Abschreck- und Umformdilatometer

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2022 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 514897779

Das Abschreck- und Umformdilatometer kann in verschiedenen Betriebsmodi genutzt werden. Im Abschreckmodus ist eine rasche induktive Erwärmung metallischer Proben mit Erwärmgeschwindigkeiten bis zu einigen 1000 K/s auf Temperaturen von bis zu ca. 1500 °C sowie ein anschließendes rasches Abschrecken mittels eines Gasdüsenfeldes mit Abkühlgeschwindigkeiten bis zu einigen 1000 K/s möglich. Parallel wird die Längenänderung der Probe gemessen. Dadurch können die Phasenumwandlungen bei nahezu beliebigen Wärmebehandlungen metallischer Werkstoffe (die mit einer ausreichenden Volumenänderung verbunden sind) in-situ verfolgt werden. Im Umformmodus (Druck oder Zug) können diese nahezu beliebigen Wärmebehandlungen zu jedem Zeitpunkt unterbrochen werden, um den bei der aktuellen Temperatur vorliegenden Werkstoffzustand auch fernab vom Gleichgewicht durch seine Fließkurve zu charakterisieren (thermome-chanische Analyse). Derart thermomechanisch behandelte metallische Proben können anschließend hinsichtlich ihrer nanoskaligen Werkstoffstruktur untersucht werden sowie als Ausgangszustände für weitere thermische Analysen mittels Kalorimetrie dienen. Eine neuartige in die Dilatometrie integrierte Methode zur in-situ Analyse von Werkstoffstrukturen stellt die Laser-Ultraschallprüfung dar. Dabei wird eine Probenfläche mit einem kurzen Laserpuls beschossen, wodurch im Probeninneren eine Ultraschallwelle ausgelöst wird. Das Auftreffen dieser Ultraschallwelle auf der gegenüberliegenden Probenfläche wird detektiert. Kenngrößen der Ultraschallwelle, wie die Schallgeschwindigkeit und die Dämpfung können mit Charakteristika der Werkstoffstruktur korreliert werden. Mit dieser Ausstattung weist das beantragte Gerät ein Alleinstellungsmerkmal auf, welches dem Antragsteller vollkommen neuartige Möglichkeiten eröffnet, Phasenumwandlungen in-situ zu analysieren, die mit sehr geringen Volumenänderungen verbunden sind. Das Abschreck- und Umformdilatometer ist damit ein unverzichtbares Forschungsgroßgerät für den Lehrstuhl für Werkstofftechnik der Universität Rostock mit seinen Forschungsschwerpunkten metallische Werkstoffe, Wärmebehandlungsprozesse/ -einrichtungen, Wärmebehandlungssimulationen und Stoffwerte/Werkstoffmodelle für Simulationen. Wärmebehandlungsprozesse umfassen dabei auch solche Fertigungsprozesse, die intrinsisch mit Wärmebehandlungen kombiniert werden (Bsp. Gießen, additive Fertigung, Warmumformen, Fügen). Aktuelle Forschungsprojekte, in denen das Forschungsgroßgerät eingesetzt werden soll, umfassen das Ausscheidungshärten von Al-Legierungen, das Gießwalzen von Al-Legierungen, das Induktionshärten von Stählen, die induktive Wärmebehandlung von Ni-Ti-Legierungen sowie die additive Fertigung von Cu-Legierungen. Geplante Forschungsprojekte beinhalten die additive Fertigung von Al-Legierungen, das Einsatzhärten additiv gefertigter Stähle, das überlagerte Warmauslagern und Kriechen von Al-Legierungen sowie das Sintern von Hochentropielegierungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgroßgeräte
• Großgeräte: Abschreck- und Umformdilatometer
• Gerätegruppe: 8650 Spezielle Kalorimeter
• Antragstellende Institution: Universität Rostock
• Leiter: Professor Dr.-Ing. Olaf Keßler