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07.11.2017 | Materialentwicklung | Im Fokus | Onlineartikel

Thermomechanische Prozesstechnik für Hochleistungswerkstoffe

Autor:
Dieter Beste

Wenn sich Metalle zu einer Hochleistungslegierung vereinen, setzt sich in deren Mikrostruktur einiges in Bewegung. Aber wie fest, belastbar, hitzebeständig und chemisch homogen ist das Endprodukt tatsächlich?

In ihrem Herstellungsprozess sind alle Arten von Legierungen thermomechanischen Belastungen ausgesetzt: Gusslegierungen in der Nachbehandlung und Knetlegierungen während der Verarbeitung. Bei flüssig in Form gegossenen Legierungen entstehen bei der Erkaltung des Bauteils innere Spannungen, die zu unerwünschten Verbiegungen des Bauteils führen können und die Festigkeit mindern. Eine Wärmebehandlung durch wiederholtes Aufheizen und schnelles Abkühlen ist gängige Praxis, um mechanische Spannungen in der Mikrostruktur eines Bauteils abzubauen.

Empfehlung der Redaktion

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Legierungen§

Legierungen haben eine große Bedeutung in der Werkstoffkunde. Hier kommt es allerdings nicht nur auf die Zusammensetzung der Legierung an, sondern ihre technologischen Eigenschaften, wie z.B. die mechanische Festigkeit, werden auch weitgehend …


Es gibt zahlreiche Möglichkeiten das Eigenschaftsspektrum eines Werkstoffs zu beeinflussen. In Legierungen tritt bei thermomechanischen Behandlungen häufig der Fall auf, dass sowohl Atome in Übersättigung als auch Defekte vorhanden sind, die das Bestreben haben, auszuheilen. "Dazu muss z. B. eine abgeschreckte, ausscheidungsfähige Legierung kaltgewalzt werden", erläutern die Springer-Autoren Erhard Hornbogen, Gunther Eggeler, Ewald Werner in "Werkstoffe" (Seite 143). Für die Beurteilung des Verhaltens solcher Werkstoffe müsse berücksichtigt werden, dass sich Rekristallisation und Ausscheidung unter bestimmten Voraussetzungen gegenseitig beeinflussen.

Christian Doppler Labor für Hochleistungslegierungen

Kurzum: "Wir wissen zwar, dass thermomechanische Prozesse im Design von Hochleistungswerkstoffen eine wichtige Rolle spielen. Nichtsdestotrotz ist die Steuerung der erwünschten Eigenschaften einer Legierung mittels konkreter Prozessparameter und Prozessrouten noch eine Herausforderung für die Industrie und ein heißes Thema in der Metallforschung", sagt Maria Cecilia Poletti, Materialforscherin am Institut für Werkstoffkunde, Fügetechnik und Umformtechnik der TU Graz. Sie leitet das "Christian Doppler Labor für Design von Hochleistungslegierungen mittels thermo-mechanischer Prozesstechnik" (mit den Unternehmenspartnern Böhler Schmiedetechnik und Nemak Linz), das kürzlich an der TU Graz eröffnet wurde. Der Fokus des neuen Labors liegt auf Nichteisenlegierungen, etwa Titan-, Nickel- oder Aluminiumlegierungen, für Bauteile und deren Verarbeitungsprozesse.

Gießen und kneten in der "Legierungsküche"

Knetlegierungen werden zwar auch gegossen, aber wiederholt bei sehr hoher Temperatur und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten geknetet, bevor sie in Form gebracht werden. Unter Kneten ist in dem Fall jegliche mechanische Belastung gemeint, die zu einer plastischen Verformung führt – etwa Schmieden, Walzen oder Strangpressen. "Wir wollen im Rahmen des CD-Labors ein tieferes Verständnis der Mikrostrukturentwicklung während thermomechanischer Prozesse erhalten. Denn diese nicht sichtbare Form des Gefüges hat größten Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften des Bauteils im Einsatz, zum Beispiel im Fahrwerk oder im Turbinenrad eines Flugzeuges", erklärt Poletti.

Weiterführende Themen

Die Hintergründe zu diesem Inhalt

2017 | OriginalPaper | Buchkapitel

Grundlagen der Wärmebehandlung

Quelle:
Werkstoffe

2016 | OriginalPaper | Buchkapitel

Umformung, Knetlegierungen

Quelle:
Metalle

Zeitschrift

Metallography, Microstructure, and Analysis

Application and Innovation for Metals, Alloys, and Engineered Materials

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