Verringerung der plastischen Anisotropie und Verbesserung der Umformbarkeit von Blechen aus neuartigen Magnesiumlegierungen durch Anwendung des Equal-Channel Angular Pressings (ECAP)

• Antragsteller: Dr. José Victoria-Hernández; Professor Dr.-Ing. Wolfram Volk
• Fachliche Zuordnung: Ur- und Umformtechnik, Additive Fertigungsverfahren
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 455383045

Das Hauptziel dieses Projekts ist es, die physikalischen Mechanismen zu verstehen, die bei der Warmumformung der neuartigen Magnesiumlegierungen Mg-Zn-RE- und Mg-Zn-Ca eine Rolle spielen, und Richtlinien zu erstellen, um die Anisotropie der Legierungen deutlich zu verringern und gleichzeitig die gute Umformbarkeit zu erhalten. Beide Legierungssysteme zeichnen sich durch eine gute Umformbarkeit auch bei Raumtemperatur aus. Die Analyse und Verbesserung des mechanischen Verhaltens beider Legierungssysteme sind wissenschaftlich und anwendungsorientiert relevant. Besonders im Mg-Zn-Ca-System sind Anwendungen in der Automobilindustrie und im biomedizinischen Bereich in naher Zukunft realisierbar. Aufgrund der ausgeprägten Texturentwicklung nach konventionellem Walzen und Glühen zeigen sie jedoch ein stark anisotropes Verformungsverhalten, d.h. einen signifikanten Unterschied in der Verfestigungsrate (WHR) entlang verschiedener Richtungen in Bezug auf die Walzrichtung und eine ausgeprägte Zipfelbildung beim Tiefziehen. In diesem Zusammenhang befasst sich dieses Projekt mit der Verarbeitung von Mg-Blechen mittels hochgradig plastischer Verformung. Vorläufige Arbeiten haben bereits gezeigt, dass es mit Equal-Channel Angular Pressing (ECAP) für Bleche möglich ist, das mechanische Verhalten der Mg-Zn-RE-Legierung zu verbessern. Die Anwendung dieses neuartigen Verfahrens kann dazu dienen, die kristallographische Textur des Werkstoffs systematisch anzupassen, um ihren Einfluss auf das Umformverhalten bei Temperaturen unter 200 °C zu untersuchen. Darüber hinaus werden gekoppelte Finite-Elemente- (FEM) und Kristallplastizitäts- (CP) Simulationen aufgebaut, um nicht nur ein fundiertes Verständnis der Möglichkeiten zur Anpassung der kristallographischen Textur während der ECAP-Verarbeitung zu erhalten, sondern auch Einblicke in die Auswirkung der Aktivierung von Gleitebenen und die Zwillingsbildung während der Umformversuche zu gewinnen. Es ist hervorzuheben, dass beide Legierungssysteme nur begrenzte dynamische Rekristallisation während der Umformung bei Temperaturen unter 200 °C aufweisen, was eine gute Vorhersage der simulierten Verformungsmechanismen ermöglicht. Die Validierung der mechanischen und Umformeigenschaften wird dann bei verschiedenen Temperaturen und Dehnungraten in Anlehnung an praktische Anwendungen durchgeführt. Diese detaillierte Validierung zeigt die Funktionalität der grundlegenden Untersuchungen auf und liefert Richtlinien zur Verringerung der Anisotropie der neuen Legierungen. Am Ende der Förderperiode soll ein Wissensstand erarbeitet werden, der die Herstellung eines hochumformbaren und texturreduzierten Magnesiumblechs mit maßgeschneiderten Teilprozessen ermöglicht und damit den Einsatz von Magnesium für andere Teilbereiche erschließt und weitere Fortschritte im Bereich des Leichtbaus ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Roland Golle; Dr. Dietmar Letzig