Zusammenhang zwischen der Porenmorphologie und der Schwingfestigkeit von Sinterstahl und Sintereisen

Aachen / Publikationsserver der RWTH Aachen University (2009) [Doktorarbeit]

Seite(n): II, 210 S. : Ill., graph. Darst.

Kurzfassung

In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen der Porenmorphologie und der Schwingfestigkeit von Sintereisen und –stahl untersucht. Die mechanischen Eigenschaften der PM-Werkstoffe sind durch Mikrostruktur und Porosität gegeben. In den Untersuchungen wurden einige Parameter berücksichtigt, die auf die Werkstoffeigenschaften einen Einfluss ausüben. Die Einflussparameter sind die Dichte, Pulversorte, Sintertemperatur Legierungszusammensetzung und –technik. Dabei enthält die Dichte alle Einflussgrößen und hat damit das höchste Potential zur Optimierung von Bauteileigenschaften. Die genannten Einflussparameter äußern sich in der Porenmorphologie. Aus diesem Grund ist die Charakterisierung der Porenmerkmale von großer Bedeutung. Kennt man den Zusammenhang zwischen den Einflussparameter und den geometrischen Merkmalen der Poren, so können diese Parameter als Einstellschrauben zu Optimierung der Porenmorphologie dienen. Die mechanischen Eigenschaften und die Porosität wurden durch Variation der Dichte, der Sintertemperatur und des Ausgangspulvers untersucht. Die untersuchten Werkstoffe sind gesintertes Reineisen und legierter Sinterstahl. Ausgangspulver sind wasserverdüstes Pulver ABC 100.30 und gebrochenes Schwameisenpulver MH 65.17. Die Proben wurden zu verschiedenen Dichten gepresst und industriell bei 1120°C und 1280°C in einer Sinteratmosphäre aus 70% N2 und 30% H2 gesintert. Die wichtigsten geometrischen Porenmerkmale sind Porenfläche, Umfang, konvexer Umfang, maximale sowie minimale Streckung einer Pore. Aus den primären Größen können weitere sekundäre Größen definiert werden, z.B. kreisäquivalenten Durchmesser, Formfaktor. Die primären Größen können durch Bildanalyse an metallografischen Schliffen erfasst werden. Von großer Bedeutung ist dabei die Statistik über die erfassten Größen. In dieser Arbeit wurde sowohl die Statistik als auch die Mittelwertbildung aufwendig untersucht. In diesem Zusammenhang war es wichtig, ein Sortierkriterium zu wählen, nach dem die gemessenen Größen sortiert werden sollten. Denn es ging darum, die Porenschärfe aus bruchmechanischer Sicht darzustellen. Die Porenschärfe ausgedruckt durch Formfaktor ändert sich in Abhängigkeit von der gewählten Sortiergröße. Ein zweiter wichtiger Punkt stellt die Mittelwertbildung im Bezug auf die Porenschärfe dar. Die erfassten Poren wurden nach dem Sortieren in Fraktionen 2, 5, 10 und 100% aufgeteilt und der Mittelwert wurde bezogen auf die Fraktionen gebildet. Es stellte sich heraus, dass bruchmechanisch nur 2% der größten Poren relevant sind. Die dynamischen und quasistatischen Eigenschaften von Sintereisen und –stahl wurden für verschiedene Dichten und Zustände untersucht. Die Ergebnisse wurden mit der Dichte und den Porenmerkmalen korreliert. In vielen fällen hängen die Werkstoffeigenschaften linear sowohl von der Dichte als auch von den Poremerkmalen ab. Der Zusammenhang zwischen der Schwingfestigkeit und der Porenmorphologie konnte durch einen mathematischen Ansatz beschrieben werden.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Dalgiç, Münip

Gutachterinnen und Gutachter

Beiss, Paul

Identifikationsnummern

  • URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-29887
  • REPORT NUMBER: RWTH-CONV-145385