SFB 761:  Stahl - ab initio. Quantenmechanisch geführtes Design neuer Eisenbasis-Werkstoffe

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik ; Chemie ; Maschinenbau und Produktionstechnik ; Physik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 29898171

Der Sonderforschungsbereich erarbeitet eine methodisch neue, wissensbasierte Vorgehensweise für das Design von metallischen Strukturwerkstoffen am Beispiel von hoch Mangan Stählen. Die zentrale Arbeitshypothese besagt, dass verschiedene Verformungsmechanismen über den metallphysikalischen Parameter Stapelfehlerenergie gesteuert werden und damit erstmals unabhängig vom Festigkeitsniveau die Verfestigung und die Kaltumformbarkeit variiert werden können. Das mechanische Verhalten einer neuen Werkstoffgruppe von authentischen Stählen wird hierbei durch die Kombination naturwissenschaftlicher Theorien, die allein auf physikalischen und chemischen Kenngrößen basieren, mit ingenieurwissenschaftlich etablierten Konzepten der Werkstofftechnik erschlossen. Hierzu werden von Arbeitsgruppen an der RWTH Aachen und am Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf Modelle und Methoden von der atomistischen bis zur makroskopischen Skala entwickelt und angewendet. Neue Prozesswege für die Werkstoffherstellung werden erprobt und neue Charakterisierungsmethoden eingeführt, um die Stähle auf der nm-Skala quantitativ zu beschreiben. Die erreichten mechanischen Eigenschaften liegen dank der gezielten Nanostrukturierung des Gefüges deutlich über dem derzeitigen Stand der Stahlanwendung.

• DFG-Verfahren: Sonderforschungsbereiche

Abgeschlossene Projekte

• A01 - Ab initio Quantenchemie (Teilprojektleiter von Appen, Jörg ;  Dronskowski, Richard )
• A02 - Ab initio Thermodynamik und Kinetik (Teilprojektleiter Hickel, Tilmann ;  Neugebauer, Jörg )
• A03 - Thermodynamik (Teilprojektleiter Hallstedt, Bengt ;  Schneider, Ph.D., Jochen M. )
• A04 - Phasenfeldsimulation der mikroskopischen Erstarrungsstruktur am Materialsystem Fe-Mn-C (Teilprojektleiterin Emmerich, Heike )
• A05 - Mikrostruktur- und Mechanismenkarten (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang ;  Saeed-Akbari, Alireza ;  Song, Wenwen )
• A06 - Atomare Struktur und Eigenschaften von Grenzflächen (Teilprojektleiter Mohles, Volker )
• A07 - Multifeld Mikrostrukturmechanik (Teilprojektleiter Roters, Franz )
• A08 - Phasenfeldsimulation der mikroskopischen Erstarrungsstruktur und Gefügebestandteile (Teilprojektleiter Lopes Rezende, Joao Luiz ;  Senk, Dieter )
• A09 - Ab initio basierte Mesoskalensimulation der Wasserstoffversprödung (Teilprojektleiter Neugebauer, Jörg ;  von Pezold, Johann ;  Spatschek, Robert )
• A10 - Inhomogenes Fließen (Teilprojektleiter Svendsen, Robert )
• B01 - Experimente zur Erstarrung und Hochtemperaturversprödung (Teilprojektleiter Senk, Dieter )
• B02 - Kaltumformung und Werkstoffanwendung (Teilprojektleiter Bambach, Markus ;  Hirt, Gerhard )
• B04 - Wärmebehandlung (Teilprojektleiter Barrales-Mora, Luis Antonio ;  Molodov, Dmitri A. )
• B06 - Kurze Prozesskette für maßgeschneiderte Halbzeuge (Teilprojektleiter Hirt, Gerhard )
• B07 - Synthese und Charakterisierung von Referenzmaterialien (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Dronskowski, Richard ;  Sandlöbes-Haut, Stefanie )
• C01 - Mikrostrukturanalytik - Lokale Struktur-, Defekt-und chemische Analyse (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Mayer, Joachim ;  Scheu, Christina )
• C02 - Mechanische Eigenschaften (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )
• C03 - Lokale mechanische Eigenschaften von Mn-basierten Stählen (Teilprojektleiter Music, Ph.D., Denis ;  Schneider, Ph.D., Jochen M. )
• C04 - Ermüdung, Schädigung und Spannungsrisskorrosion bei zyklischer Belastung (Teilprojektleiter Raabe, Dierk ;  Zaefferer, Stefan )
• C05 - Defekte und Spannungen in Fe-Mn-C Stählen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Kaysser-Pyzalla, Anke Rita ;  Pinto, Haroldo Cavalcanti ;  Winning, Myrjam )
• C06 - Schädigung und Versagen-Mehrskalige Analyse und Modellierung von Schädigung und Versagen auf der Grundlage vonSchädigungs-und Versprödungsmechanismen (Teilprojektleiter Prahl, Ulrich )
• C07 - Festkörper-NMR-Spektroskopie (Teilprojektleiter Haarmann, Frank )
• C08 - 3D atomare Analyse von lokalen chemischen Zusammensetzungen mittels Atomsondentomographie (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Choi, Pyuck-Pa ;  Gault, Ph.D., Baptiste Jean Germain ;  Li, Yujiao )
• C09 - Verformungsmechanismen und lokale Eigenspannungen im System Fe-Mn-C (lokale Eigenspannungen) (Teilprojektleiter Zaefferer, Stefan )
• C10 - Verformungsverhalten von mehrphasigen Stählen (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Ponge, Dirk ;  Sandlöbes-Haut, Stefanie )
• MGK - Integriertes Graduiertenkolleg (Teilprojektleiter Prahl, Ulrich ;  Roters, Franz )
• T03 - Werkstoff- und Bauteildesign für Anwendungen in der Automobilindustrie (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )
• T04 - Einfluss der Mikrostruktur auf die Wasserstoffversprödung in Cr-haltigen hoch Mangan Stählen (Teilprojektleiter Hickel, Tilmann ;  Neugebauer, Jörg )
• T05 - Entwicklung eines korrosionsträgen Stahls im System Fe-Cr-Mn-N-Cu für automobiltypische Anwendungen (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )
• T07 - Flüssigmetallversprödung durch Zn in Mn-haltigen Stählen mit erhöhtem Austenit-Anteil (Teilprojektleiterinnen / Teilprojektleiter Hickel, Tilmann ;  Sandlöbes-Haut, Stefanie ;  Todorova, Mira )
• Z - Zentrale Aufgaben des Sonderforschungsbereichs (Teilprojektleiter Bleck, Wolfgang )

• Antragstellende Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Beteiligte Institution: Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH (MPI SusMat)
• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Bleck