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Sonderforschungsbereich 799: TRIP-Matrix-Composite Design von zähen, umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffen und Strukturen auf Fe-ZrO2-Basis Technische Universität Bergakademie Freiberg

Ergebnisse der 2. Förderperiode

TU Bergakademie Freiberg Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs 799 Institut für Werkstofftechnik Gustav-Zeuner-Straße 5, 09599 Freiberg

Thermisches Elektronenstrahl (EB)-Fügen von Stahl-Keramik-Verbundwerkstoffen Motivation und Zielsetzung

Projektplanung und Vernetzung

AP 1: EB-Fügen artfremder Verbindungen mit partikelverstärkten TRIP/TWIP-Werk-stoffen mit Schweiß- bzw. Lotzusätzen und Aufklärung der zugrundeliegenden Wirkmechanismen

AP 2: Einfluss komplexer EB-Mehrspot-Tech-niken auf das Rissverhalten beim EB-Fügen von TRIP/TWIP-Werkstoffen mit Nickel-Basis-Legierungen

AP 3: Erzeugung und Erforschung eigen- schaftsgradierter Werkstoffe mittels EB-Kurzzeit-Wärmebehandlung von gewalzten TRIP/TWIP-Werkstoffen

Einfluss auf die chemische Zusammensetzung und das Werkstoffdesign: kompakte TRIP-Matrix-Composite (A1, A2, A6), Infiltration (T4) Charakterisierung der Gefügeausbildung (B5)

sowie der mechanischen (B2, B3, B4) und korrosiven Eigenschaften (B6) von gefügten Verbundwerkstoffen sowie deren Mischverbindungen Erzeugung und Prüfung von Proben für die

Biaxialprüfung durch EB-Fügen aus heißgepresstem Material (B4) Simulation (C1, C5)

WR 1 mm 25 µm 150

250

350

450

550

650Δx=0 mm Δx=0,2 mm

16-6-9 51CrV4

Här

te H

V0,3

SN

16-6-9 51CrV4 Δx = 0 mm

Δx = 0,2 mm

Flüssigphasenprozesse (TB>TS) Festphasenprozesse (TB<TS) Thermische EB-Fügetechnologien

EB-Schweißen EB-Glühen EB-Löten

Arbeitspakete Vernetzung

0

500

1000

1500

2000

0 10 20 30 40 50

σ w [M

Pa]

εw [%]

Walzzustand

Ofenglühen

EB-Flashglühen

Gusszustand

Zielsetzung thermisches Fügen von un- mit partikelverstärkten

TRIP/TWIP-Werkstoffen und Nickel-Basis-Legierungen T- und t-abhängiges Rückumwandlungs- und

Rekristallisationsverhalten mittels EB-Kurzzeitglühen (Flash-/CI-Technik) Simulation der EB-Prozesse auf Basis ortsaufgelöster

2D-Thermografie Korrelation zwischen EB-Parametern, Gefüge

und Eigenschaften

Motivation großer Bedarf für Werkstoffhybrid-Verbunde für

Komponenten mit hohem Energieabsorptions-vermögen eigenschafts- und kostenoptimierte Füge-

technologien für TRIP-/TWIP-Werkstoffe mittels EB-Mehrspottechniken Möglichkeiten und Grenzen des lokalen EB-

Kurzzeitglühens zum lokalen Werkstoff-engineering

Voraussage und Verifikation der komplexen Zusammenhänge bei EB-Mehrspottechnologien durch Simulation

Thermografie Simulation

Dr.-Ing. Anja Buchwalder, Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann, Institut für Werkstofftechnik

A7: Thermisches Elektronenstrahlfügen

Gezielte Aufmischung durch Strahlversatz (∆x) führt zu optimierter Festigkeit

Thermofeldoptimierung führt zu breiten- konstanten EB-Lötnähten über Blechdicke

Kornfeinung (2-8 µm) durch EB-Kurzzeitglühen, Erhöhung der Festigkeit, Duktilität

Gewalzt

10 µm

Geglüht

10 µm

16-6-6