Institut für Digitale Materialforschung
NanoBain: Mechanismenbasiertes Mikrostrukturdesign von kohlenstoffarmen Giga-NANOBAIN-Stählen
Das Projekt setzt sich mit der Entwicklung kohlenstoffarmer bainitischer Stähle mit hohen Festigkeiten auseinander. Die angestrebte Duplex-Mikrostruktur aus karbidfreiem Bainit in Nanogröße und filmartigem Austenit weist eine hohe Anzahl an Grenzflächen auf. Die Festigkeit sogenannter Nanobain-Stähle wird maßgeblich durch die Morphologie, die Größe und den Anteil der bainitischen Phase bestimmt. Nanobain-Stähle erreichen eine verbesserte Festigkeit, Zähigkeit und Duktilität. Mit den Vorteilen der kohlenstoffarmen Zusammensetzung und dem einfachen Herstellungsprozess wird erwartet, dass Nanobain-Stähle zur Entwicklung einer günstigen, umweltfreundlichen und nachhaltigen Fertigung beitragen, zum Beispiel zur Entwicklung einer nachhaltigen Fertigung von Hochleistungsbauteilen in der Automobilindustrie.
Um eine Verfeinerung der bainitischen Mikrostruktur mit angepassten mechanischen Eigenschaften innerhalb eines kohlenstoffarmen Regimes zu erreichen, wird ein Konzept mit einer chemischen Grenze vorgeschlagen und eine Flash-Austenitisierung entwickelt, um eine chemische Grenze in die Materialien einzuführen.
Der Forschungsschwerpunkt liegt auf der Untersuchung der chemisch-mechanisch gekoppelten Effekte auf Bainit-Keimbildung und Bainit-Wachstum durch Multiskalencharakterisierung und Phasenfeldsimulationsansatz:
- Universität Kassel (Prof. Dr.-Ing. habil. Wenwen Song): Multiskalencharakterisierung mittels Atomsonden-Tomographie (APT), Synchrotron-Röntgenbeugung, In-situ TEM
- Hochschule Karlsruhe (Dr.-Ing. Daniel Schneider): Phasenfeldsimulationsansatz mit PACE3D
Das Projekt strebt an, die grundsätzlichen chemisch-mechanischen Mechanismen, die die Bainitumwandlung steuern, zu untersuchen. Ein Leitfaden zur Kontrolle der Wärmebehandlung von kohlenstoffarmen Giga-NANOBAIN-Stählen mit angepasster Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften wird erarbeitet.
