Einfluss einer integrierten HIP-Wärmebehandlung auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften eines PM-Werkzeugstahls: Experiment und Simulation

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Broeckmann; Professor Dr.-Ing. Sebastian Weber
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 532214230

Frühere Forschungsarbeiten der Antragsteller, einschließlich von der DFG geförderter Forschungsprojekte, haben den Einfluss von Druck auf die Phasenstabilität und die mikrostrukturelle Entwicklung verschiedener metallischer Legierungssysteme untersucht. Aufbauend auf den bisherigen Erkenntnissen sollen in diesem Vorhaben die Prozess-Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen beim heiß-isostatischen Pressen mit integrierter Wärmebehandlung von hochlegierten Werkzeugstählen identifiziert und nutzbar gemacht werden. Diese komplexen, mehrphasigen Werkstoffe sind aufgrund ihrer technologischen Bedeutung und der zugrunde liegenden mikro- und makromechanischen Eigenschaften von besonderem Forschungsinteresse. Die Zusammenhänge zwischen Prozess und Mikrostruktur werden durch die Einstellung gezielter mikrostruktureller Zustände und deren Charakterisierung mittels Bildanalyse und stereologischer Methoden untersucht. Gefüge-Eigenschafts-Beziehungen werden wiederum durch umfangreiche mechanische Prüfungen ermittelt. Im Mittelpunkt dieser Arbeiten steht eine hochmoderne Laborausstattung: Eine neuartige HIP-Anlage mit integrierter Schnellkühlung, die komplexe Temperatur- und Druckprofile erzielen kann, wird die Zielgefüge in einem integrierten Verdichtungs-Wärmebehandlungsprozess einstellen. Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie werden die notwendige Auflösung liefern, um auftretende mikrostrukturelle Entwicklungen zu identifizieren und zu beschreiben. Weiterhin werden zyklische und quasi-statische mechanischen Eigenschaften von unterschiedlich eingestellten Gefügezuständen untersucht. Hierzu zählen weitere hochauflösende Prüf- und Charakterisierungsmethoden, die sonst nicht erfassbare Gefügecharakteristika sichtbar machen und die Analyse der Korrelation zwischen Mikrostruktur und Eigenschaften erlauben. Die experimentellen Untersuchungen werden durch thermo-kinetische Simulationen unterstützt, um einen tieferen Einblick in die aktiven Mechanismen zu gewinnen und gleichzeitig eine Methode für das gezielte Mikrostrukturdesign zur Verfügung zu stellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen