Mechanismen des Versagens in mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit

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Christian Gebhardt © Urheberrecht: IWM

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Christian Gebhardt

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Gusseisen mit Kugelgraphit (GJS) ist aufgrund seiner hervorragenden Gießeigenschaften und niedrigen Kosten bei gleichzeitig ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften in zahlreichen Anwendungsbereichen, wie z. B. der Windenergie, sehr beliebt. Neben konventionellen Gusseisen weisen die neu entwickelten siliziummischkristallverfestigten Gusseisen ein hohes Potenzial auf, die Festigkeit weiter zu erhöhen und gleichzeitig eine hohe Bruchdehnung beizubehalten. Mischkristallverfestigtes Gusseisen kann jedoch je nach Temperatur und Belastung ein unvorhersehbares Sprödbruchverhalten aufweisen. Unsere eigenen Vorarbeiten haben gezeigt, dass dies vor allem mit der Bildung einer B2-Superstruktur zusammenhängt, die bei erhöhten Siliziumgehalten in der ferritischen Matrix verstärkt zu beobachten ist.

Zielsetzung

In diesem Forschungsprojekt soll die lokale Verteilung der Überstruktur in der ferritischen Matrix und deren Einfluss auf Versagensmechanismen und Bruchverhalten grundlegend untersucht und erklärt werden. Das übergeordnete Ziel des Projektes ist es, eine integrierte Simulation der Bildung und Entwicklung von Silizium- und Aluminium-Mikroseigerungen während der Erstarrung und der eutektoiden Umwandlung sowie deren Einfluss auf die mechanischen Werkstoffeigenschaften zu erstellen.

Projektinhalte

  • Grundlegende Untersuchung der Bildung von Mikroseigerungen und daraus resultierenden Überstrukturen in mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit
  • Herstellung, Analyse und mechanische Charakterisierung von Modelllegierungen mit unterschiedlichen Gehalten an Silizium, Aluminium und resultierenden Gefügeanteilen
  • Mikroseigerungssimulationen und 3D-Erstarrungssimulation von mischkristallverfestigtem Gusseisen mit Kugelgraphit
  • Entwicklung und Verifizierung eines mikromechanischen Modells für mischkristallverfestigtes GJS unter Berücksichtigung von Mikroseigerungen
  • Aufbau einer Simulationskette und Anwendung für die simulationsgestützte Legierungsentwicklung

Partner

Gießerei-Institut RWTH Aachen University (GI)

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