Versagensanalyse eines gegossenen, offenzelligen, eisenbasierten Schwamms von der submikro- bis zur Makroebene
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit Hilfe des Feingussverfahrens wurden Metallschwämme aus grauem Gusseisen hergestellt Strukturelle Charakteristika der hergestellten Mikrogeometrien, von Schwammsegmenten und von Einzelstegen wurden in 2D mit Licht- und Rasterelektronenmikroskopie und in 3D mit synchrotronbasierter Mikrotomographie untersucht. Die mechanischen Eigenschaften wurden durch makro- und mikromechanische Prüfung und Nanoindentation charakterisiert. Die Mikrostruktur der Gusseisenstege weist einen hohen Anteil an Graphit, sowohl in grober Typ A- als auch, lokal, in feiner unterkühlter Typ D-Morphologie mit einer heterogenen Verteilung auf, die vermutlich die Ursache für die große Streuung der mechanischen Eigenschaften der Einzelstege ist. Folglich verhalten sich die Stege sehr spröde, was zu starken Spannungsausschlägen bei Druckbeanspruchung der Schwämme führt. Hieraus ergibt sich eine relativ geringe Energieabsorption der Schwämme von unter 50 %. Wegen der kleinen Probengröße sind die mechanischen Eigenschaften der Schwämme außerdem durch Größeneffekte beeinflusst. Weitere Verbesserungen des Herstellprozesses von Gusseisenschwämmen sind notwendig, um die Graphitverteilung gezielt einstellen zu können und die Leistungsfähigkeit von Gusseisenschwämmen zu verbessern.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Casting and mechanical properties of gray cast iron open cell foams; CellMAT 2018, 24-26/10/2018, Bad Staffelstein, D
A.C. Kaya, P. Zaslansky, A. Rack, S.F. Fischer, C. Fleck
- Foams of grey cast iron as efficient energy absorption structures: a feasibility study, Advanced Engineering Materials 2019, 1900080
A.C. Kaya, P. Zaslansky, A. Rack, S.F. Fischer, C. Fleck
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201900080)
