Lehrstuhl für Werkstoffkunde (WKK)

Aktive Rissbehinderung in ferritischen Hochtemperaturstählen

Aufgrund der Energiewende wachsen die Herausforderungen an die eingesetzten Werkstoffe infolge des stärkeren dynamischen Wechsels bei Betriebszuständen und der hieraus resultierenden thermomechanischen Beanspruchung. Die am IEK-2 des Forschungszentrum Jülich entwickelten ferritischen Hochleistungsstähle (engl. High performance Ferrite, kurz HiperFer) zeigen einen erhöhten Widerstand gegen Ermüdungsrissinitiierung und geringere Rissausbreitungsgeschwindigkeiten als konventionelle Kraftwerkstähle, was hauptsächlich durch die teilweise während der Beanspruchung gebildeten, feinverteilten intermetallischen Laves Phasen und der hieraus resultierenden Ausscheidungsverfestigung erreicht wird. Zentrales Ziel dieses, gemeinsam mit dem IEK-2 bearbeiteten Projekts ist die Analyse des Zusammenhangs zwischen zyklischer Verfestigung, Mikrostruktur(evolution) und der resultierenden Schädigungsmechanismen bei isothermer Ermüdungsbeanspruchung im LCF- und HCF-Bereich. Zur Klärung dieser Forschungsfrage werden in isothermen Ermüdungsversuchen das Wechselverformungsverhalten in Abhängigkeit von Temperatur und Dehnrate charakterisiert sowie das Ausscheidungsverhalten der Laves-Phasen analysiert. Zusätzlich werden mittels instrumentierter zyklischer Eindringprüfung in der plastischen Zone vor der Rissspitze sowie an den Rissflanken die Wechselwirkung des zyklischen Verfestigung auf den Rissausbreitungsprozess eruiert. Die infolge dieser Forschungstätigkeiten erlangten Kenntnisse sollen Potenziale der HiperFer-Stähle hinsichtlich der Legierungsoptimierung und des Herstellungsprozesses aufzeigen.

 

Dieses Projekt wird gemeinsam mit dem Institut für Energie- und Klimaforschung des Forschungszentrum Jülich bearbeitet und finanziell durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert.

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