Wasserstoff mit mikrostrukturellen Eigenschaften korreliert, die sich aus der Herstellung und Prozessierung dieser hochlegierten Werkstoffe ergeben. Untersuchungen setzen meist bei bekannten und genormten Werkstoffen an, ohne sich mit der prozesstechnischen und thermomechanischen Historie auseinanderzusetzen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, einen Beitrag zu leisten, um diese Wissenslücke zu schließen. Dazu soll an ausgewählten Modellsystemen auf Fe-Basis beginnend mit der Erstarrung die seigerungsbedingte Verteilung der Legierungselemente betrachtet werden. Simulationsrechnungen auf der Basis der CALPHAD und Phasenfeldmethode werden hierzu begleitend zu WDX- und EDX-Messungen eingesetzt. Die Untersuchung der Verformungs- und Versagensmechanismen mit und ohne Anwesenheit von externem Wasserstoff erfolgt ex-situ durch ortsaufgelöste Beugungsmethoden (EBSD). Das übergreifende Ziel der Arbeiten ist es, die lokale chemische Zusammensetzung zum einen Vorherzusagen und zum anderen die sich daraus ergebenden lokalen Eigenschaften (z.B. Phasenstabilität, Stapelfehlerenergie) zu bestimmen und diese wiederum mit dem lokalen Einfluss von Wasserstoff zu korrelieren, der die makroskopischen Eigenschaften des Werkstoffes dominiert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Lais Mujica Roncery, bis 1/2017