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Sonderforschungsbereich 799: TRIP-Matrix-Composite Design von zähen, umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffen und Strukturen auf Fe-ZrO2-Basis Technische Universität Bergakademie Freiberg
TU Bergakademie Freiberg Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs 799 Institut für Werkstofftechnik Gustav-Zeuner-Straße 5, 09599 Freiberg
Motivation und Zielsetzung
Ergebnisse der 2. Förderperiode
Projektplanung und Vernetzung
H 100/0 V 100/0 V 95/5 V 90/10 V 90/10+95/5+100/0 (gesprüht)
Stauchung kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg 5 % 0,26 ± 0,05 0,19 ± 0,02 0,74 ± 0,01 0,75 ± 0,01 0,64 ± 0,19
10 % 1,14 ± 0,06 1,11 ± 0,06 3,34 ± 0,13 3,39 ± 0,22 2,95 ± 0,54 15 % - 2,73 ± 0,18 - 7,27 ± 0,18 6,89 ± 0,90 20 % - 5,22 ± 0,22 - - 10,7 ± 0,23
M. Oppelt, C. Wenzel, C. G. Aneziris, H. Berek: Processing and Characterization of MMC Beads Based on Zirconia and TRIP Steel, Met. Mat. Trans. B, 45 (2014) 6, pp. 2000-2008
M. Oppelt, C. G. Aneziris: Analysis and evaluation of diff. influencing factors in processing of hollow and full beads based on TRIP-steel, J. Alloys Compd., 634 (2015), pp. 43-49
Spezifische Energieabsorption von Voll- und Hohlkugeln
Entwicklung von Voll- und Hohlkugeln
Vollkugeln: • Natriumalginat • Härter: CaCl2
Vision Entwicklung von Strukturbauteilen mit Hilfe schlickerbasierter Formgebungsverfahren für innovative Verbundwerkstoffe für Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen Generierung von exzellenten Eigenschaften durch Kombination von austenitischem TRIP-Stahl und metastabilem ZrO2:
Hohlkugeln: • Kaliumalginat • Härter: Ca(OH)2
Energieabsorption Festigkeit
Verformbarkeit Zähigkeit
Entwicklung von Makrostrukturen aus Voll- und Hohlkugeln Entwicklung von Fügemethoden Überführung in Makrostrukturen Entbinderung/Sinterung Charakterisierung der
mechanischen Eigenschaften
Flammspritzen von Stahl-, Keramik- und Stahl/Keramik-Schichten Erzeugung verschiedener
Schichtvarianten Freistehende Schichten Optimierung der Prozessparameter Phasenzusammensetzung Mechanische Eigenschaften
Arbeitspaket 2 Flammspritzen von Stahl-, Keramik- und Stahl/Keramik-Schichten Erzeugung von Schichten aus
tetragonalem Zirkoniumdioxid Erzeugung von metallischen Schichten
auf Basis eines Cr-Mn-Ni-Stahles Verbundschichten aus metastabilem
Stahl und Aluminiumtitanat (ATi) Verbundschichten aus metastabilem Stahl
und Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT)
Arbeitspaket 4 Herstellung von Bauteilen aus Voll- und Hohl- kugeln mittels keramischer Fügetechnologie Übertragung der Fügetechnik der Waben-
körper auf Kugelverbunde (Voll-, Hohl- kugeln, gradierte Kugeln) Optimierung des Fügeschlickers Fügen von grünen und gesinterten Kugeln zu
Makrogeometrien (z. B. Würfel, Zylinder) Entwicklung eines Entbinderungs- und
Sinterungsregimes
Meilensteine I/2017 erste gefügte Einzelkugeln III/2017 erste flammgespritzte Zirkonoxid- schichten generiert II/2018 erste flammgespritzte Verbundschichten aus Stahl und Aluminiumtitanat (ATi) generiert III/2018 gesinterte Kugelkörper zur Charakterisierung gefertigt I/2019 erste flammgespritzte Verbundschichten aus Stahl und Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) generiert
Eigene Vorarbeiten zum Flammspritzen
Ausschnitt einer gespritzten Verbundwerkstoffschicht
a) Freistehende flammgespritzte Schicht 90:05:05 (Ma.-% Al2O3:Ma.-% TiO2: Ma.-% ZrO2)
b) polierte Probenoberfläche (REM) mit markiertem Bereich für die EBSD-Phasenanalyse
c) EBSD-Bandkontrast, d) Phasenverteilung
(rot/grün: γ-Al2O3, gelb: α-Al2O3, hellblau: Zr5Ti7O24)
a) REM-Abbildung einer Grenzfläche zwischen nacheinander erstarrten Austenit-Tropfen
b) Mittels EDS bestimmte Phasenzusammensetzung (rot: Austenit, gelb: Zwischenschicht mit ZrO2, blau: Mischoxid)
Bauteile aus Voll- und Hohlkugeln mittels keramischer Fügetechnologie, Flammspritzen
Prof. Dr.-Ing. habil. Christos Aneziris, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik
A1: Gießformgebung Composite II
a) b)
5 µm 5 µm