Entwicklung hoch stickstofflegierter Stähle über Siliciumnitrid als Pulverzusatz

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Einfluss der Si₃N₄-Pulveradditivierung auf die PBF-LB-Verarbeitbarkeit nichtrostender Stähle und die Gefügeentwicklung während des PBF-LB- und eines anschließenden HIP-URQ-Verdichtungsprozesses

Motivation

Die Bandbreite an Materialien für den Powder Bed Fusion – Laser Beam Prozess (PBF-LB) ist durch die thermischen Prozessbedingungen stark begrenzt. Durch die Entwicklung von additivierten Pulvern kann die Palette der Werkstoffe für diesen Prozess deutlich erweitert werden. Grundlagen bieten hier herkömmliche AM (Additive Manufacturing) Pulver, welche mit verschiedensten metallischen, keramischen oder polymer Pulvern vermengt werden und so als additivierte Pulver dem PBF-LB zur Verfügung stehen. Der Einfluss dieser Additivierungen auf die Pulvereigenschaften (Fließfähigkeit, Schüttdichte etc.), die Brauchbarkeit mittels PBF-LB und die Partikelauflösung, sowie das Verhalten während einer thermischen Nachbehandlung mittels heiß isostatischem Pressen (HIP) ist aktuell nicht vollständig verstanden.

Ziele

Die Ziele des Projekts sind grundsätzlich über die Eigenschaften der neu entwickelten Legierungssysteme durch die Additivierung mittels Si₃N₄ definiert:

• Steigerung der Festigkeit durch interstitiell gelöste N-Atome
• Gleichbleibend gute Verformbarkeit der Edelstähle trotz Additivierung mit Si₃N₄
• Steigerung der Korrosionsbeständigkeit durch Stickstoff als Legierungselement
• Durchführung einer Sensitivitätsanalyse zum Einfluss von Partikelgrößenverteilung und Prozessparameter auf die Verarbeitbarkeit des additivierten Pulvers

Projektinhalte

• Pulverherstellung und Additivierung
• Probenfertigung mittels PBF-LB
• Thermische Nachbehandlung mittels HIP-URQ
• Analyse der Mikrostruktur
• Charakterisierung der mechanischen/ elektrochemischen Eigenschaften

Projektpartner

• Lehrstuhl Werkstofftechnik der Ruhr Universität Bochum
• Institut für Anwendungstechnik Pulvermetallurgie und Keramik an der RWTH Aachen

Förderung

gefördert durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft im Rahmen des SPP 2122: Neue Materialien für die laserbasierte additive Fertigung
Fördernummer 493947509

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