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

Ultrafeine Fe-Fe2Ti Eutektika durch laserbasierte additive Fertigung: Modellierung der gekoppelten Zone und Validierungsexperimente

Mittwoch (18.09.2019)
15:00 - 15:30 Uhr Petersburg
Bestandteil von:


Eutektika weisen interessante Eigenschaften auf, insbesondere wenn der lamellare Abstand in den ultrafeinen Bereich [1] gebracht wird. Um lamellare Abstände kleiner als 200 nm zu erreichen, müssen hohe Abkühlraten eingesetzt werden, was beim konventionellen Gießen schwierig oder unmöglich ist, sich aber bei Schleudergießexperimenten in zylindrische Kapillarformen von 2 bis 5 mm Durchmesser bewährt hat [2]. Die laserbasierte additive Fertigung (LAM) mit intrinsisch hohen Abkühlraten bietet somit potenziell die Möglichkeit, ultrafeine Eutektika auch im Bulk herzustellen. Als Folge der hohen Abkühlraten entstehen Nichtgleichgewichtsphänomene während der Erstarrung, die zunächst verstanden werden müssen, um anschließend zur Optimierung der Mikrostruktur und der mechanischen Eigenschaften ausgenutzt zu werden.

Zu den grundlegenden Fragen gehören die Ausdehnung der gekoppelten Wachstumszone als Funktion der Legierungszusammensetzung und der lokalen Erstarrungsgeschwindigkeit im Schmelzbad. Wir haben ein Modell basierend auf [3] und [4] entwickelt, um die Mikrostruktur eines LAM-eutektischen Systems vorherzusagen. Um dieses Modell zu validieren, wurden Fe-16wt%Ti-Proben additiv durch Laser Metal Deposition (LMD) hergestellt, einschließlich gradierter Proben mit kontinuierlich erhöhtem Ti- bzw. Fe-Gehalt. Die gradierten Proben eignen sich sehr gut, um die Ausdehnung der gekoppelten Wachstumszone zu überprüfen.

In unserem Poster stellen wir (i) unser Modell und die Art und Weise dar, wie wir es zur Berechnung der gekoppelten Wachstumszone verwendet haben, (ii) die Herstellung der gradierten Proben und schließlich (iii) die Validierung des Modells basierend auf einer umfassenden Mikrostrukturanalyse der Ti- und Fe-gradierten Proben.

[1]D. Barbier, M. X. Huang, und O. Bouaziz, „A novel eutectic Fe-15 wt.% Ti alloy with an ultrafine lamellar structure for high temperature applications“, Intermetallics, Bd. 35, S. 41–44, 2013.

[2]R. M. Srivastava, J. Eckert, W. Löser, B. K. Dhindaw, und L. Schultz, „Cooling Rate Evaluation for Bulk Amorphous Alloys from Eutectic Microstructures in Casting Processes“, Mater. Trans., Bd. 43, Nr. 7, S. 1670–1675, 2002.

[3]R. Trivedi, P. Magnin, und W. Kurz, „Theory of eutectic growth under rapid solidification conditions“, Acta Metall., Bd. 35, Nr. 4, S. 971–980, 1987.

[4]M. D. Nave, A. K. Dahle, und D. H. St John, „Halo formation in directional solidification“, Acta Mater., Bd. 50, Nr. 11, S. 2837–2849, 2002.

Sprecher/Referent:
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Ulrike Hecht
    ACCESS e.V.
  • Georg Rödler
    Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT
  • Prof. Dr. Guillermo Requena
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

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