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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Nahordnungsphänomene in Hochmanganstählen - skalenübergreifende Modellierung und Experimente

Thursday (19.09.2019)
16:30 - 17:00 Uhr Tammann
Bestandteil von:


Dichtereduzierte, austenitische Hochmanganstähle (HMnS) im Legierungssystem Fe-C-Mn-Al mit Legierungsgehalten von bis zu 35 Gew.-% Mn, 11 Gew.-% Al- und 1,2 Gew.-% C sind aufgrund der Kombination aus hoher Festigkeit und guter Duktilität von Interesse für Leichtbauanwendungen im Automobilbau und anderen Branchen. Während der plastischen Verformung bilden sich hohe Versetzungsdichten in Kombination mit der Aktivierung von sekundären Verformungsmechanismen aus, wie zum Beispiel der verformungsinduzierten Martensit- (TRIP-Effekt) und Zwillingsbildung (TWIP-Effekt). Die Aktivierung des sekundären Verformungsmechanismus hängt dabei wesentlich von der Stapelfehlerenergie ab, welche unter anderem durch die chemische Zusammensetzung beeinflusst wird.

Aufgrund der hohen Legierungsgehalte liegt ein Schwerpunkt der Forschungsbemühungen auf der Beschreibung des Einflusses der Legierungselemente bezüglich der mechanischen Eigenschaften der HMnS. Der Einsatz der Dichtefunktionaltheorie zur modellhaften Beschreibung des Legierungssystems Fe-C-Mn-Al in quantenmechanischen Simulationsansätzen führt dabei zu der Erkenntnis, dass die Verteilung der Kohlenstoffatome lokalen Ordnungsphänomenen unterliegt. Die berechneten Nahordnungsphänomene können experimentell durch den Einsatz hochauflösender experimenteller Methoden wie Mößbauerspektroskopie oder Kleinwinkelneutronenstreuung qualitativ beschrieben werden. Die Quantifizierung des Einflusses auf die mechanischen Eigenschaften ist jedoch aufgrund der großen Skalenunterschiede zwischen Simulationen auf der Nanoskala und der Materialanwendung auf der Makroskala schwierig.

Auf Basis von quantenmechanischen Simulationen wurde ein Modell zur Beschreibung der Erhöhung der Fließgrenze in HMnS infolge von Nahordnungsphänomenen entwickelt. In Kombination mit den abgeleiteten Parametern zur Beschreibung der Mischkristallhärtung und Festigkeitssteigerung durch die Kornfeinung lässt sich die Fließgrenze mit guter Genauigkeit modellieren. Die Analyse des Verfestigungsverhaltens zweier HMnS ergab zudem, dass die Nahordnungsphänomene die Ausbildung von Verformungszwillingen und damit das Verformungsverhalten signifikant beeinflussen.

Sprecher/Referent:
Sebastian Wesselmecking
RWTH Aachen University
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Wolfgang Bleck
    RWTH Aachen University
  • Simon Sevsek
    RWTH Aachen University