Austenitische hoch Mn-haltige Stähle, kurz Fe-Mn-Stähle, besitzen aufgrund ihrer herausragenden mechanisch-technologischen Eigenschaften in Form von hohen Zugfestigkeiten bei gleichzeitig sehr hohen Bruchdehnungen ein großes Einsatzpotential für automobile Anwendungen. Im Bereich der thermischen Fügetechnik ergeben sich jedoch bei der Integration der Fe-Mn-Stähle in bereits bestehende Konstruktionen aus bewährten Karosseriestählen, wie ferritischen, mikrolegierten Stählen oder pressgehärteten, martensitischen Mangan-Bor-Stählen gravierende Herausforderungen. So ist beim Schweißen von Mischverbindungen mit hoch Mn-haltigen Stählen in Abhängigkeit der Fügepartner und Aufmischungen mit einer ausgeprägten Bildung unerwünschter martensitischer Härtegefüge im Schweißgut zu rechnen, welche die Verbindungseigenschaften negativ beeinflussen.
Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht daher in der Untersuchung der Konstitution von Mischschweißgütern hoch Mn-haltiger Stähle. Mithilfe einer Methode zur experimentellen Schweißgutsimulation werden eine Vielzahl Mischschweißgütern in unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und unter Variation der Abkühlrate hergestellt. Die resultierenden Gefügearten werden mithilfe von metallographischen Analysen und Feinstrukturanalyseverfahren identifiziert. Auf Basis des damit erzeugten umfangreichen Datensatzes werden funktionale Zusammenhänge zwischen chemischer Zusammensetzung und resultierendem Gefüge im Schweißgut ermittelt. Im Ergebnis werden zwei neue abkühlratenabhängige Konstitutionsschaubilder entwickelt, die mittels MSG- und RP-Schweißungen validiert werden. Weiterhin werden Hinweise zum Umgang mit den neu entwickelten Konstitutionsschaubildern gegeben, die eine zuverlässige Gefügevorhersage ermöglichen.
Aktualisiert: 2022-05-05
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Titanlegierungen sind in der Medizintechnik bereits seit vielen Jahren fest etabliert. Die Entwicklung neuer Legierungen (Titanlegierungen der zweiten Generation) zielt darauf ab, die Eigenschaften noch besser an die medizinischen Anforderungen anzupassen – deshalb wird auf die Verwendung kritischer Legierungselemente wie Aluminium verzichtet und der E-Modul verringert. In der vorliegenden Arbeit werden zwei dieser Legierungen, Ti 15Mo und Ti 13Nb 13Zr, eingehend untersucht und die mechanischen Eigenschaften durch thermomechani¬sche Prozesse optimiert. Außerdem wird die Möglichkeit aufgezeigt, gradierte Implantate herzustellen, die an die vorliegenden mechanischen Belastungen angepasst sind.
Ein Fokus liegt dabei auf den Phasen ω und αʺ-Martensit. Zur Charakterisierung der Gefüge werden neben den üblichen licht- und rasterelektronenmikroskopischen sowie mechanischen Untersuchungen auch Phasenanalysen mittels Synchrotron-strahlung durchgeführt.
Aktualisiert: 2021-09-02
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Die vorliegende Arbeit besteht aus drei Schwerpunkten: Erstens wurden stickstoffhaltige Martensite entwickelt, charakterisiert und im industriellen Maßstab umgesetzt. Der Fokus lag auf der Löslichkeit von Stickstoff in Stahlschmelzen. Auf Basis von thermodynamischen Berechnungen ergaben sich Legierungsstrategien für unterschiedliche Herstellungsrouten. Die entwickelten Stähle weisen eine hohe Härte und Korrosionsbeständigkeit auf und übertreffen die Eigenschaften von Referenzstählen z. T. deutlich. Zweitens wurde das Korrosionsverhalten nichtrostender Martensite durch Korrosions-Anlass-Diagramme charakterisiert, in denen Härte und Korrosionsbeständigkeit korreliert werden. Solche Diagramme dienen zur Ermittlung einer optimalen Wärmebehandlung, um Härte und Korrosionsbeständigkeit gleichzeitig anzupassen. Drittens wurde das Ausforming als spezielle Herstellungsroute für Stähle mit hoher Korro-sionsbeständigkeit und Härte erprobt. Hier ergab sich anwendungsbezogen weiterer Forschungsbedarf.
Aktualisiert: 2019-02-01
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In der industriellen Fertigung werden stets innovativere Verfahren entwickelt und eingesetzt, um den Anforderungen von Lastenheften bzw. Kunden gerecht zu werden. Der Laser hat sich in den letzten Jahrzehnten in der Industrie fest etabliert. Zunehmend werden mit seiner Hilfe kundenorientierte Lösungen erzielt. Es wird untersucht, ob es machbar ist, mit Blind- und Überlappnähten lokale Martensitgefügeumwandlungen in hochfesten Stählen zu erzeugen. Mit der gezielten Gefügeumwandlung wird anhand von linearen und nicht linearen Blindund Fügenähten die Zug- und Biegefestigkeit gezielt gesteigert. Die vorher im Herstellungsprozess eingestellten globalen Werkstoffeigenschaften der Bleche bleiben erhalten. Fügeverbindungen können demnach nicht nur zum stoffschlüssigen Zusammenhalt verwendet werden, sondern leisten auch einen wesentlichen Beitrag, um die Festigkeit einer Konstruktion zu verbessern. Für die Bewertung des Verfahrens werden der mikrolegierte H340LAD und der restaustenitische TRIP700 hinsichtlich ihrer Festigkeit, ihres Dehnungsverhaltens sowie der Schwingfestigkeit untersucht. Aufgezeigt werden die Untersuchungen anhand der Verwendung eines Yb:YAG-Scheibenlasers.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Diese Arbeit beschreibt die Mikrostrukturentwicklung zweier Verbundwerkstoffvarianten, bestehend aus einer hochlegierten TRIP-Stahl-Matrix und 5 Vol.- % Mg-PSZ bzw. 40 Vol.- % Mg-PSZ als Verstärkungsphase, während der Sinterung mittels der Spark-Plasma-Sinter (SPS)-Technologie. Der Effekt der Sinterparameter, des Volumenanteils der Verstärkungsphase und der Verteilung der Verstärkungsphase auf die Mikrostruktur der Verbundwerkstoffe wird erforscht. Sowohl der während der Sinterung zurückgelegte Stempelweg als auch die Änderung des elektrischen Widerstandes dienen zur Aufklärung der während SPS ablaufenden mikrostrukturellen Vorgänge. Weiterhin erfolgt die Interpretation des Festigkeits-, Verformungs- und Schädigungsverhaltens der Verbundwerkstoffvarianten unter Stauchbeanspruchung auf Grundlage der Mikrostruktur und der verwendeten Sinterparameter. Für die Beschreibung des Fließkurvenverlaufs wird ein Modell vorgeschlagen.
Aktualisiert: 2022-12-21
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