Integrierte Werkstoff- und Prozessentwicklung von Hoch-Modul-Stählen (MODUL)

Abstract

Der hier aufgeführte Abschlussbericht führt die Ergebnisse der Ertüchtigung von Hoch-Modul-Stählen für eine spezifische Luftfahrtanwendungauf. Hoch-Modul-Stähle bieten sich besonders als Strukturwerkstoffe im Leichtbau an, da sie mit ihrem exzellenten spezifischen Modul (E-Modul/Dichte) eine Gewichtseinsparung erzielen und damit die Nachhaltigkeit der jeweiligen Anwendung steigern können. Für die Ertüchtigung wurden die bisher im Labormaßstab erforschten Werkstoffe auf den Industriemaßstab skaliert und die damit einhergehende Beeinflussung der Mikrostruktur sowie der Materialeigenschaften untersucht. Dabei wurden eine Vielzahl von Legierungen analysiert, die auf den Fe-TiB2- und Fe-Cr-M2B-Legierungsystem basierten. Beiden verschiedenen untersuchten Synthese- und Prozessierungstechniken hat sich gezeigt, dass die Pulverroute für die Herstellung am zielführendsten ist. Eine konventionelle Herstellung über die Guss- und Schmiederoute zeigt aktuell unzureichende Eigenschaften oder Prozessierungsschwierigkeiten auf, und bedarf somit der weiteren Untersuchung. Schlussendlich zeigt sich die Fe-Cr-B-C-Legierung als vielversprechendste Variante für die spezifische Luftfahrtanwendung, da neben dem erhöhtem spezifischen Modul durch anpassendes C-Gehalts oder der Wärmebehandlungsparameter ein großes Spektrum an mechanischen Eigenschaften eingestellt werden kann. Darüber hinaus liefert die vergleichende Gegenüberstellung der bestimmten Materialeigenschaften von den verschiedenen untersuchten Materialkonzepten eine ideale Grundlage für zukünftige Hoch-Modul-Stahl-Anwendungen.